Oscilloskoopin taajuusraja
Osiloskopit ovat erittäin hyödyllisiä työkaluja sähkötekniikan maailmassa multimeterin jälkeen. Ilman osiloskopia on vaikea tietää, mitä tapahtuu piirissä. Mutta tämäntyyppinen testilaite on myös omiaan rajoituksiinsa. Jotta näitä rajoituksia voitaisiin ylittää, on ymmärrettävä järjestelmän heikot linkit täysin ja kompensoitava ne parhaalla mahdollisella tavalla.
Osiloskopin tärkein ominaisuus on kaistanleveys. Kuinka nopeasti se voi lukea analogisia näytteitä sekunnissa on avainasemassa osiloskopille. Ymmärtäkäämme ensin, mikä on kaistanleveys. Useimmat meistä uskovat, että osiloskoopin sallima maksimitaajuus on kaistanleveys. Itse asiassa osiloskopin kaistanleveys on taajuus, jolla sinimuotoisen syötteen signaali vaimenee 3 dB, mikä on 29,3 % signaalin todellisesta amplitudista.
Se tarkoittaa, että maksimissa suunnitellulla taajuudella laite näyttää amplitudin, joka on 70,7 % signaalin todellisesta amplitudista. Oletetaan, että maksimissa taajuudessa todellinen amplitudi on 5V, mutta näytölle se näkyy noin 3,5V:nä.
Osiloskopilla, jonka määrittelemä kaistanleveys on 1 GHz tai alle, on Gaussin vastausta tai alipäästötaajuusvastaus, joka on kolmasosa -3 dB:sta taajuudesta alussa ja hitaasti kuroissa korkeammilla taajuuksilla.
Laitteet, joilla on määritelty kaistanleveys yli 1 GHz, näyttävät maksimaalisesti tasaisen vastauksen, jolla on terävämpi kurointi lähellä -3dB:stä. Osiloskopin pienin taajuus, jolla syöttösignaali vaimenee 3 dB, pidetään laitteen kaistanleveänä. Maksimaalisesti tasainen vastaus kykenee vaimentamaan bändin sisällä olevia signaaleja vähemmän verrattuna Gaussin vastauksella varustettuihin osiloskoppeihin ja tekee tarkempia mittauksia bändin sisällä olevista signaaleista.
Toisaalta, Gaussin vastauksella varustettu laite vaimentaa bändin ulkopuoliset signaalit vähemmän verrattuna maksimaalisesti tasaiseen vastaukseen. Tämä tarkoittaa, että sellaisella laitteella on nopeampi nousuaika verrattuna muun saman kaistanleveyden mukautuvaan laitteeseen. Nousuaika on läheisessä yhteydessä laitteen kaistanleveyteen.
Gaussin vastauksella varustetulla osiloskopilla on noin 0,35/f BW:n nousuaika perustuen 10%–90% kriteeriin. Maksimaalisesti tasaiseen vastaukseen varustetulla laitteella on noin 0,4/f BW:n nousuaika perustuen taajuuden kurointiominaisuuden terävyyteen.
On ymmärrettävä, että nousuaika on nopein reuna, jonka laite voi tuottaa, jos syöttösignaalin nousuaika olisi teoreettisesti äärettömän nopea. Mutta teoreettisen arvon mittaaminen on mahdotonta, joten on parempi laskea käytännöllinen arvo.
Varotoimet tarkoille mittauksille osiloskopissa
Ensimmäiseksi käyttäjien on tiedettävä laitteen kaistanleveyden rajoitus. Osiloskopin kaistanleveys pitäisi olla riittävän laaja, jotta se sopii signaalin sisällä oleviin taajuuksiin ja näyttää aallonmuodon oikein.
Käytetty sonde on keskeisessä roolissa laitteen toiminnassa. Osiloskopin ja sondin kaistanleveys pitäisi olla oikeassa yhdistelmässä. Väärän sondin käyttö voi huonontaa koko testilaitteen suorituskykyä.
Tarkka taajuuden ja amplitudin mittaamiseksi sekä osiloskopin että siihen liitetyn sondin kaistanleveys pitäisi olla huomattavasti yläpuolella signaalia, jota halutaan kuvata tarkasti. Esimerkiksi, jos vaadittu amplitudin tarkkuus on noin 1 %, niin laitteen kaistanleveys tulisi olla 0,1x signaalin kaistanleveydestä, eli 100MHz laite voi kuvata 10MHz signaalin 1 % virheellä amplitudissa.
On otettava huomioon oikea laitteen aktivointi, jotta aallonmuodon näkymä olisi selkeämpi.
Käyttäjien tulisi olla tietoisia maajohdosta nopeiden mittauksien aikana. Klikin kaapeli tuottaa induktiivisuutta ja sointua piiriin, mikä vaikuttaa mittaustuloksiin.
Artikkelin yhteenveto on, että analoogiselle osiloskopille laitteen kaistanleveys tulisi olla vähintään kolme kertaa suurempi kuin järjestelmän korkein analooginen taajuus. Digitaalisten sovellusten käsittelyssä laitteen kaistanleveys tulisi olla vähintään viisi kertaa suurempi kuin järjestelmän nopein kellutaajuus.
Lause: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jakamisen arvoista, jos on rikkonut tekijänoikeuksia, ota yhteyttä poistamiseksi.
