Frekvensbegrensning av et oscilloskop

Oscilloskoper er et utrolig nyttig verktøy i elektronikkverdenen etter en multimeter. Uten et slikt instrument er det ganske vanskelig å vite hva som skjer i en krets. Men denne typen testutstyr har sine egne begrensninger. For å overkomme disse begrensningene, må man forstå de svakeste lenkene i systemet fullt ut og kompensere for dette på best mulig måte.
Et viktig trekk ved oscilloskopet er båndbredden. Hvordan raskt antall analoge prøver per sekund som kan leses, er den nøkkelfaktoren for et oscilloskop. La oss først forstå, hva er båndbredde? De fleste av oss tror at den maksimale tillatte frekvensen av et oscilloskop er båndbredden. Faktisk er båndbredden til et oscilloskop frekvensen hvor en sinusformet inngangssignal er dempet med 3dB, som er 29,3% lavere enn signalets sanne amplitud.

Dette betyr at ved det maksimale spesifiserte frekvenspunktet, viser instrumentet en amplitud på 70,7% av den faktiske amplituden til signalet. Anta at den faktiske amplituden ved maksimal frekvens er 5V, men det vil vises på skjermen som ~3,5V.

Oscilloskop med spesifikasjon på 1 GHz båndbredde eller lavere viser en gaussisk respons eller lavpass-frekvensrespons som er en tredjedel av -3 dB frekvensen i begynnelsen og ruller sakte av ved høyere frekvenser.
Scopes med spesifikasjon over 1 GHz viser en maksimalt flat respons med en skarpere rulleav nær -3dB frekvensen. Den laveste frekvensen til et oscilloskop der inngangssignalet er dempt med 3 dB regnes som båndbredden til scopet. Oscilloskopet med en maksimalt flat respons kan dempe in-band-signaler som er mindre sammenlignet med oscilloskopet med gaussisk respons og gjøre mer nøyaktige målinger på in-band-signaler.

På den andre siden, demper scope med gaussisk respons out-bands-signaler som er mindre sammenlignet med scope med maksimalt flat respons. Dette betyr at slik scope har en raskere stigningstid sammenlignet med andre scopes med samme båndbredde spesifikasjon. Stigningstids spesifikasjonen til et scope er nært relatert til dens båndbredde.
Et oscilloskop av typen gaussisk respons vil ha en stigningstid på omtrent 0,35/f BW basert på et 10% til 90% kriterium. Et scope av typen maksimalt flat respons har en stigningstid på omtrent 0,4/f BW basert på skarpheten av frekvensrulleav-karakteristikk.

Du må forstå at stigningstiden er den raskeste kantfarten som kan produseres av scopet hvis inngangssignalet har en teoretisk uendelig rask stigningstid. Men for å måle teoretisk verdi er umulig, så det er bedre å beregne den praktiske verdien.

Forhåndsregler for nøyaktige målinger i oscilloskop

1. Den første ting brukerne må vite er båndbreddebegrensningen til scopet. Båndbredden til oscilloskopet skal være bred nok til å akkommodere frekvensene i signalet og vise bølgeformen korrekt.

2. Proben brukt sammen med scopet spiller en viktig rolle for utstyrets ytelse. Båndbredden til oscilloskopet samt proben skal være i riktig kombinasjon. Bruk av feil oscilloskop probe kan ødelegge ytelsen til hele testutstyret.

3. For å måle frekvens samt amplitud nøyaktig, skal båndbredden til både scopet og proben koblet til det være langt over signalet du ønsker å fange nøyaktig. For eksempel, hvis den ønskede nøyaktigheten av amplitud er til ~1%, da berate faktoren av scopet med 0,1x, det betyr at 100MHz scope kan fange 10MHz med 1% feil i amplitud.

4. Man må ta hensyn til korrekt utløsning av scopet slik at resultatvisningen av bølgeformen blir mye klarere.

5. Brukere bør være oppmerksomme på jordklipp under høyhastighetsmålinger. Drahten av klippet produserer induktans og ringing i kretsen som påvirker målingene.

6. Sammenfatning av hele artikkelen er at for analoge scopet, skal båndbredden til scopet være minst tre ganger høyere enn den høyeste analoge frekvensen i systemet. For digitale applikasjoner, skal båndbredden til scopet være minst fem ganger høyere enn den raskeste klokkehastigheten i systemet.

Erklæring: Respekt for original, gode artikler verdt å deles, hvis det finnes overtramp vær så snill kontakt for sletting.