Ограничение частоты осциллографа

Осциллографы являются невероятно полезным инструментом в мире электроники после мультиметра. Без осциллографа очень сложно понять, что происходит в цепи. Однако этот тип испытательного оборудования имеет свои ограничения. Чтобы преодолеть эти ограничения, необходимо полностью понять самые слабые звенья системы и компенсировать их наилучшим образом. Важной характеристикой осциллографа является полоса пропускания. Скорость, с которой он может считывать число аналоговых выборок в секунду, является ключевым фактором для осциллографа. Давайте сначала разберемся, что такое полоса пропускания. Большинство из нас считает, что максимальная допустимая частота, которую поддерживает осциллограф, и есть его полоса пропускания. На самом деле, полоса пропускания осциллографа — это частота, при которой синусоидальный входной сигнал ослабляется на 3 дБ, что составляет 29,3% от истинной амплитуды сигнала.

Это означает, что на максимальной указанной частоте амплитуда, показанная прибором, составляет 70,7% от фактической амплитуды сигнала. Например, если на максимальной частоте фактическая амплитуда составляет 5 В, то на экране будет отображаться примерно 3,5 В.

Осциллограф с полосой пропускания 1 ГГц или ниже демонстрирует гауссовский отклик или низкочастотный отклик, который составляет одну треть от -3 дБ частоты в начале и медленно уменьшается на более высоких частотах. Осциллографы с полосой пропускания выше 1 ГГц показывают максимально плоский отклик с более резким спадом близко к -3 дБ частоте. Низшая частота осциллографа, при которой входной сигнал ослабляется на 3 дБ, считается полосой пропускания прибора. Осциллограф с максимально плоским откликом может ослаблять сигналы в полосе пропускания меньше, чем осциллограф с гауссовским откликом, и делать более точные измерения сигналов в полосе пропускания.

С другой стороны, осциллограф с гауссовским откликом ослабляет сигналы вне полосы пропускания меньше, чем осциллограф с максимально плоским откликом. Это означает, что такой осциллограф имеет более быстрое время нарастания по сравнению с другими осциллографами с одинаковой полосой пропускания. Время нарастания осциллографа тесно связано с его полосой пропускания. Осциллограф с гауссовским откликом будет иметь время нарастания около 0,35 / fBW, основанное на критерии 10% до 90%. Осциллограф с максимально плоским откликом имеет время нарастания около 0,4 / fBW, основанное на резкости характеристики спада частоты.

Важно понимать, что время нарастания — это самая быстрая скорость фронта, которую может создать осциллограф, если входной сигнал теоретически имеет бесконечно быстрое время нарастания. Но измерить теоретическое значение невозможно, поэтому лучше рассчитать практическое значение.

Меры предосторожности для точных измерений с помощью осциллографа

1. Первое, что должны знать пользователи, это ограничение по полосе пропускания осциллографа. Полоса пропускания осциллографа должна быть достаточно широкой, чтобы вместить частоты в сигнале и правильно отобразить форму сигнала.

2. Используемый с осциллографом пробник играет важную роль в производительности оборудования. Полоса пропускания осциллографа и пробника должны быть правильно сочетаемы. Использование неправильного пробника может испортить производительность всего испытательного оборудования.

3. Для точного измерения частоты и амплитуды полоса пропускания как осциллографа, так и подключенного к нему пробника, должна значительно превышать сигнал, который вы хотите захватить точно. Например, если требуется точность амплитуды до ~1%, то коэффициент перегрузки осциллографа должен быть 0,1x, то есть 100 МГц осциллограф может захватить 10 МГц с ошибкой амплитуды 1%.

4. Необходимо учитывать правильное срабатывание триггера осциллографа, чтобы результативный вид формы сигнала был намного четче.

5. Пользователи должны быть осведомлены о зажимах заземления при проведении высокоскоростных измерений. Провод зажима создает индуктивность и колебания в цепи, что влияет на измерения.

6. Краткий обзор всей статьи заключается в том, что для аналогового осциллографа полоса пропускания должна быть как минимум в три раза выше, чем самая высокая аналоговая частота системы. Для цифровых применений полоса пропускания осциллографа должна быть как минимум в пять раз выше, чем самая быстрая тактовая частота системы.

Заявление: Уважайте оригинальные, хорошие статьи, которые стоит делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.