Обмеження частоти осцилографа

Осцилогра́фи — це надзвичайно корисний інструмент у світі електроніки після мультиметру. Без осцилографа досить складно зрозуміти, що відбувається в схемі. Але цей тип тестового обладнання має свої обмеження. Щоб подолати ці обмеження, необхідно повністю зрозуміти найслабкіші ланки системи та компенсувати їх наскільки можливо краще.
Важливою характеристикою осцилографа є ширина смуги пропускання. Ключовим фактором для осцилографа є кількість аналогових вибірок на секунду, яку він може читати. Спочатку давайте розберемося, що таке ширина смуги пропускання. Більшість з нас вважає, що максимально допустима частота, прийнятна для осцилографа, є шириною смуги пропускання. Насправді, ширина смуги пропускання осцилографа — це частота, при якій синусоїдальний вхідний сигнал знижується на 3 дБ, що становить 29,3% від справжньої амплітуди сигналу.

Це означає, що на точці максимальної номінальної частоти амплітуда, показана приладом, становить 70,7% від фактичної амплітуди сигналу. Наприклад, при максимальної частоти фактична амплітуда становить 5 В, але на екрані вона буде відображатися як ~3,5 В.

Осцилограф з характеристиками 1 ГГц ширини смуги пропускання або нижче демонструє гаусівську реакцію або низькопропускну частотну характеристику, яка становить одну третину від -3 дБ частоти на початку і повільно спадає на вищих частотах.
Осцилографи з характеристиками більше 1 ГГц показують максимально плоску реакцію з гострим спадом поблизу -3 дБ частоти. Нижча частота осцилографа, при якій вхідний сигнал знижується на 3 дБ, вважається шириною смуги пропускання приладу. Осцилограф з максимальною плоскою реакцією може знижувати в-поясні сигнали менше, порівняно з осцилографом з гаусівською реакцією, і проводити більш точні вимірювання в-поясних сигналів.

З іншого боку, осцилограф з гаусівською реакцією знижує за-поясні сигнали менше, порівняно з осцилографом з максимальною плоскою реакцією. Це означає, що такий осцилограф має швидший час наростання, порівняно з іншими осцилографами з такою ж характеристикою ширини смуги пропускання. Характеристика часу наростання осцилографа тісно пов'язана з його шириною смуги пропускання.
Осцилограф з гаусівською реакцією матиме час наростання приблизно 0,35/f BW, на основі критерію 10% до 90%. Осцилограф з максимальною плоскою реакцією матиме час наростання приблизно 0,4/f BW, на основі гостроти характеристики частотного спаду.

Ви повинні зрозуміти, що час наростання — це найшвидша швидкість наростання, яку може створити осцилограф, якщо вхідний сигнал має теоретично нескінченно швидкий час наростання. Але виміряти теоретичне значення неможливо, тому краще розрахувати практичне значення.

Заходи безпеки для точних вимірювань осцилографом

1. Перше, що користувачі повинні знати, — це обмеження ширини смуги пропускання осцилографа. Ширина смуги пропускання осцилографа повинна бути достатньо великою, щоб вмістити частоти у сигналі та правильно відобразити форму сигналу.

2. Сонда, яка використовується з осцилографом, відіграє важливу роль у продуктивності обладнання. Ширина смуги пропускання осцилографа та сонди повинні бути правильними. Використання неправильної сонди може погіршити продуктивність всього тестового обладнання.

3. Для точного вимірювання частоти та амплітуди, ширина смуги пропускання як осцилографа, так і сонди, прикріплених до нього, повинна бути набагато вище сигналу, який потрібно точно зафіксувати. Наприклад, якщо необхідна точність амплітуди становить ~1%, то коефіцієнт ширина смуги пропускання осцилографа повинен бути 0,1х, тобто осцилограф 100 МГц може зафіксувати 10 МГц з помилкою 1% в амплітуді.

4. Необхідно врахувати правильне запускання осцилографа, щоб отримати більш чіткий перегляд форми сигналу.

5. Користувачам слід бути уважними щодо заземлюючих кліпс при веденні високоскоростних вимірювань. Дріт кліпси створює індуктивність та резонанс, що впливає на вимірювання.

6. Резюме всієї статті полягає в тому, що для аналогового осцилографа ширина смуги пропускання осцилографа повинна бути принаймні у три рази більшою, ніж найвища аналогова частота системи. Для цифрових застосувань ширина смуги пропускання осцилографа повинна бути принаймні у п'ять разів більшою, ніж найшвидший тактовий сигнал системи.

Повідомлення: Поважайте оригінал, добре статті варті поділу, якщо є порушення авторських прав зверніться для видалення.