Aiuto con l'oscilloscopio


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Sono un po 'confuso. Aiutami, per favore, a chiarire tutto. Voglio comprare l'oscilloscopio e ho trovato due modelli adatti a me.

  1. Rigol DS1102E
  2. Rigol DS1102CA

Ma non capisco la differenza tra loro. Ho letto che DS1102E ha una frequenza di campionamento di 1 GSa / s e DS1102CA ha 2 GSa / s. OK. Ma cosa dà in pratica? Entrambi gli oscilloscopi hanno una larghezza di banda di 100 MHz, quindi non troverò alcuna differenza nell'immagine dei segnali sullo schermo. Ho ragione? Potresti spiegarmi qual è il significato di "frequenza di campionamento" e "larghezza di banda" per gli oscilloscopi moderni? E qual è la differenza tra queste cose?

Risposte:


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La stessa larghezza di banda significa che entrambi avranno la stessa attenuazione per i segnali. Fondamentalmente significa che 100 MHz è la frequenza di taglio per entrambi gli ambiti.

I campioni al secondo è la risoluzione dell'ambito. Se si esegue lo zoom in avanti su un segnale, i punti dati non interpolati saranno a 0,5 ns di distanza per l'oscilloscopio 2GSa / s e 1 n di distanza per 1GSa / s. La regola empirica è che puoi misurare con precisione un segnale da 100 MHz con l'ambito 1GSa / s e un segnale da 200 MHz con il 2GSa / s (~ 10 campioni / Hz)

Ovviamente, più sono i campioni, quindi la migliore rappresentazione del segnale originale. Dovrai solo pesarlo con la differenza di costo.


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Mentre le altre risposte forniscono una buona spiegazione di ciò che sta realmente accadendo, penso che entrambi mancino il punto di avere 2 GSa / s su un ambito da 100 MHz.

Il principale punto di interesse è il modo in cui gli scope generalmente eseguono il campionamento. Spesso hanno un numero di convertitori da analogico a digitale che possono essere collegati a canali diversi. Il processo che usano spesso per campionare i segnali si chiama interleaving. Fondamentalmente i convertitori sono impostati in modo che prima un convertitore prenda un campione di segnale su un canale e inizi a elaborarlo, quindi il convertitore successivo preleva un campione del segnale e inizia a elaborarlo, quindi il terzo e così via fino a quando tutti i convertitori hanno preso un campione. Successivamente, il primo convertitore preleva nuovamente un campione, il secondo e così via. Quindi sostanzialmente il ciclo si ripete. Ciò consente l'uso di convertitori da analogico a digitale più lenti ed economici, ma ha un effetto negativo sull'accuratezza, poiché i campioni non saranno perfettamente equidistanti.

Quindi cosa succede quando si ha un ambito a due canali e si utilizza solo un canale? Bene, tutti i convertitori lavorano solo con quell'unico canale e forniranno la migliore rappresentazione del segnale possibile. Ma se attivi anche il secondo canale, metà dei convertitori passerà al secondo canale e metà rimarrà funzionante con il primo canale.

Come già scritto, la regola empirica è di avere 1 GSa / s per 100 MHz di larghezza di banda. Quindi se prendi l'oscilloscopio da 100 MHz che ha una frequenza di campionamento di 1 GSa / s, allora puoi effettivamente usare solo un canale a tutta larghezza di banda! Se si desidera utilizzare entrambi i canali, non è possibile utilizzarli con frequenze superiori a 50 MHz o si otterranno artefatti di campionamento.

D'altra parte, se si dispone di un ambito a due canali da 2 GSa / s a ​​100 MHz, è possibile ottenere una migliore visualizzazione di un segnale da 100 MHz o una buona visione di due canali da 100 MHz, il che sarebbe problematico con solo 1 GSa / s portata.

Quindi, come si applica a te: Bene, diamo un'occhiata ai siti Web dei prodotti. Per Rigol DS1102CA , dice sotto specifiche Real-time Sample Rate 2 GSa/s(each channel),1 GSa/s(dual channels), il che significa che la situazione che ho spiegato si applica qui. Del sito per Rigol DS1102E , si dice sotto specifiche: Real-time Sample Rate 1 GSa/s(each channel),500 MSa/s(dual channels).

Quindi alla fine DS1102E può funzionare come un ambito a un canale a 100 MHz o un ambito a due canali a 50 MHz, mentre Rigol DS1102CA è un ambito a due canali reale a 100 MHz.

Un po 'di informazioni in più: come ho già detto, è male per l'oscilloscopio utilizzare più convertitori da analogico a digitale per un singolo canale, perché la distanza nel tempo tra i campioni non sarà esattamente la stessa. Questo problema viene inizialmente risolto prestando estrema attenzione all'instradamento dei segnali di clock per i convertitori in modo che l'orologio raggiunga tutti i convertitori contemporaneamente. Un'altra soluzione (a volte migliore) consiste nell'utilizzare convertitori multicanale. Di solito è più facile instradare il segnale di clock in modo che raggiunga tutti i canali su un singolo chip allo stesso tempo piuttosto che indirizzare il segnale di clock in modo che raggiunga tutti i chip fisicamente separati allo stesso tempo. Alcuni convertitori usano anche altri trucchi. Ad esempio, un canale può essere attivato alla pendenza positiva dell'orologio mentre il secondo può essere attivato alla pendenza negativa dell'orologio.


Questa è la migliore risposta qui!
Léo Léopold Hertz 준영

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La frequenza di campionamento è la frequenza con cui gli ambiti a / d campioneranno il segnale e lo convertiranno in pixel sullo schermo in modo da poterlo vedere. L'oscilloscopio campiona essenzialmente il segnale e traccia i punti alla frequenza di campionamento, quindi traccia linee o curve tra ciascun punto. Più punti campione hai, più preciso o fedele alla vita è il segnale che guarderai.

La larghezza di banda è la larghezza di banda di ingresso di -3dB per l'oscilloscopio, quindi ti dice la frequenza massima che può vedere. La vecchia regola empirica è ottenere una larghezza di banda doppia rispetto alla frequenza, anche se a volte 3 o più volte possono essere utili a seconda di ciò su cui stai lavorando e di ciò che devi vedere.

Ecco un articolo di riferimento tutto sulle caratteristiche dell'oscilloscopio.


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Tuttavia, il teorema del campionamento ci dice che devi campionare ad una frequenza (più di) doppia rispetto alla frequenza più alta. componente del segnale per PERSERVARE tutte le informazioni nel segnale, sicuramente ciò non si applica ai segnali di VISUALIZZAZIONE nel dominio del tempo. Un'onda sinusoidale a 22 kHz non assomiglierebbe affatto a un'onda sinusoidale se campionata a 44,1 kHz. L'articolo che linka afferma che la "regola empirica" ​​è che la frequenza di campionamento dovrebbe essere 3-4 volte la larghezza di banda, ma mi sembra che tutti gli ambiti Tektronix con cui ho lavorato abbiano una frequenza di campionamento di 10 volte la loro frequenza di banda.
GummiV,

Sì, il mio tek da 100Mhz che ho a casa ha una frequenza di 1GS / s, tuttavia il mio Lecroy a 13Ghz ha una frequenza di 40GS / s per canale. Quindi dipende dall'equipaggiamento che hai, da quanto sei veloce e da quanto puoi pagare :)
Some Hardware Guy

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Come regola generale, la larghezza di banda e la frequenza di campionamento dovrebbero essere da 4 a 5 volte la frequenza massima che si desidera misurare. Dovresti anche essere consapevole che se il tuo segnale di input non è un'onda sinusoidale pura, contiene anche armoniche con frequenze molto più alte. Per un'acquisizione accurata è necessario coprire almeno alcune di queste armoniche.

Alla frequenza della massima larghezza di banda (qui 100 MHz) un'onda sinusoidale di questa frequenza è attenuata da 3dB dal frontend analogico dell'oscilloscopio. Ciò significa che viene misurato solo al 70% del suo valore reale (ovvero errore del 30%). La frequenza di campionamento specifica il numero di misurazioni effettuate dall'oscilloscopio al secondo, ovvero la precisione con cui viene acquisita la forma del segnale (1 GS / s equivale a 10 misurazioni su un segnale a 100 MHz).

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