استفاده از اسیلوسکوپ دیجیتال باید به مشکل توجه کند

استفاده از اسیلوسکوپ دیجیتال باید به مشکل توجه کند

1. معرفی
استفاده از اسیلوسکوپ های دیجیتال به دلیل مزایای منحصر به فرد آنها مانند راه اندازی شکل موج، ذخیره سازی، نمایش، اندازه گیری، تجزیه و تحلیل و پردازش داده های شکل موج به طور فزاینده ای محبوب می شود. با توجه به تفاوت عملکرد زیاد بین اسیلوسکوپ های دیجیتال و اسیلوسکوپ های آنالوگ، در صورت عدم استفاده صحیح از آنها، خطاهای اندازه گیری بزرگی ایجاد می شود و در نتیجه بر روی کار تست تأثیر می گذارد.

2، بین پهنای باند آنالوگ و پهنای باند بلادرنگ دیجیتال تمایز قائل شوید
پهنای باند یکی از مهم ترین شاخص های اسیلوسکوپ است. پهنای باند یک اسیلوسکوپ آنالوگ یک مقدار ثابت است، در حالی که پهنای باند یک اسیلوسکوپ دیجیتال دارای دو نوع پهنای باند آنالوگ و پهنای باند بلادرنگ دیجیتال است. بالاترین پهنای باندی که می‌توان با استفاده از تکنیک‌های نمونه‌برداری متوالی یا تصادفی برای سیگنال‌های تکراری توسط یک اسیلوسکوپ دیجیتال به دست آورد، پهنای باند بلادرنگ دیجیتال اسیلوسکوپ است. پهنای باند بلادرنگ دیجیتال به بالاترین فرکانس دیجیتالی شدن و ضریب تکنیک بازسازی شکل موج K (پهنای باند بلادرنگ دیجیتال=بالاترین نرخ دیجیتالی شدن / K) مربوط می‌شود، که عموماً مستقیماً به عنوان نشانگر داده نمی‌شود.

از تعاریف دو پهنای باند، می توان دریافت که پهنای باند آنالوگ فقط برای اندازه گیری سیگنال های دوره ای تکراری مناسب است، در حالی که پهنای باند بلادرنگ دیجیتال هم برای سیگنال های تکراری و هم برای سیگنال های تک شات مناسب است. سازندگان ادعا می کنند که پهنای باند اسیلوسکوپ ها می تواند به چند مگابایت برسد، در واقع به پهنای باند آنالوگ اشاره دارد، پهنای باند بلادرنگ دیجیتال کمتر از این مقدار است. به عنوان مثال، پهنای باند TES520B TEK 500 مگاهرتز است، که در واقع به پهنای باند آنالوگ آن 500 مگاهرتز اشاره دارد، در حالی که حداکثر پهنای باند بلادرنگ دیجیتال تنها می تواند به 400 مگاهرتز برسد که بسیار کمتر از پهنای باند آنالوگ است. بنابراین، هنگام اندازه‌گیری یک سیگنال، حتماً به پهنای باند بی‌درنگ دیجیتال اسیلوسکوپ دیجیتال مراجعه کنید، در غیر این صورت خطاهای غیرمنتظره‌ای را برای اندازه‌گیری به همراه خواهد داشت.

3، در مورد میزان نمونه گیری
نرخ نمونه‌برداری که به عنوان نرخ دیجیتالی نیز شناخته می‌شود، به واحد زمان، تعداد نمونه‌های سیگنال ورودی آنالوگ، که اغلب بر حسب MS/s بیان می‌شود، اشاره دارد. نرخ نمونه برداری از شاخص های مهم اسیلوسکوپ های دیجیتال است.

(1) اگر میزان نمونه برداری کافی نباشد، پدیده اختلاط به راحتی رخ می دهد.
اگر سیگنال ورودی اسیلوسکوپ یک سیگنال سینوسی 100 کیلوهرتز باشد، اسیلوسکوپ فرکانس سیگنال 50 کیلوهرتز را نمایش می دهد، این چگونه است؟ این به این دلیل است که سرعت نمونه برداری اسیلوسکوپ بسیار آهسته است و در نتیجه پدیده aliasing رخ می دهد. مختلط این است که فرکانس شکل موجی که روی صفحه نمایش داده می شود کمتر از فرکانس واقعی سیگنال باشد، یا حتی اگر اسیلوسکوپ روی نشانگر ماشه روشن شده باشد، و نمایش شکل موج همچنان پایدار نیست. تولید اختلاط در شکل 1 نشان داده شده است.

بنابراین، برای یک شکل موج با فرکانس ناشناخته، چگونه می توان تعیین کرد که آیا شکل موج نمایش داده شده یک اختلاط ایجاد کرده است؟ می توان این کار را با تغییر آهسته سرعت جابجایی t/div به یک پایه زمانی سریعتر انجام داد تا ببینیم آیا پارامتر فرکانس شکل موج به شدت تغییر می کند، اگر بله، به این معنی است که اختلاط شکل موج قبلاً رخ داده است. یا شکل موج متزلزل در یک پایه زمانی سریعتر تثبیت می شود، که همچنین به این معنی است که اختلاط شکل موج قبلاً رخ داده است. با توجه به قضیه نایکویست، نرخ نمونه برداری باید حداقل 2 برابر بیشتر از جزء فرکانس بالا سیگنال باشد تا از اختلاط جلوگیری شود، به عنوان مثال، یک سیگنال 500 مگاهرتز حداقل به نرخ نمونه برداری 1GS/s نیاز دارد. چندین راه برای جلوگیری از اختلاط به روشی ساده وجود دارد:

آ. تنظیم نرخ رفت و برگشت؛

ب. از تنظیم خودکار استفاده کنید.

ج. سعی کنید روش جمع‌آوری را روی پاکت یا Peak Detection تغییر دهید، زیرا Envelope به دنبال مقادیر شدید در چندین رکورد مجموعه است و Peak Detection به دنبال مقادیر حداکثر و حداقل در یک رکورد مجموعه است که هر دو می‌توانند تغییرات سیگنال سریع‌تر را تشخیص دهند.

اگر اسیلوسکوپ دارای روش جمع آوری InstaVu باشد، می توان از آن استفاده کرد زیرا این روش شکل موج ها را به سرعت جمع آوری می کند و شکل موج هایی که با این روش نمایش داده می شوند مشابه مواردی هستند که با اسیلوسکوپ آنالوگ نمایش داده می شوند.

(2) رابطه بین نرخ نمونه برداری و t/div
حداکثر نرخ نمونه برداری از هر اسیلوسکوپ دیجیتال یک مقدار ثابت است. با این حال، در هر زمان اسکن t/div، نرخ نمونه‌برداری fs با فرمول زیر داده می‌شود: fs=N/(t/div) N نقاط نمونه‌گیری در هر فریم است.

وقتی تعداد نقاط نمونه برداری N مقدار معینی باشد، fs با t/div نسبت معکوس دارد، هر چه سرعت جارو بیشتر باشد، نرخ نمونه برداری کمتر می شود.

به طور خلاصه، هنگام استفاده از اسیلوسکوپ دیجیتال، برای جلوگیری از اختلاط، بهتر است چرخ دنده سرعت جارویی را در موقعیت سریعتری قرار دهید. اگر می‌خواهید سوراخ‌های زودگذر را ثبت کنید، سرعت جارو کردن بهتر است در موقعیت آهسته‌تر سرعت جاروی اصلی قرار گیرد.