3. diel - Efektívny počet bitov u osciloskopu

Pri prečítaní informácií obsiahnutých v manuáloch o osciloskopoch sa môžeme stretnúť s tým, že vertikálna hodnota rozlíšenia osciloskopu nie je v manuáli uvedená ako celé číslo v bitoch.

Technická séria – Rady a typy pri výbere osciloskopu

Autor Bohumil Vítovec

Pri prečítaní informácií obsiahnutých v manuáloch o osciloskopoch sa môžeme stretnúť s tým, že vertikálna hodnota rozlíšenia osciloskopu nie je v manuáli uvedená ako celé číslo v bitoch. Nie je to skutočná fyzikálna hodnota rozlíšenia AD prevodníka, ale tzv. ENOB (efektívny počet bitov). Na čo si pri výbere nového osciloskopu v súvislosti s ENOB pozrite tento článok.

Pozrime sa na definíciu EDPS:

ENOB je meradlo dynamického rozsahu analógovo-digitálneho konvertora (ADC) a jeho súvisiacich obvodov. Rozlíšenie ADC je určené počtom bitov používaných na reprezentáciu analógovej hodnoty, pričom v zásade poskytujú úrovne signálu 2N pre N-bitový signál. Napriek tomu, všetky skutočné obvody ADC zavádzajú šum a skreslenia. EDOB špecifikuje rozlíšenie ideálneho obvodu ADC, ktoré by malo rovnaké rozlíšenie ako uvažovaný obvod [1].

Pri čítaní príručky v súvislosti s EDPS vám odporúčame položiť si tieto otázky:

• Hovorí uvedená hodnota ENOB v manuáli osciloskopu o sústave zosilňovač – prevodník?

• Mal autor príručky na mysli ENOB celého systému a výsledných údajov pozri obrázok 1?

• Vieme, za akých podmienok sa ENOB meral?

Obrázok 1:

Vysvetľuje grafický význam ENOB pri meraní priebehu signálu. Je zrejmé, že čím vyšší ENOB, tým lepšie sa odlíši užitočný signál od šumu. Je tiež dôležité, či sa ENOB meria pri sinusovom alebo pravouhlom priebehu signálu a pri akej frekvencii [5].

Pri bližšom pohľade na ENOB sa stáva zrejmé, ako sa môže uvažovanie o efektívnej hodnote skomplikovať. Netreba zabúdať, že hodnota ENOB je značne závislá na frekvencii signálu. V predchádzajúcich častiach nášho technického seriálu sme sa venovali rôznym metódam, ako zvýšiť ENOB a za akú cenu, vrátane uvedenia praktického príkladu ENOB na osciloskopoch od Teledyne LeCroy [12b ADC]. 15ENOB] a Rohde & Schwarz [8b ADC, 16ENOB).

Táto téma je veľmi rozsiahla, preto pre vás všetkých, ktorí by ste sa do nej chceli hlbšie zapojiť, uvádzame odkazy na odbornú literatúru, v ktorej nájdete komplexné informácie o ENOB vrátane všetkých parametrov [2] [3] [4] [5]. V odporúčaných materiáloch nájdete aj vysvetľujúcu teóriu, v čom je parameter ENOB užitočný. Napríklad, keď použijete dolnofrekvenčné filtre, máte väčší odstup signál-šum (SNR) a tým aj väčší ENOB. Ale pozor! Ak je ENOB väčší alebo rovný počtu bitov AD prevodníka prístroja, je dobré si uvedomiť, ako je táto hodnota dosiahnutá a za akých podmienok nastavenia prístroja. Vždy ide totiž o matematickú alebo štatistickú úpravu signálu, ktorá môže degradovať namerané údaje.

Ak uvažujete o kúpe nového osciloskopu, určite odporúčame chápať uvedené hodnoty parametra ENOB v dôležitých vzájomných súvislostiach. Ak nie je stanovené, za akých podmienok bola hodnota ENOB nameraná a na čo sa vzťahuje, táto hodnota nemá vypovedateľnú hodnotu.​

Zdroje:

[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Effective_number_of_bits [cit. 13.9.2018]

[2]Computation of Effective Number of Bits, Signal to Noise Ratio, &

Signal to Noise & Distortion Ratio Using FFT

[cit. 13.9.2018]

https://cdn.teledynelecroy.com/files/appnotes/computation_of_effective_no_bits.pdf

[3]DesignCon 2017

UnderstandingVerticalResolution inOscilloscopes

[cit. 13.9.2018] https://cdn.teledynelecroy.com/files/whitepapers/designcon-2017-understanding-vertical-resolution.pdf

[4]Kester, Walt (2009), Understand SINAD, ENOB, SNR, THD, THD + N, and SFDR so You Don't Get Lost in the Noise Floor

[cit. 13.9.2018]

[5] Understanding Frequency Performance Specifications

https://www.ni.com/white-paper/3359/en/#toc7

[cit. 13.9.2018]

V tomto seriáli si nekladieme za cieľ posúdiť, ktorá značka je alebo nie je najlepšia. Chceme len upozorniť čitateľov na časté obmedzenia a úskaly, ktoré nemusia byť na prvý pohľad pri výbere osciloskopu pre vašu prácu zjavné. Chceme vám poskytnúť určitý pohľad pri výbere nového osciloskopu. Informácie, ktoré v seriáli uvádzame, vychádzajú z našich dlhoročných skúseností s osciloskopmi a predovšetkým s prístrojmi Teledyne LeCroy, z verejne dostupných informácií a technickej dokumentácie ostatných výrobcov. Aby sme sa nezaoberali touto problematikou len v teoretickej rovine, zameriame sa na technické parametre prístrojov a rôzne spôsoby merania. 

Obsah tohto seriálu môžete tiež ovplyvniť! Vítame vaše pripomienky, návrhy tém, vaše skúsenosti, ktoré môžete poslať na e-mail bohumil.vitovec@blue-panther.cz.

Rovnako nás môžete kontaktovať, ak potrebujete radu na mieru.

Ďalši diel / Všetky diely