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

Osciloskopy Teledyne LeCroy HDO6000B a HDO6000B-MS

Digitálne osciloskopy s rozlíšením 12 bitov, šírkou pásma 350 MHz do 1 GHz, pamäťou až 250 MS na kanál, vzorkovaním 10 GSa.

12-bitové osciloskopy Teledyne LeCroy HDO4000 a HDO4000-MS

12-bitové štvorkanálové a dvojkanálové digitálne osciloskopy Teledyne LeCroy so šírkou pásma 200 MHz až 1 GHz, pamäťou až 50 M na kanál, vzorkovaním 2,5 GSa/s a možnosťou rozšírenia o interný 16-kanálový logický analyzátor.

Osciloskop Teledyne LeCroy HDO 9000

Veľmi rýchle štviorkanálové digitálne osciloskopy radu HDO 9000 so šírkou pásma 1 GHz až 4 GHz, pamäťou až 128 Mpts na kanál a rýchlosťou vzorkovania až 40 GS/s. Poskytujú výnimočnú vernosť signálu s 10-bitovým rozlíšením.

Osciloskopy

Dodávame široký sortiment digitálnych osciloskopov od renomovaných výrobcov Teledyne Lecroy, GW Instek Teledyne Test Tools.