9. diel - Ako správne používať pamäť osciloskopu a rýchlosť odberu vzoriek

Osciloskopy Teledyne LeCroy umožňujú nastaviť veľkosť aktuálne používanej akvizičnej pamäte a vzorkovaciu rýchlosť.

Technická séria – Rady a typy pri výbere osciloskopu

Autor Bohumil Vítovec

Tento krátky článok vám pomôže pochopiť, ako nastaviť tieto parametre prístroja, aby sa dosiahli požadované výsledky merania.

Obrázok 1 – Vzorkovacia frekvencia ako funkcia Time / DIV pre tri rôzne dĺžky pamäte.

Nastavenie Time / DIV určuje časové okno snímania osciloskopu, ktoré je vždy desaťnásobkom nastavenia Time / DIV. Veľmi dlhý čas snímania okamžite obmedzí vašu frekvenciu odberu vzoriek, ak nemáte k dispozícii dostatočnú dostupnú pamäť na jej podporu. Vzorkovacia frekvencia je dôležitá, pretože ovplyvňuje digitálnu šírku pásma osciloskopu. Efektívna šírka pásma osciloskopu je menší parameter z jeho analógovej šírky pásma alebo jednej polovice vzorkovacej frekvencie. Analógová šírka pásma je nastavená predným analógovým zosilňovačom a je bodom – 3 dB jeho frekvenčnej odozvy. Digitálna šírka pásma je vyjadrením Nyquistových kritérií pre digitalizované nástroje. Time / div nastavuje časové okno snímania, ale hĺbka pamäte a vzorkovacia frekvencia definujú efektívnu digitálnu šírku pásma.

Možno nemáte inú možnosť ako použiť vysokú vzorkovaciu frekvenciu vzhľadom na šírku pásma signálu, ktorý chcete zmerať. Je dôležité si uvedomiť, že zatiaľ čo digitálna šírka pásma jednej polovice vzorkovacej frekvencie bude fungovať pre úzkopásmové tvary vĺn, ako sú sinusové vlny, širokopásmové signály s rýchlymi okrajmi môžu vyžadovať vzorkovacie frekvencie, ktoré presahujú okraj bwd štyrikrát alebo viackrát. To je znázornené na obrázku 2, kde sa štvorcová vlna 5 MHz získava pri 250 MS / s a pri 2,5 GS / s. Krivka 250 MS / s má dobu odberu vzoriek 4 ns, ale dokáže získať len tri vzorky na okraj a okraj impulzu je nesprávne definovaný. Výsledok krivky 2,5 GS / s má len 400 ps času, ale oveľa lepšiu definíciu tvaru hrany. Vzorkovacia frekvencia a hĺbka pamäte tiež určujú vašu schopnosť simultánne analyzovať vysokofrekvenčné a nízkofrekvenčné javy, napríklad pri meraní integrity energie vysokofrekvenčného šumu pri nízkej rýchlosti signálu alebo pri analýze obsahu vysokorýchlostných dátových balíkov na sériový dátový tok s nízkymi intervalmi medzi balíkmi.

Obrázok 2 – Ten istý signál, ale odlišná rýchlosť odberu vzoriek, tu je názorne znázornené, aké chyby môžu vzniknúť pri neprimeranom nastavení osciloskopu.​

V týchto situáciách je dôležité rozumne využiť dostupnú pamäť, aby sa podporila vyššia vzorkovacia frekvencia. Čím väčšia je hĺbka pamäte osciloskopu (počet dostupných vzorkovacích bodov), tým väčší je počet nastavení Time / DIV, ktoré je schopný udržiavať pri maximálnej vzorkovacej frekvencii, ako je znázornené na obrázku 1.

Položte si tieto otázky:

Potrebujem čas alebo frekvenciu odberu vzoriek / šírku pásma?

Ak potrebujete nastaviť konkrétny čas snímania, použite nastavenie: Nastaviť maximálnu pamäť osciloskopu. V tomto režime by ste mali starostlivo sledovať frekvenciu odberu vzoriek, aby ste sa vyhli náhodnému aliasingu. Odber vzoriek v sekvenčnom režime môže pomôcť predĺžiť čas akvizicie bez obetovania príliš vysokej frekvencie odberu vzoriek. Môže sa stať, že si budete stačiť s nižšou frekvenciou odberu vzoriek, v závislosti od vášho využitia prevzatia, aby ste mali dlhší časový záznam. Ak potrebujete zabezpečiť požadovanú digitálnu šírku pásma, použite skôr nastavenie Fixovej vzorkovacej frekvencie ako nastavenie maximálnej pamäte. Režim pevnej frekvencie odberu vzoriek musí zaručovať zvolenú frekvenciu odberu vzoriek, pričom mení dĺžku pamäte pri zmene Time / DIV. Taktiež obmedzí nastavenie Time / DIV, aby sa zabránilo zmene vzorkovacej frekvencie.

Potrebujem všetky analógové kanály osciloskopu?

Ak potrebujete viac pamäte na podporu vyššej vzorkovacej frekvencie a aplikácia nevyžaduje všetky analógové vstupné kanály osciloskopu, môžete zdvojnásobiť - alebo štvornásobiť - dostupnú pamäť znížením počtu aktívnych kanálov. To tiež zvyšuje maximálnu dostupnú frekvenciu odberu vzoriek. Všeobecne platí, že vždy chcete mať aktívne len tie kanály, ktoré skutočne používate. Ak používate len jeden vstupný kanál, nastavte Auto Active Channels, aby osciloskop mohol tomuto kanálu prideliť maximálnu pamäť, alebo postupujte podľa pokynov v užívateľskej príručke k osciloskopu a správne prekladajte kanály. 

Potrebujem len viac pamäte?

Vo všeobecnosti platí, že čím je hĺbka pamäte väčšia, tým väčšia flexibilita má osciloskop pri dosahovaní požadovanej doby snímania a vzorkovacej frekvencie, aby zodpovedali použitiu merania. Väčšina osciloskopov Teledyne LeCroy má možnosti upgrade pamäte, ktoré môžu výrazne zvýšiť akvizičnú schopnosť osciloskopu bez toho, aby bolo potrebné kupovať úplne nový osciloskop.

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