Componenti dell'oscilloscopio virtuale
Caratteristiche dell'oscilloscopio virtuale
L'interfaccia USB attualmente ampiamente utilizzata viene utilizzata per rendere più comoda l'interfaccia tra strumenti virtuali e computer e la velocità di comunicazione è più elevata; un chip di conversione analogico-digitale (ADC) ad alta velocità viene utilizzato per il campionamento ad alta velocità; per il controllo viene utilizzato un microcontrollore ad alte prestazioni e una memoria ad alta capacità (RAM) ad alta velocità salva i dati di campionamento in tempo reale, migliorando le prestazioni dello strumento; utilizzando il linguaggio Labview per progettare un'applicazione per computer host, in grado di realizzare la visualizzazione della forma d'onda, nonché l'analisi e l'elaborazione dei dati.
Componenti di un oscilloscopio virtuale
(1) Acquisizione e controllo del segnale. È una piattaforma hardware composta da computer e hardware di strumenti per realizzare la raccolta, misurazione, conversione e controllo dei segnali.
(2) Analisi ed elaborazione dei dati. L'oscilloscopio virtuale sfrutta appieno le funzioni di archiviazione e calcolo del computer e analizza ed elabora i segnali dei dati in ingresso tramite software. L'elaborazione dei contenuti include filtraggio digitale, statistica dei dati, analisi numerica, ecc. Dal punto di vista dell'analisi dei dati, gli oscilloscopi virtuali hanno capacità di analisi dei dati più potenti rispetto agli strumenti tradizionali.
(3) Visualizzazione dei risultati della misurazione. L'oscilloscopio virtuale sfrutta appieno le risorse del computer, come display, memorie, ecc., per esprimere e produrre risultati di misurazione in vari modi. Le sue forme di output includono la trasmissione di dati a lunga distanza attraverso la rete bus, la copia dell'output tramite dischi e dischi ottici e l'output sul disco rigido. Un metodo per archiviare dati e visualizzarli tramite un'interfaccia grafica come lo schermo di un computer.
Parametri tecnici dell'oscilloscopio virtuale
Problemi a cui prestare attenzione quando si utilizza l'oscilloscopio virtuale
Distinguere tra larghezza di banda analogica e larghezza di banda digitale in tempo reale
La larghezza di banda è una delle specifiche più importanti di un oscilloscopio. La larghezza di banda è un valore fisso, mentre la larghezza di banda dell'oscilloscopio virtuale è di due tipi: larghezza di banda analogica e larghezza di banda digitale in tempo reale. La larghezza di banda massima che un oscilloscopio virtuale può ottenere utilizzando la tecnologia di campionamento sequenziale o casuale per segnali ripetitivi è la larghezza di banda digitale in tempo reale dell'oscilloscopio. La larghezza di banda digitale in tempo reale è correlata alla frequenza di digitalizzazione più alta e il fattore K della tecnologia di ricostruzione della forma d'onda (larghezza di banda digitale in tempo reale=tasso di digitalizzazione più alto/K), generalmente non viene fornito direttamente come indicatore. Dalle definizioni delle due larghezze di banda si può vedere che la larghezza di banda analogica è adatta solo per la misurazione di segnali periodici ripetitivi, mentre la larghezza di banda digitale in tempo reale è adatta per la misurazione sia di segnali ripetitivi che di segnali singoli. Il produttore sostiene che la larghezza di banda dell'oscilloscopio può raggiungere diversi megabyte, ma in realtà si riferisce alla larghezza di banda analogica. La larghezza di banda digitale in tempo reale è inferiore a questo valore. Ad esempio, la larghezza di banda del TES520B di TEK è 500 MHz, il che in realtà significa che la sua larghezza di banda analogica è di 500 MHz, mentre la larghezza di banda digitale in tempo reale più elevata può raggiungere solo 400 MHz, che è di gran lunga inferiore alla larghezza di banda analogica. Pertanto, quando si misura un singolo segnale, è necessario fare riferimento alla larghezza di banda digitale in tempo reale dell'oscilloscopio virtuale, altrimenti si verificheranno errori imprevisti nella misurazione.
Informazioni sulla frequenza di campionamento: la frequenza di campionamento è anche chiamata velocità di digitalizzazione, che si riferisce al numero di campioni del segnale di ingresso analogico per unità di tempo, spesso espressa in MS/s. La frequenza di campionamento è una specifica importante di un oscilloscopio virtuale. Se la frequenza di campionamento non è sufficiente, è facile che si verifichino degli aliasing
Se il segnale di ingresso dell'oscilloscopio è un segnale sinusoidale di 100 KHz, ma la frequenza del segnale visualizzato dall'oscilloscopio è 50 KHz, ciò è dovuto al fatto che la frequenza di campionamento dell'oscilloscopio è troppo lenta, con conseguente aliasing. L'aliasing si verifica quando la frequenza della forma d'onda visualizzata sullo schermo è inferiore alla frequenza effettiva del segnale oppure la forma d'onda visualizzata è instabile anche se il trigger sull'oscilloscopio è acceso. La generazione dell'aliasing è mostrata nella Figura 1. Quindi, per una forma d'onda di frequenza sconosciuta, è possibile giudicare se la forma d'onda visualizzata presenta un aliasing in questo modo: modificare lentamente la velocità di scansione t/div in un file di base temporale più veloce e vedere se il i parametri di frequenza della forma d'onda cambiano bruscamente. Se è così, significa che si è verificato un aliasing della forma d'onda; oppure la forma d'onda tremolante si è stabilizzata su una base temporale più veloce, il che significa anche che si è verificato un aliasing della forma d'onda. Secondo il teorema di Nyquist, la frequenza di campionamento deve essere almeno due volte superiore alla componente ad alta frequenza del segnale per evitare aliasing. Ad esempio, un segnale a 500 MHz richiede una frequenza di campionamento di almeno 1 GS/s. Esistono diversi modi per evitare semplicemente che si verifichi l'aliasing:
?Utilizzare le impostazioni automatiche
?Regolare la velocità di scansione;
?Provare a cambiare la modalità di raccolta in modalità busta o modalità di rilevamento picco, poiché la modalità busta serve per trovare valori estremi in più record di raccolta, mentre la modalità di rilevamento picco serve per trovare i valori massimo e minimo in un singolo record di raccolta. Entrambi i metodi possono rilevare cambiamenti di segnale più rapidi.
