Confronto tra oscilloscopi digitali e oscilloscopi analogici
Le caratteristiche di frequenza di un oscilloscopio analogico sono determinate dall'amplificatore verticale e dal tubo catodico dell'oscilloscopio. Negli anni '80, l'elaborazione digitale e i microprocessori furono introdotti negli oscilloscopi e apparvero gli oscilloscopi digitali. Al giorno d'oggi, gli oscilloscopi analogici sono chiamati oscilloscopi analogici in tempo reale (ART) e gli oscilloscopi digitali sono chiamati oscilloscopi a memoria digitale (DSO).
ART richiede amplificatori e tubi per oscilloscopi a raggi catodici compatibili con la larghezza di banda. All'aumentare della frequenza, i requisiti di processo per i tubi degli oscilloscopi a raggi catodici diventano severi, i costi aumentano e si creano colli di bottiglia. DSO necessita solo di un convertitore A/D ad alta velocità adatto alla larghezza di banda. Per le altre modulazioni non è possibile osservare la grafica tridimensionale; la capacità di memorizzazione della forma d'onda non è sufficiente e la forma d'onda non può essere elaborata, ecc.
Attualmente i difetti del DSO sono stati sostanzialmente superati, ma non tutte le buone prestazioni si riflettono nello stesso oscilloscopio. Cioè, ogni DSO avrà determinate caratteristiche e alcune carenze. Dovresti prestare attenzione al confronto quando scegli un modello. Alcuni modelli di DSO hanno la stessa velocità di aggiornamento della forma d'onda di ART, ma altri modelli di DSO no. Un tipo di DSO ha la capacità di visualizzazione grafica 3D di ART, ma la maggior parte dei DSO non dispone di questa capacità. La larghezza di banda in tempo reale della maggior parte dei DSO è la stessa della larghezza di banda single-shot, ma esistono anche DSO che garantiscono solo la larghezza di banda in tempo reale.
I suddetti DSO contengono tutti convertitori A/D e microprocessori. In questo modo anche l'aggiunta di una scheda ad innesto ad un PC può costituire un DSO, ma generalmente la frequenza di campionamento è inferiore, le funzioni sono minori ed il prezzo è economico. Sono inoltre disponibili moduli DSO che utilizzano bus VXI e plug-in DSO montati su rack.
La memoria del DSO è il secondo componente più importante dell'oscilloscopio dopo il convertitore A/D. Memorizza campioni del segnale misurato per i successivi convertitori D/A per ripristinare la forma d'onda. L'attuale capacità di archiviazione può raggiungere più di 1 milione.
Il DSO ordinario ha una risoluzione verticale di 8-bit, ovvero sono presenti 256 campioni per scansione, che richiedono 256 punti di archiviazione, equivalenti a 256 byte. Se si aumenta la risoluzione e si espande l'asse orizzontale 10 volte, equivale a 20K byte; anche l'asse verticale viene espanso 10 volte, il che equivale a 40K byte. Si può vedere che il DSO dovrebbe essere almeno di 2K byte e un DSO medio dovrebbe essere superiore a 40K byte. Se desideri registrare 10 volte la forma d'onda di cui sopra, saranno necessari almeno 400K byte. Pertanto, la capacità di stoccaggio è importante.
A sua volta, la capacità di archiviazione influisce anche sulla velocità di scansione. Ad esempio, se una memoria con soli 50.000 punti per scansione registra dati di 100μs, l'intervallo di campionamento è di 2ns. In questo momento, la velocità di campionamento è equivalente a 500 MS/s. Calcolato in base alla frequenza di campionamento pari a 4 volte la larghezza di banda, in tempo reale La larghezza di banda è pari a 125 MHz. Ovviamente, se è necessario aumentare la frequenza di campionamento a 1000 MS/s, la registrazione di 100 μs di dati richiede 100.000 punti di memoria.
Per archiviare un grafico completo, presupponendo che la dimensione dei pixel sia 1024×512=0,5 milioni di bit, quattro grafici richiedono 2 milioni di bit di archiviazione. È inoltre necessaria ulteriore memorizzazione nell'analisi FFT per confrontare i componenti della nuova forma d'onda con le forme d'onda di riferimento o con le forme d'onda memorizzate per il confronto. Per facilitare la memorizzazione della forma d'onda, alcuni DSO forniscono anche floppy disk o dischi rigidi per la registrazione dei dati.
