Tre punti chiave di un oscilloscopio: larghezza di banda, frequenza di campionamento e profondità di memorizzazione
Larghezza di banda, frequenza di campionamento e profondità di memorizzazione sono i tre indicatori chiave degli oscilloscopi digitali. Rispetto alla familiarità dei tecnici e all'enfasi sulla larghezza di banda dell'oscilloscopio, la frequenza di campionamento e la profondità di memorizzazione vengono spesso trascurate nella selezione, valutazione e test degli oscilloscopi. Lo scopo di questo articolo è aiutare gli ingegneri a comprendere meglio le caratteristiche importanti dei due indicatori della velocità di campionamento e della profondità di memorizzazione e il loro impatto sui test effettivi introducendo brevemente le teorie pertinenti della frequenza di campionamento e della profondità di memorizzazione combinate con le applicazioni comuni. Aiuta anche a comprendere i compromessi nella scelta di un oscilloscopio e a stabilire il concetto corretto di utilizzo di un oscilloscopio.
Prima di iniziare a comprendere i concetti correlati di campionamento e memorizzazione, esaminiamo come funziona un oscilloscopio a memoria digitale.
Il segnale di tensione in ingresso viene inviato all'amplificatore front-end attraverso il circuito di accoppiamento e l'amplificatore front-end amplifica il segnale per migliorare la sensibilità e la gamma dinamica dell'oscilloscopio. Il segnale in uscita dall'amplificatore viene campionato dal circuito sample/hold e digitalizzato dal convertitore A/D. Dopo la conversione A/D, il segnale diventa digitale e viene memorizzato. Il microprocessore elabora la forma d'onda del segnale digitalizzato nella memoria. L'elaborazione corrispondente viene eseguita e visualizzata sul display. Ecco come funziona un oscilloscopio a memoria digitale.
Campionamento, frequenza di campionamento
Sappiamo che i computer possono elaborare solo segnali digitali discreti. Il problema principale che si deve affrontare dopo che il segnale di tensione analogica entra nell'oscilloscopio è la digitalizzazione (conversione analogico/digitale) del segnale continuo. Generalmente, il processo da segnali continui a segnali discreti è chiamato campionamento. I segnali continui devono essere campionati e quantizzati prima di poter essere elaborati dai computer. Pertanto, il campionamento costituisce la base per il calcolo e l'analisi della forma d'onda mediante oscilloscopi digitali. Misurando l'ampiezza della tensione di una forma d'onda a intervalli di tempo uguali e convertendo la tensione in informazioni digitali rappresentate da un codice binario a otto bit, questo è il campionamento di un oscilloscopio a memoria digitale. Quanto più piccolo è l'intervallo di tempo tra le tensioni di campionamento, tanto più vicina è la forma d'onda ricostruita al segnale originale. La frequenza di campionamento è l'intervallo di tempo di campionamento. Ad esempio, se la frequenza di campionamento dell'oscilloscopio è 10G volte al secondo (10GSa/s), significa che viene prelevato un campione ogni 100 ps.
