Tres puntos clave de un osciloscopio: ancho de banda, frecuencia de muestreo y profundidad de almacenamiento
El ancho de banda, la frecuencia de muestreo y la profundidad de almacenamiento son los tres indicadores clave de los osciloscopios digitales. En comparación con la familiaridad de los ingenieros y el énfasis en el ancho de banda de los osciloscopios, la frecuencia de muestreo y la profundidad de almacenamiento a menudo se pasan por alto en la selección, evaluación y prueba de osciloscopios. El propósito de este artículo es ayudar a los ingenieros a comprender mejor las características importantes de los dos indicadores de frecuencia de muestreo y profundidad de almacenamiento y su impacto en las pruebas reales mediante una breve introducción de las teorías relevantes de la frecuencia de muestreo y la profundidad de almacenamiento combinadas con aplicaciones comunes. También nos ayuda a comprender las ventajas y desventajas a la hora de elegir un osciloscopio y a establecer el concepto correcto de uso de un osciloscopio.
Antes de comenzar a comprender los conceptos relacionados de muestreo y almacenamiento, revisemos cómo funciona un osciloscopio de almacenamiento digital.
La señal de voltaje de entrada se envía al amplificador frontal a través del circuito de acoplamiento, y el amplificador frontal amplifica la señal para mejorar la sensibilidad y el rango dinámico del osciloscopio. La señal de salida del amplificador es muestreada por el circuito de muestreo/retención y digitalizada por el convertidor A/D. Después de la conversión A/D, la señal se vuelve digital y se almacena en la memoria. El microprocesador procesa la forma de onda de la señal digitalizada en la memoria. El procesamiento correspondiente se realiza y se muestra en la pantalla. Así funciona un osciloscopio de almacenamiento digital.
Muestreo, frecuencia de muestreo
Sabemos que las computadoras sólo pueden procesar señales digitales discretas. El principal problema que se enfrenta después de que la señal de voltaje analógico ingresa al osciloscopio es la digitalización (conversión analógica/digital) de la señal continua. Generalmente, el proceso de pasar de señales continuas a señales discretas se denomina muestreo. Las señales continuas deben muestrearse y cuantificarse antes de que puedan ser procesadas por computadoras. Por lo tanto, el muestreo es la base para el cálculo y análisis de formas de onda mediante osciloscopios digitales. Al medir la amplitud del voltaje de una forma de onda en intervalos de tiempo iguales y convertir el voltaje en información digital representada por un código binario de ocho bits, este es el muestreo de un osciloscopio de almacenamiento digital. Cuanto menor sea el intervalo de tiempo entre los voltajes de muestreo, más cerca estará la forma de onda reconstruida de la señal original. La tasa de muestreo es el intervalo de tiempo de muestreo. Por ejemplo, si la frecuencia de muestreo del osciloscopio es de 10G veces por segundo (10GSa/s), significa que se toma una muestra cada 100ps.
