¿Cuál es el ancho de banda y la frecuencia de muestreo de un osciloscopio?
¿Qué es el ancho de banda? En términos generales: cuando la amplitud de la señal de entrada se atenúa en 3 dB, el ancho de banda de la señal de entrada máxima se define como el ancho de banda del osciloscopio.
¿Cuál es la tasa de muestreo? Cuántos puntos se pueden acumular por segundo. Cuanto más rápida sea la velocidad, menor será el error. Generalmente, la frecuencia de muestreo es 4 veces el ancho de banda del osciloscopio (el tipo de amplificador es de respuesta gaussiana)
Un osciloscopio digital consta de al menos dos partes: el canal Y de la señal bajo prueba y la parte de muestreo.
El canal Y amplifica (o atenúa) la señal que se está midiendo y el ancho de banda es para el canal Y. Si el canal Y puede amplificar todas las señales sinusoidales en el rango de 0~10MHz de manera uniforme sin distorsión, entonces su ancho de banda es de 10MHz. Dado que las señales de forma de onda complejas se componen de señales sinusoidales con varios armónicos, y el ancho de banda compuesto por estos armónicos puede ser muy amplio, para garantizar que las señales complejas se amplifiquen realmente, cuanto mayor sea el ancho de banda de su canal Y, mejor.
No basta con tener un canal Y con suficiente ancho de banda. Para capturar la forma de onda, debes muestrear la señal amplificada por el canal Y. La velocidad de este muestreo es la tasa de muestreo. Cuanto más rápida sea la frecuencia de muestreo, más puntos de la forma de onda compleja se capturarán por unidad de tiempo, y la forma de onda final ensamblada y mostrada estará más cerca de la señal compleja real.
Por lo tanto, aunque el ancho de banda y la frecuencia de muestreo son dos parámetros diferentes, ambos son muy importantes para restaurar verdaderamente la forma de onda medida.
¿Por qué cuanto mayor es el ancho de banda, menos distorsionada es la señal?
Las señales complejas se pueden descomponer en innumerables armónicos sinusoidales de alta frecuencia, que constituyen los detalles de la señal original. Si su ancho de banda no es lo suficientemente amplio (principalmente el extremo alto no es lo suficientemente alto), las señales armónicas más altas no pueden amplificarse ni transmitirse de manera efectiva (se bloquean o atenúan). De esta forma, la señal obtenida en el terminal del canal Y quedará distorsionada (se pierden los detalles de la señal compleja).
Por lo tanto, es muy importante aumentar el ancho de banda del canal Y tanto como sea posible para restaurar los detalles de la señal (sin distorsión).
El ancho de banda refleja la capacidad de paso de frecuencia de una señal. Cuanto mayor sea el ancho de banda, con mayor precisión y eficacia se podrán amplificar y visualizar los distintos componentes de frecuencia (especialmente los componentes de alta frecuencia) de la señal. Si el ancho de banda no es suficiente, se perderán muchos componentes de alta frecuencia. Si no hay un componente de frecuencia, la señal naturalmente se mostrará de manera inexacta y se producirá un gran error. La frecuencia de muestreo es la frecuencia de conversión de la señal al convertir cantidades analógicas en cantidades digitales (es decir, el número de adquisiciones por segundo). Cuanto mayor es la frecuencia, más señales se recopilan por unidad de tiempo y más información se retiene en la señal. Cuanta menos información se pierda, la cantidad digital convertida puede reflejar con precisión el valor de la señal y luego la pantalla LCD puede mostrar la forma de onda de la señal de manera más precisa y completa. Cuantos más puntos de muestreo, más puntos se mostrarán y más claro será.
En pocas palabras, el ancho de banda refleja el rango de frecuencia de la señal que se puede mostrar, mientras que la frecuencia de muestreo refleja los detalles de la forma de onda de la señal.
¿Por qué cuanto más amplio es el ancho de banda, se pueden amplificar y mostrar de manera precisa y efectiva varios componentes de frecuencia (especialmente componentes de alta frecuencia) en la señal?
Por ejemplo, si el ancho de banda de un amplificador de audio es relativamente pequeño, como 50 Hz ~ 15 KHz, entonces la señal por encima de 15 KHz no se puede amplificar de manera efectiva, la salida será muy pequeña o incluso inexistente y el sonido por encima de 15 KHz no se escuchará. Si el ancho de banda del amplificador es relativamente amplio, como 10 Hz ~ 20 KHz, entonces todo el audio se puede amplificar y emitir, y se puede emitir el sonido de audio completo. Lo mismo ocurre con las pantallas de osciloscopios.
