שימוש באוסילוסקופ דיגיטלי חייב לשים לב לבעיה
1. הקדמה
השימוש באוסילוסקופים דיגיטליים הופך פופולרי יותר ויותר בשל היתרונות הייחודיים שלהם כגון הפעלת צורות גל, אחסון, תצוגה, מדידה, ניתוח ועיבוד נתוני צורות גל. בשל הבדלי הביצועים הגדולים בין אוסילוסקופים דיגיטליים ואוסילוסקופים אנלוגיים, אם לא נעשה בהם שימוש נכון, הם ייצרו שגיאות מדידה גדולות, ובכך ישפיעו על משימת הבדיקה.
2, להבחין בין רוחב פס אנלוגי לרוחב פס דיגיטלי בזמן אמת
רוחב הפס הוא אחד האינדיקטורים החשובים ביותר של אוסילוסקופים. רוחב הפס של אוסצילוסקופ אנלוגי הוא ערך קבוע, בעוד שלרוחב הפס של אוסצילוסקופ דיגיטלי יש שני סוגים של רוחב פס אנלוגי ורוחב פס דיגיטלי בזמן אמת. רוחב הפס הגבוה ביותר שניתן להשיג על ידי אוסילוסקופ דיגיטלי תוך שימוש בטכניקות דגימה רציפה או אקראית לאותות חוזרים הוא רוחב הפס הדיגיטלי בזמן אמת של האוסילוסקופ. רוחב הפס הדיגיטלי בזמן אמת קשור לתדר הדיגיטציה הגבוה ביותר ולגורם טכניקת שחזור צורות הגל K (רוחב פס דיגיטלי בזמן אמת=קצב הדיגיטציה הגבוה ביותר / K), אשר בדרך כלל אינו ניתן ישירות כאינדיקטור.
מההגדרות של שני רוחבי הפס ניתן לראות כי רוחב הפס האנלוגי מתאים רק למדידת אותות מחזוריים חוזרים, בעוד שרוחב הפס הדיגיטלי בזמן אמת מתאים גם לאותות חוזרים וגם לאותות חד-פעמיים. היצרנים טוענים שרוחב הפס של אוסילוסקופים יכול להגיע למספר מגה-בייט, למעשה, מתייחס לרוחב הפס האנלוגי, רוחב הפס הדיגיטלי בזמן אמת נמוך מערך זה. לדוגמא, רוחב הפס של TES520B של TEK הוא 500MHz, מה שמתייחס למעשה לרוחב הפס האנלוגי שלו של 500MHz, בעוד שרוחב הפס הדיגיטלי המקסימלי בזמן אמת יכול להגיע רק ל-400MHz, שזה הרבה מתחת לרוחב הפס האנלוגי. לכן, בעת מדידת אות בודד, הקפד להתייחס לרוחב הפס הדיגיטלי בזמן אמת של האוסילוסקופ הדיגיטלי, אחרת הוא יביא שגיאות בלתי צפויות למדידה.
3, על קצב הדגימה
קצב הדגימה, הידוע גם כקצב הדיגיטציה, מתייחס ליחידת הזמן, מספר הדגימות של אות הכניסה האנלוגי, המתבטא לעתים קרובות ב-MS/s. קצב הדגימה הוא אינדיקטור חשוב לאוסילוסקופים דיגיטליים.
(1) אם קצב הדגימה אינו מספיק, קל להתרחש תופעת הערבוב.
אם אות הכניסה של האוסילוסקופ הוא אות סינוסאידיאלי של 100KHz, האוסילוסקופ מציג תדר אות של 50KHz, איך זה? הסיבה לכך היא שקצב הדגימה של האוסילוסקופ איטי מדי, וכתוצאה מכך תופעת הכינוי. מעורב הוא התדירות של צורת הגל המוצגת על המסך נמוכה מהתדירות האמיתית של האות, או אפילו אם האוסילוסקופ על מחוון ההדק דולק, ותצוגת צורת הגל עדיין לא יציבה. הדור של ערבוב מוצג באיור 1.
אז, עבור צורת גל בתדר לא ידוע, כיצד לקבוע אם צורת הגל המוצגת יצרה ערבוב? ניתן לעשות זאת על ידי שינוי איטי של מהירות הסוויף t/div לבסיס זמן מהיר יותר, כדי לראות אם פרמטר התדר של צורת הגל משתנה בחדות, אם כן, זה אומר שערבוב צורת הגל כבר התרחש; או שצורת הגל המתנודדת מתייצבת בבסיס זמן מהיר יותר, מה שאומר שגם ערבוב צורות הגל כבר התרחש. לפי המשפט של Nyquist, קצב הדגימה צריך להיות לפחות פי 2 גבוה יותר מהרכיב בתדר הגבוה של האות על מנת למנוע ערבוב, למשל, אות 500MHz צריך קצב דגימה של לפחות 1GS/s. ישנן מספר דרכים למנוע את התרחשות ערבוב בצורה פשוטה:
א. התאם את קצב הסריקה;
ב. השתמש בהגדרה אוטומטית;
ג. נסה להחליף את שיטת האיסוף ל-Envelope או Peak Detection, מכיוון ש-Envelope מחפשת ערכים קיצוניים במספר רשומות איסוף ו-Peak Detection מחפש ערכי מקסימום ומינימום ברשומת איסוף בודדת, ששניהם יכולים לזהות שינויי אותות מהירים יותר.
אם לאוסילוסקופ יש שיטת איסוף InstaVu, ניתן להשתמש בה מכיוון ששיטה זו אוספת צורות גל במהירות, וצורות הגל המוצגות בשיטה זו דומות לאלו המוצגות עם אוסילוסקופ אנלוגי.
(2) קשר בין קצב הדגימה לבין t/div
קצב הדגימה המרבי של כל אוסילוסקופ דיגיטלי הוא ערך קבוע. עם זאת, בכל זמן סריקה אחד t/div, קצב הדגימה fs ניתן על ידי הנוסחה הבאה: fs=N/(t/div) N הוא נקודות הדגימה לכל מסגרת.
כאשר מספר נקודות הדגימה N הוא ערך מסוים, fs הוא ביחס הפוך ל-t/div, ככל שמהירות הסריקה גדולה יותר, כך קצב הדגימה נמוך יותר.
לסיכום, בעת שימוש באוסילוסקופ דיגיטלי, על מנת למנוע ערבוב, עדיף למקם את גלגל השיניים במהירות הסוויפ במצב מהיר יותר. אם ברצונך ללכוד קוצים חולפים, מהירות הסוויפ ממוקמת בצורה הטובה ביותר במצב האיטי יותר של מהירות הסוויפ הראשית.
