Наскільки важливою є характеристика вертикального дозволу в осцилографа?

При розгляді осцилографічних функцій багатофункціонального приладу або при порівнянні двох настільних осцилографів ми насамперед звертаємо увагу на смугу пропускання та частоту дискретизації. Хоча ці характеристики неймовірно важливі, найчастіше проектування виконується у межах можливостей більшості пристроїв, і найважливішою характеристикою, яку слід звернути увагу, є дозвіл. Чи знаєте ви, що хоча більшість популярних осцилографів мають розрядність 8 біт, висока роздільна здатність стає все більш важливим (і доступним) параметром?

Оскільки зазвичай доводиться вибирати між частотою дискретизації та роздільною здатністю як функцією АЦП і ЦАП, часто виникає питання: чому надається пріоритет високому дозволу осцилографа?

Цілісність сигналу та шумозаглушення в осцилографах

Цілісність сигналу і шумозаглушення неймовірно важливі в чутливих схемах, а дозвіл грає величезну роль у забезпеченні того, що сигнали, що спостерігаються, виходять саме від досліджуваної схеми, а не є артефактом використовуваного приладу. Це особливо важливо під час реєстрації великих сигналів та пошуку сигналів компонентів меншої потужності, які можуть негативно вплинути на кінцеве використання схеми. Наприклад, при 8-бітному дозволі можна виявити лише відхилення близько 19,53 мВ для сигналу 5 В., в той час як 14-бітний осцилограф здатний виявляти набагато менші відхилення, порядку 300 мкВ, для того ж сигналу 5 В, що значно спрощує виявлення та усунення проблем у чутливих схемах.

Різниця в роздільній здатності в цьому прикладі сигналу найбільш помітна при порівнянні графіка гістерезису в центрі знімка екрана вище і нижче.

У нашій роботі з розробки випробувального та вимірювального обладнання та плат розробки ПЛІС висока роздільна здатність часто може відігравати вирішальну роль. Ось кілька прикладів:

• При перевірці джерел живлення на платах ПЛІС дуже важливо виявляти та мати можливість відстежувати пульсації, перехідні процеси у навантаженні та частотну характеристику контуру. Це стосується слабких сигналів у природно галасливому середовищі, де вимоги дуже суворі, і де висока роздільна здатність є обов'язковою.

• Що стосується тестування та вимірювань, частиною перевірки продукції за допомогою осцилографів є оцінка перехресних перешкод між каналами та забезпечення їх відсутності або зневажливо малого значення, щоб вимірювання сигналів на кожному каналі не впливали один на одного. Оскільки роздільна здатність обмежує рівень шуму, без високої роздільної здатності ми не змогли б побачити навіть найменші компоненти перехресних перешкод при аналізі спектра сигналу. Щоб гарантувати, що прилади не вносять шум і не спотворюють сигнали, необхідно виявити та усунути потенційні проблеми з перехресними перешкодами.

Дозвіл також відіграє більш складних тестах, таких як забезпечення точного цифрового запуску, виявлення кросовера і тимчасова стабілізація сигналів.

Коли частота дискретизації важливіша за роздільну здатність?

Хоча роздільна здатність критично важлива в багатьох додатках, існують ситуації, коли більш висока смуга пропускання і частота дискретизації важливіша за роздільну здатність. У ряді розробок це включає аналіз перехідних процесів цифрових сигналів і вимірювання діаграм Боде широкосмугових схем. Тим не менш, існує безліч випадків, коли важливі обидва параметри, і програмне забезпечення з поліпшеною роздільною здатністю може допомогти, наприклад, оцінити спектр сигналу і вимірювання таких параметрів, як THD, SNR і SFDR. В ідеальному світі ми хотіли б мати пристрої з високою роздільною здатністю, широкою смугою пропускання та високою частотою дискретизації, зберігаючи при цьому низьку ціну.

Можливості порівняння дозволу, покращеного за допомогою програмного забезпечення

Враховуючи важливість роздільної здатності та поширеність відповідних програмних інструментів, ПЗ з покращеною роздільною здатністю стає все більш поширеною, але чи можна на неї покладатися так само, як на апаратну роздільну здатність? Відповідь: все залежить від обставин.

Гістограма наочно демонструє різницю, яку можуть дати додаткові два біти роздільної здатності.

Програмне поліпшення роздільної здатності передбачає усереднення сигналів певними способами отримання додаткових біт дозволу. Це дозволяє тимчасово зменшити частоту дискретизації, оскільки її можна включити або вимкнути програмно залежно від ситуації. Наприклад, ADP3450 від Digilent має 14-бітну роздільну здатність, яка може бути програмно покращена до 16-біт. Однак, хоча програмне покращення роздільної здатності (за допомогою схем фільтрації або інтерполяції) може допомогти згладити сигнал, створюючи враження більш високої роздільної здатності і нижчого рівня шуму, воно не дозволяє відрізнити сигнал від шуму і може маскувати невеликі сигнали, що становлять інтерес. Тому у випадках, коли дозвіл критично важливий, апаратне поліпшення дозволу має бути пріоритетнішим за програмне.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy

Постачання зі складу та на замовлення:

GW Instek, RIGOL, SIGLENT, OWON, Tektronix, Iwatsu, LeCroy, HANTEK