Perché l'ampiezza misurata è inferiore al valore reale?

Prova un piccolo test. Usa il tuoOscilloscopio da 100 MHzper misurare una forma d'onda di ampiezza 100 MHz, 3,3 V. L'ampiezza misurata non è precisa. Questo problema si riferisce alla larghezza di banda dioscilloscopio.

Cos'è la larghezza di banda?

La larghezza di banda è un parametro essenziale per un oscilloscopio, ma cos'è la larghezza di banda? La larghezza di banda si riferisce alla larghezza di banda analogica del front-end analogico dell'oscilloscopio e determina direttamente le capacità di misurazione del segnale dell'oscilloscopio. Nello specifico, la larghezza di banda dell'oscilloscopio è la frequenza più alta quando l'ampiezza dell'onda sinusoidale misurata dall'oscilloscopio non è inferiore all'ampiezza di 3 dB del segnale dell'onda sinusoidale reale (ovvero il 70,7% dell'ampiezza del segnale reale), noto anche come {{3 }}dB punto di frequenza di taglio. All'aumentare della frequenza del segnale, la capacità dell'oscilloscopio di visualizzare con precisione il livello del segnale si ridurrà.

Quando la frequenza dell'onda sinusoidale misurata è uguale alla larghezza di banda dell'oscilloscopio (l'amplificatore dell'oscilloscopio è per la risposta gaussiana), possiamo vedere che l'errore di misurazione è di circa il 30 percento. Se l'errore di misurazione deve essere del 3%, la frequenza del segnale misurato dovrebbe essere molto inferiore alla larghezza di banda dell'oscilloscopio. Ad esempio, utilizzando un oscilloscopio da 100 MHz per misurare un segnale sinusoidale da 100 MHz, 1 Vpp, le misurazioni saranno 100 MHz, 0,707 Vpp, forma d'onda sinusoidale. Questo è solo il caso di un'onda sinusoidale poiché la maggior parte delle forme d'onda sono molto più complesse di un'onda sinusoidale e conterranno frequenze più alte. Pertanto, per ottenere una certa precisione di misurazione, utilizziamo la legge comune degli oscilloscopi che viene comunemente definita 5 volte superiore allo standard:

La larghezza di banda richiesta dell'oscilloscopio=la frequenza più alta del segnale misurato * 5

2. Selezionare correttamente la larghezza di banda

I segnali complessi in una forma d'onda sono formati da una varietà di segnali sinusoidali armonici diversi e la larghezza di banda di queste armoniche può essere molto ampia. Quando la larghezza di banda non è sufficientemente elevata, i componenti armonici non verranno effettivamente amplificati (bloccati o attenuati), il che potrebbe causare distorsione di ampiezza, perdita di bordi, perdita di dati di dettaglio, ecc. Le caratteristiche del segnale come campanelli e toni, ecc. non hanno valore di riferimento.

Pertanto, per misurazioni di segnali di frequenza diversa, la larghezza di banda corretta è molto importante. Quando si misurano segnali ad alta frequenza, come la misurazione di un cristallo da 27 MHz, è necessario utilizzare la misurazione dell'intera larghezza di banda.

Se il limite di larghezza di banda è abilitato, ovvero il limite di larghezza di banda è impostato su 20 MHz, la forma d'onda del cristallo sarà distorta e la misurazione non avrà alcun valore. Quando si misurano segnali a bassa frequenza, è necessario impostare il limite di larghezza di banda per abilitare il filtro di interferenza del segnale ad alta frequenza, in questo modo il segnale viene visualizzato più chiaramente.

3. Larghezza di banda e tempo di salita

Per quanto riguarda la larghezza di banda, il tempo di salita non può essere ignorato. Il tempo di salita è solitamente definito come il tempo in cui l'ampiezza del segnale cambia dal 10% del valore massimo stabile al 90%.

La larghezza di banda dell'oscilloscopio può mostrare direttamente il tempo di salita minimo del segnale. Il tempo di salita del sistema dell'oscilloscopio può essere valutato dalla larghezza di banda specificata. È possibile utilizzare la formula: RT (tempo di salita)=0.35 / BW (larghezza di banda) (oscilloscopio inferiore a 1 GHz) per calcolare.

Dove 0.35 è il fattore di scala tra la larghezza di banda dell'oscilloscopio e il tempo di salita (tempo di salita del 10% -90% nel modello gaussiano del primo ordine). Secondo la formula precedente, se la larghezza di banda dell'oscilloscopio è 200 MHz, è possibile calcolare RT=1.75ns, ovvero il tempo di salita minimo osservabile.