Gama dinamică este raportul dintre nivelul maxim de semnal și cel mai mic nivel de semnal realizabil într-o măsurătoare. Instrumentele cu gamă dinamică bună sunt utile în special pentru analiza semnalelor cu gamă dinamică largă în care trebuie să fie obținut un semnal pe scară largă, în timp ce în același timp trebuie să fie vizibile detalii de semnal de amplitudine foarte mica. Iată cinci sfaturi pentru îmbunătățirea gamei dinamice a instrumentului dvs. de măsurare.
1. Începeți cu cea mai mare rezoluție verticală posibilă
Figura 1: Măsurarea tensiunii de saturație a unui FET de putere folosind osciloscoape de 8 biți și 12 biți
Intervalul dinamic al unui osciloscop se bazează pe rezoluția convertorului analog-digital utilizat în sistemul de achiziție și pe arhitectura care îl susține. Fiecare bit de rezoluție verticală corespunde cu 6 dB din domeniul dinamic.
Osciloscoapele de înaltă definiție Teledyne LeCroy (modele HDO și HD) au 12 biți de rezoluție verticală, indiferent de rata de eșantionare, numărul de canale active, intrări digitale concurente etc.
Figura 1 prezintă două măsurători ale tensiunii de saturație a unui FET de putere. Tensiunea de saturație este de aproximativ 1 Volt, dar gama dinamică completă a semnalului este de 46 dB. Rezoluția osciloscopului de 8 biți este de 48 dB, suficient de abia pentru a se potrivi întregului interval dinamic al semnalului, în timp ce cea a osciloscopului de 12 biți este de 72 dB. Există o diferență vizibilă în modul în care fiecare este capabil să rezolve acel semnal foarte mic.
2. Utilizați o grilă separată pentru fiecare formă de undă
Figura 2: Nu reduceți sensibilitatea verticală și adăugați offset pentru a afișa toate urmele pe o singură grilă. În schimb, utilizați un afișaj cu mai multe grile
Utilizați toate grilele de afișare de care aveți nevoie pentru a evita pierderea intervalului dinamic al osciloscopului. Înainte de apariția afișajelor cu mai multe grile era normal să grupați mai multe urme pe o singură grila prin reducerea sensibilității verticale cu orice factor era necesar pentru a le potrivi pe toate, apoi adăugând offset pentru a le separa pe afișaj.
Pe osciloscoapele Teledyne LeCroy, fiecare grilă de afișare menține rezoluția verticală completă și gama dinamică a osciloscopului, iar pe majoritatea osciloscoapelor puteți deschide una sau mai multe grile pentru fiecare canal. Deci, nu vă limitați la grile – folosiți-le!
3. Utilizați Media
Figura 3: Utilizați media pentru a vă îmbunătăți
intervalul dinamic al unei măsurători.
Puteți utiliza media pentru a îmbunătăți efectiv gama dinamică. Dacă semnalul este repetitiv, atunci dobândirea mai multor achiziții și medierea rezultatului pot îmbunătăți gama dinamică prin rădăcina pătrată a numărului de semnale mediat.
Figura 4 prezintă îmbunătățirea datorată mediei aplicate ca funcție matematică. Medierea nu reduce lățimea de bandă a măsurătorii. Elimină zgomotul alb, dar nu reduce produsele de distorsiune, astfel încât veți putea capta în continuare anomalii ale formelor de undă.
4. Utilizați filtrarea
Figura 4: Folosiți ERES pentru a îmbunătăți rezoluția prin filtrarea low-pass a semnalului dobândit.
O altă tehnică de îmbunătățire a gamei dinamice este filtrarea semnalului. Pe osciloscoapele Teledyne LeCroy, cel mai ușor de aplicat este rezoluția îmbunătățită sau ERES. ERES folosește un filtru low-pass cu răspuns de impuls finit (FIR) pentru a reduce lățimea de bandă a semnalului. Acest lucru reduce zgomotul alb, dar în detrimentul lățimii de bandă de măsurare reduse.
Rețineți că atât semnalul dobândit, cât și semnalul procesat pot fi observate simultan atunci când media sau filtrarea sunt aplicate ca funcții matematice, în loc de o formă de pre-procesare a canalului. Acest lucru vă ajută să verificați efectele operației asupra semnalului și măsurătorilor și să decideți dacă „costul” este accesibil.
5. Reglați cuplajul
Dacă trebuie să utilizați lățimea de bandă completă a osciloscopului, este recomandabil să utilizați cuplajul DC. Apoi, puteți adăuga offset vertical al canalului pentru a contracara tensiunea nominală. Problema care apare cu aceasta este că domeniul de tensiune offset la setările de sensibilitate ridicată poate fi limitat.
O alternativă este utilizarea cuplajului de curent alternativ, care blochează componenta continuă a tensiunii. Trebuie să rețineți că cuplarea AC are o caracteristică de high-pass și că frecvențele sub aproximativ 10 Hz vor fi atenuate. Acest lucru poate fi problematic dacă trebuie să vedeți frecvențe sub frecvența de tăiere. Componenta DC a semnalului se pierde, de asemenea. Dar, dacă nu vă pasă de frecvențele joase sau de componenta DC, aceasta poate fi o opțiune bună.
