Testarea limitelor externe ale osciloscopului

Nimic nu este perfect. Fiecare aparat de masura are limitele sale și cunoașterea limitelor lățimii de bandă a osciloscopului ca răspuns la semnalele din lumea reală ajută la dezvoltarea conștientizării situației atunci când efectuați măsurători. Acest lucru este valabil mai ales atunci când se testează semnale care sunt la sau foarte aproape de limita de lățime de bandă specificată a aparatului.

Măsurătorile pe care le vom demonstra au fost efectuate pe un WaveSurfer 4104HD, un osciloscop cu lățime de bandă de 12 biți, 4 canale, 1 GHz, cu rata de esantionare de până la 5 GS / s.Pentru orice test de lățime de bandă / timp de creștere, veți avea nevoie de un generator de impulsuri cu timp de creștere extrem de rapid despre care știți că depășește lățimea de bandă a sistemului de măsurare, astfel încât să puteți testa limitele lățimii de bandă.

Fig 1. Semnal de 40 ps măsurat la lățime de bandă completă pe un Osciloscop de 1 GHz over/undershoot vizibil

Am folosit o placă de circuit disponibilă în comerț (Figura 2) care generează impulsuri cu un timp de creștere de 40 picosecunde, conectat cu un cablu BNC de 50 Ohm impedanta, AC cuplat, 1 V vârf-la-vârf (Figura 1).Osciloscoapele digitale comerciale au o capacitate surprinzătoare de procesare a semnalului analogic , precum și procesare digitală a semnalului pentru a extinde lățimea de bandă și a obține un răspuns liniar. Lățimea de bandă a amplificatorului frontal stabilește o limită fundamentală pentru cât de scurt este un timp de creștere pe care îl putem vedea și măsura. Presupunând că funcția de transfer a amplificatorului osciloscopului are un răspuns cu un singur pol, lățimea de bandă este egală cu 0,35 împărțit la timpul de creștere de 10% – 90% al semnalului de intrare. Cu toate acestea, intrearea de semnal pentru majoritatea osciloscoapelor moderne utilizează o funcție de transfer cu poli multipli, astfel încât lățimea de bandă să fie mai aproape de 0,45 în timpul creșterii. Filtrul de trecere superioară oferă o derulare mai clară cu frecvență și un răspuns de frecvență mult mai liniar.

Fig. 2 Exemplu de sursă fast edge pentru testarea lățimii de bandă a osciloscopului.

Înainte de a măsura răspunsul osciloscopului de 1 GHz la acest semnal, anticipăm rezultatul. Ne așteptăm ca timpul de creștere să fie de aproximativ 0,45 / 1E9 sau aproximativ 0,45 nanosecunde (450 ps). Când parametrul de măsurare al timpului de creștere încorporat al osciloscopului este aplicat semnalului dobândit, vedem că timpul de creștere al semnalului de 40 ps este măsurat la 470 ps (Figura 1). Împărțind cei 450 ps așteptați la 470 ps, ​​lățimea de bandă măsurată a osciloscopului este de .957 GHz, destul de aproape de 1 GHz specificat. Micile depășiri observate pe semnalul din Figura 1, numite „Urechile lui Gibb”, se datorează procesării semnalului care are loc în osciloscop. Ori de câte ori aveți un semnal care are o lățime de bandă mult mai mare decât lățimea de bandă nominală a osciloscopului, semnalul va afișa un perete ascuțit, ceea ce înseamnă că componentele de înaltă frecvență nu cad treptat, ele cad instantaneu imediat ce ating acea limita (1 GHz în exemplul nostru). Știind asta îmi dă conștientizare situațională că acesta este un artefact al procesării osciloscopului meu, nu neapărat o caracteristică a semnalului care vine de la DUT-ul meu.

Puteți efectua măsurători similare folosind un semnal cu timp de creștere extrem de rapid cunoscut pentru a testa modul în care se comportă osciloscopul dvs. cu semnale care se află la marginea limitelor sale de performanță. Dacă știți că semnalul dvs. are zgomot de înaltă frecvență și chiar vă pasă doar de componentele de frecvență mai joasă, puteți filtra unele dintre acestea și puteți îmbunătăți măsurarea timpului de creștere prin scăderea lățimii de bandă care intră în osciloscop cu ajutorul filtrelor de limitare a lățimii de bandă încorporate. Osciloscoapele WaveSurfer 4000HD au două filtre disponibile pentru limitarea lățimii de bandă: 200 MHz și 20 MHz.

Fig 3 Semnal de 40 ps măsurat cu o lățime de bandă de 200 MHz, filtrul limitativ arată un răspuns îmbunătățit.

Aplicând filtrul de 200 MHz, ne așteptăm ca timpul de creștere să ajunga la 0,45 / 0,2 E9 sau 2,2 ns. Timpul de creștere măsurat de 1,93 ns în Figura 3 este puțin sub ceea ce ne asteptam sa fie 2,2 ns. Rețineți, totuși, că urechile lui Gibb au dispărut, deoarece timpul de creștere a semnalului a fost redus de filtrul de limitare a lățimii de bandă. Dacă măsurarea se repetă pentru limita de lățime de bandă de 20 MHz, timpul de creștere este de aproape 2 ns, mai aproape de valoarea așteptată.

Interconectarea pe care o utilizați pentru a introduce semnalul poate avea, de asemenea, un efect semnificativ asupra măsurătorilor, așa cum vom arăta în următoarea noastră postare.

Discuta cu specialistul nostru

Project Manager Cristina Rusei

0732 810 674

2021-02-01T09:26:30+00:00

Lasa un comentariu

Am citit si sunt de acord cu Termenii si Conditiile*