Três pontos-chave de um osciloscópio: largura de banda, taxa de amostragem e profundidade de armazenamento
Largura de banda, taxa de amostragem e profundidade de armazenamento são os três principais indicadores dos osciloscópios digitais. Em comparação com a familiaridade e a ênfase dos engenheiros na largura de banda dos osciloscópios, a taxa de amostragem e a profundidade de armazenamento são frequentemente negligenciadas na seleção, avaliação e teste de osciloscópios. O objetivo deste artigo é ajudar os engenheiros a compreender melhor as características importantes dos dois indicadores de taxa de amostragem e profundidade de armazenamento e seu impacto nos testes reais, introduzindo brevemente as teorias relevantes de taxa de amostragem e profundidade de armazenamento combinadas com aplicações comuns. Também ajuda a compreender as vantagens e desvantagens ao escolher um osciloscópio e a estabelecer o conceito correto de uso de um osciloscópio.
Antes de começarmos a entender os conceitos relacionados de amostragem e armazenamento, vamos revisar como funciona um osciloscópio de armazenamento digital.
O sinal de tensão de entrada é enviado ao amplificador frontal através do circuito de acoplamento, e o amplificador frontal amplifica o sinal para melhorar a sensibilidade e a faixa dinâmica do osciloscópio. O sinal de saída do amplificador é amostrado pelo circuito sample/hold e digitalizado pelo conversor A/D. Após a conversão A/D, o sinal torna-se digital e é armazenado na memória. O microprocessador processa a forma de onda do sinal digitalizado na memória. O processamento correspondente é executado e exibido no display. É assim que funciona um osciloscópio de armazenamento digital.
Amostragem, taxa de amostragem
Sabemos que os computadores só podem processar sinais digitais discretos. O principal problema enfrentado após o sinal de tensão analógico entrar no osciloscópio é a digitalização (conversão analógico/digital) do sinal contínuo. Geralmente, o processo de sinais contínuos para sinais discretos é chamado de amostragem. Sinais contínuos devem ser amostrados e quantizados antes de serem processados por computadores. Portanto, a amostragem é a base para o cálculo e análise da forma de onda pelos osciloscópios digitais. Medindo a amplitude da tensão de uma forma de onda em intervalos de tempo iguais e convertendo a tensão em informação digital representada por um código binário de oito bits, esta é a amostragem de um osciloscópio de armazenamento digital. Quanto menor o intervalo de tempo entre as tensões de amostragem, mais próxima a forma de onda reconstruída estará do sinal original. A taxa de amostragem é o intervalo de tempo de amostragem. Por exemplo, se a taxa de amostragem do osciloscópio for 10G vezes por segundo (10GSa/s), isso significa que uma amostra é coletada a cada 100ps.
