Qual é a largura de banda e a taxa de amostragem de um osciloscópio?
O que é largura de banda? De modo geral: quando a amplitude do sinal de entrada é atenuada em 3dB, a largura de banda do sinal de entrada máximo é definida como a largura de banda do osciloscópio.
Qual é a taxa de amostragem? Quantos pontos podem ser coletados por segundo. Quanto mais rápida for a velocidade, menor será o erro. Geralmente, a taxa de amostragem é 4 vezes a largura de banda do osciloscópio (o tipo de amplificador é de resposta gaussiana)
Existem pelo menos duas partes em um osciloscópio digital: o canal Y do sinal em teste e a parte de amostragem.
O canal Y amplifica (ou atenua) o sinal que está sendo medido e a largura de banda é para o canal Y. Se o canal Y puder amplificar todos os sinais senoidais na faixa de 0~10MHz uniformemente sem distorção, então sua largura de banda será de 10MHz. Como os sinais de formas de onda complexas são compostos de sinais senoidais com vários harmônicos, e a largura de banda composta por esses harmônicos pode ser muito ampla, para garantir que os sinais complexos sejam verdadeiramente amplificados, quanto maior a largura de banda do seu canal Y, melhor.
Apenas ter um canal Y com largura de banda suficiente não é suficiente. Para capturar a forma de onda, você deve amostrar o sinal amplificado pelo canal Y! A velocidade dessa amostragem é a taxa de amostragem. Quanto mais rápida a taxa de amostragem, mais pontos da forma de onda complexa são capturados por unidade de tempo, e a forma de onda final montada e exibida fica mais próxima do sinal complexo real.
Portanto, embora a largura de banda e a taxa de amostragem sejam dois parâmetros diferentes, ambos são muito importantes para restaurar verdadeiramente a forma de onda medida.
Por que quanto maior a largura de banda, menos distorcido é o sinal?
Sinais complexos podem ser decompostos em inúmeros harmônicos senoidais de alta frequência, que constituem os detalhes do sinal original. Se a sua largura de banda não for ampla o suficiente (principalmente os agudos não são altos o suficiente), os sinais harmônicos mais altos não podem ser amplificados e transmitidos de maneira eficaz (são bloqueados ou atenuados). Desta forma, o sinal obtido no terminal do canal Y será distorcido (os detalhes do sinal complexo serão perdidos).
Portanto, é muito importante aumentar ao máximo a largura de banda do canal Y para restaurar os detalhes do sinal (sem distorção).
A largura de banda reflete a capacidade de passagem de frequência de um sinal. Quanto maior a largura de banda, mais precisa e eficazmente os vários componentes de frequência (especialmente componentes de alta frequência) no sinal podem ser amplificados e exibidos. Se a largura de banda não for suficiente, muitos componentes de alta frequência serão perdidos. Se não houver componente de frequência, o sinal será naturalmente exibido de forma imprecisa e ocorrerá um grande erro. A taxa de amostragem é a frequência de conversão do sinal ao converter grandezas analógicas em grandezas digitais (ou seja, o número de aquisições por segundo). Quanto maior a frequência, mais sinais são coletados por unidade de tempo e mais informações são retidas no sinal. Quanto menos informações forem perdidas, a quantidade digital convertida poderá refletir com precisão o valor do sinal e, então, o display LCD poderá exibir a forma de onda do sinal de forma mais precisa e completa. Quanto mais pontos de amostragem, mais pontos serão exibidos e mais claro será.
Simplificando, a largura de banda reflete a faixa de frequência do sinal que pode ser exibido, enquanto a taxa de amostragem reflete os detalhes da forma de onda do sinal.
Por que quanto maior a largura de banda, amplificar e exibir com precisão e eficácia vários componentes de frequência (especialmente componentes de alta frequência) no sinal?
Por exemplo, se a largura de banda de um amplificador de áudio for relativamente pequena, como 50 Hz ~ 15 KHz, então o sinal acima de 15 KHz não pode ser amplificado de forma eficaz, a saída será muito pequena ou mesmo inexistente e o som acima de 15 KHz não será ouvido. Se a largura de banda do amplificador for relativamente ampla, como 10 Hz ~ 20 KHz, todo o áudio poderá ser amplificado e emitido, e o som de áudio completo poderá ser emitido. O mesmo se aplica aos displays do osciloscópio.
