Componentes do osciloscópio virtual
Recursos do osciloscópio virtual
A interface USB atualmente amplamente utilizada é usada para tornar a interface entre instrumentos virtuais e computadores mais conveniente e a velocidade de comunicação é maior; um chip de conversão analógico-digital (ADC) de alta velocidade é usado para amostragem de alta velocidade; um microcontrolador de alto desempenho é usado para controle e uma memória de alta velocidade e grande capacidade (RAM) salva dados de amostragem em tempo real, melhorando o desempenho do instrumento; usando a linguagem Labview para projetar um aplicativo de computador host, que pode realizar a exibição de formas de onda, bem como análise e processamento de dados.
Componentes de um osciloscópio virtual
(1) Aquisição e controle de sinal. É uma plataforma de hardware composta por computadores e hardware de instrumentos para realizar a coleta, medição, conversão e controle de sinais.
(2) Análise e processamento de dados. O osciloscópio virtual faz pleno uso das funções de armazenamento e computação do computador e analisa e processa os sinais de dados de entrada por meio de software. O conteúdo de processamento inclui filtragem digital, estatísticas de dados, análise numérica, etc. Do ponto de vista da análise de dados, os osciloscópios virtuais têm capacidades de análise de dados mais poderosas do que os instrumentos tradicionais.
(3) Exibição dos resultados da medição. O osciloscópio virtual faz pleno uso dos recursos do computador, como displays, memórias, etc., para expressar e gerar resultados de medição de diversas maneiras. Suas formas de saída incluem transmissão de dados de longa distância através da rede de barramento, saída de cópia por meio de discos e discos ópticos e saída no disco rígido. Um método de armazenar dados e enviá-los por meio de uma interface gráfica, como uma tela de computador.
Parâmetros técnicos do osciloscópio virtual
Questões que devem ser observadas ao usar o osciloscópio virtual
Distinguir entre largura de banda analógica e largura de banda digital em tempo real
A largura de banda é uma das especificações mais importantes de um osciloscópio. A largura de banda é um valor fixo, enquanto a largura de banda do osciloscópio virtual tem dois tipos: largura de banda analógica e largura de banda digital em tempo real. A maior largura de banda que um osciloscópio virtual pode alcançar usando amostragem sequencial ou tecnologia de amostragem aleatória para sinais repetitivos é a largura de banda digital em tempo real do osciloscópio. A largura de banda digital em tempo real está relacionada à maior frequência de digitalização e o fator K da tecnologia de reconstrução de forma de onda (largura de banda digital em tempo real=maior taxa de digitalização/K) geralmente não é fornecido diretamente como um indicador. Pode-se observar pelas definições das duas larguras de banda que a largura de banda analógica é adequada apenas para a medição de sinais periódicos repetitivos, enquanto a largura de banda digital em tempo real é adequada para a medição de sinais repetitivos e sinais únicos. O fabricante afirma que a largura de banda do osciloscópio pode atingir vários megabytes, mas na verdade se refere à largura de banda analógica. A largura de banda digital em tempo real é inferior a este valor. Por exemplo, a largura de banda do TES520B da TEK é de 500 MHz, o que na verdade significa que sua largura de banda analógica é de 500 MHz, enquanto a maior largura de banda digital em tempo real só pode atingir 400 MHz, que é muito menor que a largura de banda analógica. Portanto, ao medir um único sinal, deve-se consultar a largura de banda digital em tempo real do osciloscópio virtual, caso contrário trará erros inesperados à medição.
Sobre a taxa de amostragem: A taxa de amostragem também é chamada de taxa de digitalização, que se refere ao número de amostras do sinal de entrada analógico por unidade de tempo, geralmente expresso em MS/s. A taxa de amostragem é uma especificação importante de um osciloscópio virtual. Se a taxa de amostragem não for suficiente, o aliasing poderá ocorrer facilmente
Se o sinal de entrada do osciloscópio for um sinal senoidal de 100 KHz, mas a frequência do sinal exibida pelo osciloscópio for 50 KHz, isso ocorre porque a taxa de amostragem do osciloscópio é muito lenta, resultando em aliasing. Aliasing ocorre quando a frequência da forma de onda exibida na tela é inferior à frequência real do sinal ou a forma de onda exibida é instável mesmo que o gatilho do osciloscópio esteja aceso. A geração de aliasing é mostrada na Figura 1. Então, para uma forma de onda de frequência desconhecida, você pode avaliar se a forma de onda exibida tem alias assim: altere lentamente a velocidade de varredura t/div para um arquivo de base de tempo mais rápido e veja se o os parâmetros de frequência da forma de onda mudam drasticamente. Se sim, significa que ocorreu aliasing da forma de onda; ou a forma de onda trêmula se estabilizou em uma base de tempo mais rápida, o que também significa que ocorreu aliasing da forma de onda. De acordo com o teorema de Nyquist, a taxa de amostragem deve ser pelo menos duas vezes maior que o componente de alta frequência do sinal para evitar aliasing. Por exemplo, um sinal de 500 MHz requer uma taxa de amostragem de pelo menos 1GS/s. Existem várias maneiras de simplesmente impedir que o alias aconteça:
?Usar configurações automáticas
?Ajustar a velocidade de digitalização;
?Tente mudar o modo de coleta para o modo envelope ou modo de detecção de pico, porque o modo envelope serve para encontrar valores extremos em vários registros de coleta, enquanto o modo de detecção de pico serve para encontrar os valores máximos e mínimos em um único registro de coleta. Ambos os métodos podem detectar mudanças de sinal mais rápidas.
