Пояснительная записка (1196146), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Поскольку полоса сигнала после стробоскопическогосмесителяограничивается,можетбытьиспользованотносительноузкополосный усилитель. Таким образом, полоса пропускания входногоусилителя не является ограничивающим фактором для частотного диапазонаосциллографов такого типа.Рисунок 1.3 – Структурная схема цифровых стробоскопических осциллографовОднако платой за широкую полосу осциллографов этой архитектурыявляется ограниченный динамический диапазон. Поскольку перед входомстробоскопическогоотсутствуетдинамическийисмесителявозможностьдиапазонотсутствуетизменениявходногоаттенюатор/усилитель,входныхсигналасигналов.осциллографатоПоэтомуопределяетсядинамическим диапазоном стробоскопического смесителя.
У большинствастробоскопических осциллографов эта характеристика ограничена значениемпримерно 1 В (пик-пик), в отличие от цифровых запоминающих осциллографови осциллографов с цифровым люминофором, на вход которых можно подаватьсигнал амплитудой до 50 или до 100 В.Помимо всего прочего, перед стробоскопическим смесителем нельзявключить защитные диоды, поскольку это ограничит полосу пропускания.
Этозначит, что безопасное входное напряжение осциллографа такого типа14составляет около 3 В, что является очевидным недостатком по сравнению созначением порядка 500 В для осциллографов других типов.При измерениях высокочастотных сигналов осциллографы DSO и DPOмогут оказаться неспособными захватить достаточное количество выборок наодну развёртку.
В этом случае цифровой стробоскопический осциллографпредставляет собой идеальный инструмент для точного захвата сигналов счастотными составляющими, значительно превышающими скорость выборкиприбора. Архитектура этих осциллографов позволяет работать с сигналами,полоса которых на порядок больше, чем у сигналов, доступных любомудругому типу осциллографов. Стробоскопические осциллографы могут иметьширину полосы пропускания и быстродействие системы запуска в десять развыше, чем у любого другого прибора, предназначенного для измеренийпериодических сигналов.
Современные стробоскопические осциллографыобладают полосой пропускания до 80 ГГц.1.2.4 Осциллографы смешанных сигналовОсциллографы смешанных сигналов (MSO) сочетают характеристикиосциллографов с цифровым люминофором (DPO) с базовыми функциями 16канального логического анализатора, включая возможность декодированияпротокола параллельных/последовательных шин и запуска по сигналам этихшин. Цифровые каналы MSO, подобно любой логической схеме, видятцифровой сигнал, как последовательность высоких и низких логическихуровней.
Это значит, что пока звоны, выбросы и скачки уровня земли невызывают логических переходов, эти аналоговые эффекты в MSO неучитываются. Подобно логическому анализатору, для определения высокогоили низкого логического уровня сигнала MSO использует пороговоенапряжение.MSO очень удобен для быстрой отладки цифровых схем, предлагаяразнообразные функции запуска, регистрацию с высоким разрешением исредства анализа. Одновременный анализ аналоговых и цифровых сигналов15позволяет быстро выявлять основные причины многих проблем, превращаяMSO в идеальный прибор для проверки и отладки цифровых схем.1.2.5 Сравнение осциллографов от разных производителейВ наше время выбор цифрового осциллографа является непростой задачей,таккакнарынкесуществуетмножествопредложенийотразныхпроизводителей.
В таблице 1.1 приведены модели цифровых запоминающихосциллографов подобранных по одинаковой полосе пропускания:Таблица 1.1 - Сравнение характеристик осциллографов разных производителейGW InstekGDS-2102RIGOLDS1102CTektronixTDS2012СLeCroy WA1012HantekDSO5102BM100 МГц100 МГц100 МГц100 МГц100 МГц≤ 3,5 нс≤ 3,5 нс≤ 3,5 нс≤ 3,5 нс≤ 3,5 нсКоэф.отклоненияот 2 мВ/делдо 5 В/делот 2 мВ/делдо 5 В/делот 2 мВ/делдо 5 В/делот 2 мВ/делдо 10 В/делот 2 мВ/делдо 5 В/делПогрешность установкиКоткл.±3%± 3-4 %±3 %± 3%± 3-4%Коэф.развертки(Кразв.)от 1 нс/делдо 10 с/делот 5 нс/делдо 50с/делот 2,5 нс/делдо 50 с/делот 2,5 нс/делдо 50 с/делот 4 нс/делдо 40с/делПогрешность установкиКразв.± 0,01 %± 0,01 %50 х 10-60,01 %не указано8 бит8 бит8 бит8 бит8 бит1 Гвыб/с400 Мвыб/с2 Гвыб/с1 Гвыб/с1 Гвыб/с25 Гвыб/с25 Гвыб/сОтсутствует50 Гвыб/с25 Гвыб/с2500010000002500010000002000000ЛинейнаяSincSin(x)/xSinc,ЛинейнаяХарактеристикиПолосапропусканияВремянарастанияРазрешениепо вертикалиЧастотадискретизацииЭквив.частотадискретизацииДлиназаписиИнтерполяц16ияВходноесопротивлениеЦеналинейная1 МОм1 МОм1 МОм1 МОм1 МОм54 300 руб.29 900 руб.118 900 руб.91 300 руб.34 800 руб.Как видно из таблицы 1.1, осциллографы, имеющие большинство схожиххарактеристик, на деле имеют разную цену – самый дешевый стоит в 4 разаменьше самого дорогого.
Отсюда появляется сомнение, что более дешеваяпродукция от китайских производителей может конкурировать в качестве спризнанными лидерами на рынке осциллографов – Tektronix и LeCroy. Можнопредположить, что дешевизна продукции обуславливается низким качествомкомпонентов и их сборки, что в свою очередь может привести к ситуации,когдаосциллографнесоответствуетхарактеристикамзаявленнымпроизводителем. Из [1] следует, что продукция фирмы RIGOL очень часто несоответствует характеристикам заявленным производителем, а осциллографуHantek DSO-5102BM не присвоили номер в Госреестре средств измерений, изза провала проверки и испытаний. Так, к примеру, в ходе его проверки неудалось установить погрешность установки горизонтальной развертки.
Покаким-то причинам эти осциллографы имеют значительную погрешностьизмерений и пригодны только для оценки наблюдаемого сигнала. Тогда островстает вопрос о правильном выборе осциллографа подходящего для нуждконкретного пользователя.Вследствие этого, поставим задачу разобраться с причинами погрешностейвцифровыхосциллографахипровестидетальныйанализосновныххарактеристик.172 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОСЦИЛЛОГРАФОВ2.1 Полоса пропусканияОсновной задачей для любых осциллографов было и остается достоверноеотображение формы и процесса протекания входного электрического сигнала.К одной из основных характеристик современного цифрового запоминающегоосциллографа относится полоса пропускания. Попробуем выяснить, как этахарактеристика влияют на качество отображения формы сигнала и гдепотребитель может ошибиться, выбирая прибор только по техническимхарактеристикам.Перейдем к полосе пропускания.
Этот параметр является определяющимпри выборе осциллографа вообще и цифрового запоминающего осциллографа(ЦЗО) в частности. Упрощенная блок-схема ЦЗО приведена на рисунке 2.1.Рисунок 2.1 – Блок-схема цифрового запоминающего осциллографаПолосапропусканияосциллографаформируется,восновном,егоаналоговой частью — входными цепями и усилителем. Производителиосциллографов иногда напрямую указывают этот параметр.Цифровую часть прибора и ее влияние на полосу пропускания рассмотримниже. Многие пользователи считают, что чем шире полоса пропускания, темдостовернее осциллограф воспроизведет форму сигнала. Определим всегда лиэто верно.Полоса пропускания осциллографа определяется как полоса частот отпостоянного тока до частоты, на которой амплитуда входного синусоидальногосигнала снизится до уровня –3 дБ по сравнению с исходной.
На рисунке 2.2приведена идеализированная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)18осциллографа. Таким образом, АЧХ осциллографа нормируется только дочастоты среза, а что происходит с ней на более высоких частотах — не всегдауказывается производителем.Рисунок 2.2 – Идеальная АЧХ осциллографаОднако современному разработчику большей частью приходится иметьдело со сложными сигналами, поэтому выбор осциллографа только позаявленной полосе пропускания ни в коей мере не может дать гарантию, что онполучит правильное отображение таких сигналов.Обратимся к теории. Согласно основам спектрального анализа любойсигнал может быть представлен в виде суммы гармонических составляющих.На рисунке 2.3 приведена иллюстрация к Фурье-разложению прямоугольногоимпульса по 3 нечетным гармоникам.
Очевидно, что для правильноговоспроизведения сигнала необходимо иметь как можно больше составляющих.Количество гармоник со значимыми амплитудами не ограничивается полосойпропускания прибора, а напрямую зависит от того, как себя ведет его АЧХ запределами частоты среза. Т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
