tak się ostatnio zastanawiam w jaki sposób dobiera się przetworniki AC do takich oscyloskopów. Jeśli np. mamy oscyloskop o paśmie 1GHz i podamy na jego wejście falę prostokątną o częstotliwości 1GHz, to aby wykres na ekranie chociaż trochę przypominał prostokąt, to trzebaby uwzględnić N harmonicznych z widma mierzonego sygnału. Powiedzmy że N=5. W takim przypadku przetwornik powinien próbkować z szybkością co najmniej 10GSPS. Szybko. :-) A jak w praktyce dobiera się przetwornik w takich przypadkach? Czy są do tego jakieś kryteria analityczne czy też arbitralnie przyjmuje się że uwzględniamy N harmonicznych i koniec?
No i skąd producenci oscyloskopów biorą przetworniki do swoich urządzeń? Bo to co jest w ogólnodostępnej ofercie producentów półprzewodników jakoś słabo przystaje do tego co wynika z powyższych obliczeń. :-)
ciach jak osc ma pasmo 1GHZ, to twój prostokąt zostanie odfiltrowany na wejściu tak, żeby najwyższa harmoniczna nie przekraczała 1GHz, czyli dojedzie sinus w dobrym przypadku, a nic w złym.
Wiem. I dlatego w oscyloskopach stosuje się przetworniki o częstotliwości próbkowania wielokrotnie większej niż górna częstotliwość pasma oscyloskopu. Np. taki THS720A ma pasmo 100MHz a prókuje z prędkością 500 MS/s. Mnie interesuje wg. jakich kryteriów dobierane są częstotliwości próbkowania w stosunku do maksymalnej częstotliwości w paśmie oscyloskopu.
Nie zawsze. Miałem taki w którym probkowanie było 5x mniejsze niż pasmo. Nie przeszkadzało to w odwzorowaniu prostokąta znacznie przekraczającego swoją częstotliwością próbkowanie. Problem polegał jedynie na tym, ze akwizycja takiego przebiegu trochę trwała (próbki są pobierane w teoretycznie przypadkowych odstępach od momentu wyzwolenia - ot taka sobie częstotliwość ekwiwalentna, dodam że wysoko gigahercowa).
Myślę, że to zależy jakiego typu jest oscyloskop. W cyfrakach widzę dwie możliwosci:
- albo bedzie to DRT i jego przetworniki będą znacznie szybciej próbkowały niż wynika to z pasma cześci analogowej (chyba warunkiem jest przynajmniej 5-cio krotnie), nie będzie też antyaliasingowego filtru*.
- albo będzie to DSO i jego przetworniki będą miały problem ze spełnieniem warunku jak wyżej, dojdzie wtedy antyaliasingowy filtr, próbkowanie _ekwiwalentne_ i jeszcze kilka drobiazgów (tryby pracy).
Co do moich doświadczeń z cyfrakami... Slicznie sprawują się takie, w których standardowo włączona jest funkcja wykrywająca stany nieustalone/glicze przy wolniejszych przebiegach (DSO), gorzej takie w ktorych trzeba sobie włączyć tą funkcję - a operator zapomniał to zrobić (DRT). W tym drugim przypadku można się mocno zdziwić dlaczego przebieg pomimo _synchronizacji_ jednak pełznie po ekranie ;-)) W tym pierwszym zas denerwuje czas potrzebny na kompletną akwizycję przy szybkich sygnałach. (nie dotyczy Hamegów**).
Wracając do pytania, dlaczego takie a nie inne przetworniki? To zapewne jest bardzo zależne od typu oscyloskopu i jest mocnym kompromisem pomiedzy możliwościami a ceną (możliwosci uwzględniają w tym przypadku plany marketingowe producenta). Co do dostępności, jak dobrze poszukać to można pewnikiem kupić przetworniki, tylko po co? Tanie nie będą, ich aplikacja pewnie też nie będzie banalna. Co do konkretnych danych poszukaj postów Andrzeja K. Zresztą... weekend się kończy i Andrzej pewnie poprawi co spaprałem ;-)
Miłego wieczoru.
__ Pzd, Irek.N.
w tym przypadku tor analogowy robi za filtr - przy najszybszych częstotliwosciach i podstawach. Kłopot gdy podstawa będzie wolna, próbkowanie zostanie zwolnione (żeby zachować wymagany czas akwizycji) - wtedy tor analogowy nie jest już filtrem i mozna się naciąć na ..jak to slicznie mówia... zawinięcie pasma? utozsamiony przebieg?...może pozostanę przy aliasie :-) Aby uniknąć zjawiska należy zmienić podstawę (a co za tym idzie próbkowanie) i popatrzeć czy przebieg mocno się zmienił (przykładowo z prostokąta nagle mamy grzebień, a zmieniliśmy tylko o jeden zakres), albo...włączyć wykrywanie przebiegów nieustalonych/gliczy (w teku peak-detect), wtedy przetworniki pojadą na innej podstawie niż ta nastawiona panelem i nie dopuszczą do powstania zjawiska (zadziała tor analogowy jako filtr). Polecam trochę pomyśleć nad funkcją peak-detect, moim zdaniem ślicznie została wymyślona. ;-)
** Dorwałem kiedyś analogowo-cyfrowy, w którym podanie szybkiego prostokąta było ładnie odtwarzane w trybie analogowym i tragicznie w cyfrowym - właśnie dzięki totalnie _spiep...._ filtracji.
Zaraz, czy dobrze czytam... Piszesz, że jeżeli oscyloskop nie jest w stanie prawidłowo odwzorować prostokąta o częstotliwości równej podanej w dokumentacji - to jest to naciąganie? Zobacz prosze co to znaczy że oscyloskop ma pasmo przykładowo X i zapewniam Cie, że po zrozumieniu nie będziesz dalej tak twierdził. Tak jeszcze ku zastanowieniu. _Idealny_ prostokąt sięga swoimi harmonicznymi bardzo daleko, więc nawet jeżeli jego częstotliwość będzie ułamkiem pasma oscyloskopu - to i tak nie wszystkie harmoniczne się _uwzględnią_ przy jego kreśleniu na ekranie i nie będzie on tym samym idealnie odwzorowany. Pytanie więc - co to znaczy choć trochę przypominał prostokąt? ;-)
Od początku. Jeśli oscyloskop ma pasmo 100MHz "analogowe" to znaczy że tor wejściowy jest w stanie zobrazować przebieg sinusoidalnie zmienny o częstotliwości 100MHz z błędem amplitudy równym równym -3dB. Albo inaczej, własny czas narastania oscyloskopu wynosi 3.7ns. Innymi słowy ograniczenie pasmowe oscyloskopu jest równoważne filtrowi dolnoprzepustowemu pierwszego rzędu o częstotliwości granicznej 100MHz. Nie oznacza to, że na oscyloskopie WCALE "nie widać" przebiegów sinusoidalnych o wyższych czestościach, wręcz przeciwnie (bo synchronizacja zwykle "chwyta" wyżej). Ale wyższe częstotliwości, jak to przyt fltrowaniu, są osłabione jeszcze bardziej, zgodnie z charakterystyką filtru. Więc jeśli wprowadzimy na wejście sygnał prostokątny o częstotliwości 100MHz, to moc prążka podstawowego (składowej 100MHz) jest zmniejszona o 3dB, a wyższych harmonicznych jeszcze bardziej, ale NIE DO ZERA. A skoro te składowe nie sa zerowe, to przebieg będzie czymś pośrednim między rzeczywistym przebiegiem wejściową a sinusoidą, która jest wyłącznie prążkiem podstawowym. Jeśli ograniczenie pasmowe oscyloskopu ma charakter filtru wyższego rzędu, przebieg na oscyloskopie będzie bardziej zbliżony do sinusoidy.
Samo zwiększanie prędkości przetwarzania cyfrowego nic nie daje, jeśli tor analogowy nie jest w stanie przenieść dostatecznie szybkich przebiegów. Dalej, przy oscyloskopie real time 100MHz teroetycznie wystarczający jest przetwornik 200MHz. Ale przetwornik IDEALNY, a nie 6 czy 8 bitowy! Dlatego w rzeczywistości trzeba próbkować częściej, żeby z tych mało dokładnych próbek wyliczyć przebieg SINUSOIDALNY zbliżony do rzeczywistego. A jesli jeszcze byśmy chcieli mieć informację, że to jednak nie był sinus, tylko przebieg odkształcony, wypadałoby zaczepić o przynajmniej następną harmoniczną, czyli próbkować 400MHz.
On Sun, 14 Nov 2004 19:59:43 +0100, Ireneusz Niemczyk snipped-for-privacy@znajdziesz.w.archiwum> wrote: [.....]
Czyli, jak rozumiem, w takim przypadku można obserwować tylko sygnały okresowe. W każdym bądź razie już wiem o co chodzi - do tej pory jakoś nie mogłem dopuścić myśli że sygnał można "zbierać" inaczej niż w czasie rzeczywistym. :-)
Ja się po prostu podłączę pod dyskusję. Znacie jakąś fajną książkę, która opisuje budowę oscyloskopu? Bo mnie ciekawią te wszystkie hasła typu wyzwalanie, itd. Korzystałem z osc. na pracowni w technikum, ale podejżewam, że używaliśmy funkcji, które nie wiedzieliśmy jak się nazywają, a już na pewno nie jak działają, więc jakby ktoś znał to bym prosił. No i jeszcze jedno? Co steruje takim oscyloskopem, jakie tam są przetworniki, bo nie widziałem w katalogach przetworników 1GSPS, a co steruje przepływem danych i ich cyfrową obróbką? FPGA? Bo to chyba nawet DSP nie ma takich szybkich. pozdrawiam
P.S. Trochę mi się rozsypał ten wątek w czytniku. Mam nadzieję zanleźć odpowiedzi :)
A gdzie znaleźć taką definicję? Bo jakoś nie przypominam sobie aby takowa była w posiadanych przeze mnie podręcznikach do miernictwa. Co prawda są trochę stare :-). Chociaż w jednym z nich coś o oscyloskopach cyfrowych piszą. :-) Poza tym IMO całkiem naturalne jest oczekiwanie że przyrząd, którego jednym z głównych zadań jest pokazanie kształtu badanego sygnału, zrobi to dobrze w całym paśmie deklarowanym przez producenta.
Nie bardzo daleko, tylko do nieskończoności. :-)
IMO to może oznaczać np. coś takiego (wymyślone na poczekaniu):
f(t) - sygnał mierzony fn(t) - suma pierwszych N harmonicznych rozwinięcia sygnału f(t) w szereg Fouriera
Jeżeli
abs((f(t) - fn(t)) / f(t)) * 100% < 5%
to
kształt krzywej wykreślonej na ekranie oscyloskopu trochę przypomina kształt sygnału rzeczywistego (mierzonego). :-)
Rydzewski, Oscyloskop elektronowy (i ile mnie skleroza...) - klasyk, na Allegro osiąga zaskakujące ceny ale książka zdecydowanie warta grzechu. Uprzedzam: raczej analogowe podejście, choć zasady dotyczące przetwarzania też są, tylko troszkę z innej epoki...
Z tego wynika, że o pomiarach masz co najwyżej mgliste pojęcie. Myślisz że zawsze, od kiedy są oscyloskopy "cyfrowe", były przetworniki potrafiące mierzyć z taką prędkością jak teraz???
Widzisz, a przede mną stoi oscyloskop 100MHz pasma i 20Mpróbek/s (w trybie cyfrowym). CUD??? Tak to jest, jak ludzie dostają do ręki przyrząd cyfrowy, o niezbyt jasno czytelnych parametrach, przeskakując zrozumienie podstawowych modeli klasycznych (analogowych). Albo, co gorsza tacy, którzy elektronikę sprowadzają do programowania mikrokontrolerów oraz włączania przekaźnika kluczem npn... Następuje cała litania nieporozumień a pomiar i/lub jego interpretacja często okazuje się wręcz niemożliwy. Bo to umiejętnego korzystania z oscyloskopu cyfrowego potrzebna jest w pierwszej kolejności dobra znajomość analogowego, potem dopiero właściwości torów przetwarzania AC i przetwarzania cyfrowego sygnałów.
To chyba niezbyt skomplikowany problem, skoro oscyloskop ma pasmo
1GHz to musi pokazywać przebiegi o częstotliwościach <=1GHz, jeśli dostarczysz sinus 1GHz to bedzie on prawidłowo pokazany, a prostokąt
1GHz ma szersze pasmo, więc zostanie pokazane to co pozostanie poniżej 1GHz, czyli na pweno nie będzie to prostokąt 1GHz.
Nie do końca inaczej. Po prostu połączenie obu _technologii_ :-) DPO do nazwa na coś co ma symulować zwykła lampę nazwijmy to analogową. Idea jest taka: W analogowym wszystkie przebiegi pojawiające się sporadycznie (odkształcenia przebiegu, albo pojedyńcze anomalie) są słabiej widoczne niż przebieg główny - okresowy. W skrajnym przypadku można wogóle nie zauważyć tego nieokresowego - będzie po prostu za słabo widoczy (rysowany raz na ....za długi czas). DPO ma w swoim założeniu modulować intensywność wyświetlanego przebiegu właśnie w taki sposób, aby operator miał przed oczyma obraz jaki widział by na analogowym - czyli z modulacją jasości przebiegu. Takie odwzorowanie niesie dodatkowe informacje mówiące o _jakości_ ogadanego przebiegu. Od strony technicznej jest z tym jednak pewien kłopot. Potrzeba pamiętać ileś tam kolejnych akwizycji i dokonywać stałego ich przetwarzania po to, aby móc odwzorować coś w rodzaju poświaty (persystencja? Boże....). Pewnikiem dlatego mają to jedynie wysokie modele, trzeba mieć odpowiednią moc i sprzęt aby to zrobic w czasie rzeczywistym (zobacz ile akwizycji potrafią takie maszyny złapać w ciągu sekundy!). Długi rekord danych....jak najbardziej jest w tym przypadku niewskazany :-(
Miłej nocki. __ Pzd, Irek.N. ps. Z tym ekwiwalentnym próbkowaniem nie trzeba szukać w najnowszych. Mój przykładowo dla pojedyńczej akwizycji ma pasmo 200MHz, ale dla sygnałów okresowych 300MHz. Po prostu tor analogowy jest _lepszy_ niż część cyfrowa i dopiero kolejne _ekwiwalentne_ akwizycje pozwalają na wykorzystanie pełni jego pasma.
Zacząć trzeba od ogólników (RoMan polecił), w zasadzie cyfraki staraja się jak moga udawać analogowe ;-)))
Rożnie bywa...ale mnie przykładowo wkurza, że oscylek to coraz częściej nakładka na.... windows! i nie dotyczy to tylko LeCroy'a :-( No cóż...PacMan na oscylku? ;-)
W jednym z następnych postów. Ja pozwolę sobie wtrącić jedynie...że czas narastania to nie jest tak wprost współczynnik x pasmo. Różnie to bywa z własnościami filtrów/torów i moze się okazać że współczynnik lekko się zmienia (sama definicja czasu narostu daje ku temu podstawy).
Owszem, ale nie oznacza to że jak dasz mu przebieg z harmonicznymi poza jego zakresem przenoszenia to on je też uwzględni... Wyjasnione jak poprzenio.
To faktycznie tuż tuż ;-))
Ktoś mnie kiedyś uczył, że jak na oscylku widać odkształcenie sinusoidy, to jest tam przynajmniej 6% _harmonicznych_. ;-))) Co Ty na to? Oscylki mają możliwość zaglądnięcia w kawałeczek przebiegu, ma więc znaczenie jak dokładnie udało się zebrać sygnał. Przykładowo podstawowy model Tek-a ma pasmo 60MHz, czyli okres wychodzi 17ns..a podstawa sięga
Tak z ciekawości poczytałem w manualach i .... Prosta 60-ka ma czas narostu podany 5.8ns... Trochę bardziej rozbudowany model ma już...2 strony na ten temat.
-3dB ma na 300MHz...chyba że włączony zostanie tryb wychwytywania gliczy (peakdetect) na podstawie 0.5us lub szybszej..wtedy jedynie 150MHz. Wszystko dla przebiegów okresowych, bo dla pojedyńcvzej akwizycji....200MHz (wynika z przelicznika jaki stosuja, a mianowicie 2,5 do probkowania).
Teraz jeszcze ciekawiej... -4.7dB też jest zdefiniowane... Są też podane czasy narostu. Tor analogowy ze swoim pasmem 300MHz szacują na 1.2ns lub mniej (podają 350/pasmo). Za to cześć cyfrowa w zalezności od trybu pracy może mieć nawet 4ns...jeśli włączy się tryb detekcji gliczy (to jest efekt działania podstawy czasu w podstawie czasu i łączenia próbek w _paczki_ ;-) ). Jeszcze jedna ciekawostka, podają niedokładność odwzorowania próbki w czasie pomiędzy dwoma kanałami na...250ps - czyli poniżej czegokolwiek :-) Czy na tej podstawie można wywnioskować jakie w rzeczywistości mamy parametry? Można, tylko po co... Wystarczy moim zdaniem zdawać sobie sprawę z ograniczeń sprzętu w stopniu ogólnym.
Wytłumaczenie było ogólne właśnie. Co do pokręconych szczegółów działania konkretnego modelu, aby dowiedzieć się dokładnie co producent konkretnie miał na myśli, trzeba właćnie poczytac dane techniczne. Niespójnośc paramerów wynika z niedokładnego odwzorowania części cyfrowej na analogową oraz ze stosowania tych samych paltform sprzętowych w modelach o różnych pędkościach.
ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here.
All logos and trade names are the property of their respective owners.