Frecuencias comunes de señales analógicas

Supongo que "como una señal analógica" significa en un osciloscopio en lugar de un analizador lógico.

Para una señal digital, es importante poder verificar la integridad de la señal y ver si está sujeta a problemas como timbre, interferencia, reflexiones, fluctuaciones, atenuación, etc.

Esto solo se puede hacer con un alcance con un ancho de banda > Las frecuencias presentes en la señal: recuerde que con una señal digital hay frecuencias mucho más altas que el presente fundamental, cuán alta es dictada por el tiempo de subida de la señal. Para una señal digital de 1MHz, generalmente querría un ancho de banda de al menos 5MHz, preferiblemente mucho más alto.
Para depurar un pequeño microcontrolador típico (por ejemplo, PIC, Atmel AVR, Arduino, etc.) es preferible un ancho de banda de alcance de al menos 50MHz. Esto debería ser capaz de manejar casi todas las situaciones que pueda encontrar.

Hay muchas señales por encima de 1MHz que necesitan verificación, la mayoría de las señales de reloj del microcontrolador son > 1 MHz, SPI es a menudo > 1MHz, USB, etc. Los diseños de FPGA pueden funcionar a 100s de MHz, ADC y DAC de alta velocidad, etc.

En un analizador lógico, todo lo que puede ver es si está por encima de un cierto nivel o por debajo de un cierto nivel (como un alcance de 1 bit), por lo que, aunque son útiles en otras formas, no son adecuados para verificar la integridad de la señal.

La imagen a continuación (tomada en un osciloscopio de señal mixta MSO, una combinación de un analizador de alcance y lógica) es un buen ejemplo de problemas que causan interferencias y por qué se necesita un alcance para ver qué está sucediendo realmente. Observe que las formas de onda están bastante alejadas de la idea de una señal digital "perfecta":

Paralaflecharojamásalaizquierda,lasegundatrazahaciaabajoeslatrazadetransmisión,ylatrazasuperiorhaciaabajoesla"víctima" (traza de recepción) y el pulso de la mano derecha se invierten. Podemos ver que en el aumento de la señal de "transmisión" se produce un pico en la traza de recepción, lo que produce un error no deseado en la pantalla lógica, que es lo que el receptor digital "vería".

En esta imagen en la parte superior podemos ver la degradación de la señal causada por una traza terminada incorrectamente, causando reflexiones. En la parte inferior podemos ver la misma señal después de que se haya terminado correctamente:

En el analizador lógico, ambas señales pueden funcionar, pero no hay forma de saber qué tan marginal es la primera señal sin verificar el alcance. La traza terminada incorrectamente solo puede causar problemas de manera intermitente, por lo que es importante poder verificar su integridad.

Viendo su enlace al diseño de DPScope, veo que está basado en dsPIC. No será comparable a lo que pueda comprar (puede obtener un alcance analógico de 20MHz para < < £ 50 en la actualidad y un DSO de 5-10MHz para similares)
Sin embargo, sería un gran proyecto para fines educativos, y obtendrás algo perfectamente utilizable para fines de baja frecuencia (por ejemplo, audio, UART, PWM). Además te divertirás construyéndolo. Si está pensando en hacerlo, diría que vaya, no espere que se ocupe de todas sus necesidades de depuración. Si su presupuesto es limitado, obtenga un alcance analógico barato: generalmente obtendrá el mayor ancho de banda para su dinero.
Recuerde el problema de la gallina y el huevo: necesita un alcance para construir y probar un alcance ;-)

Una regla general básica es que desea aproximadamente 10 veces el ancho de banda que la frecuencia de la señal digital que desea ver en un alcance. Esto es si asume que desea ver la forma de onda, no solo cuando sube o baja.

Los ámbitos modernos tienen dos problemas relacionados con el ancho de banda: el ancho de banda de la electrónica analógica para recibir su señal y presentarla al A / D interno, y la frecuencia de muestreo de ese A / D. Nyquist dice que necesita al menos 2 veces la frecuencia de muestreo de la frecuencia más alta de interés. Sin embargo, ese es el mínimo absoluto teórico. En la práctica, normalmente necesitas al menos unas cuantas veces más que eso.

El muestreo de alias de un alcance se vuelve molesto, y algunas veces puede darte una idea equivocada o confundirte si no estás notando que eso es lo que está sucediendo. Una frecuencia de muestreo de 10 a 20 veces la frecuencia más alta que el alcance puede manejar es generalmente correcta. Tenga en cuenta que 2x es el límite garantizado para fallar. Por ejemplo, un alcance de 60 MHz puede tener una frecuencia de muestreo de aproximadamente 1 GHz.

P ¿En qué situaciones sería necesario tener un ancho de banda capaz de medir estas líneas digitales como señales analógicas?

A Depurando errores fantasma en presencia de ruido de RF o EMI, tales como transitorios de línea de potencia, eventos ESD, ráfagas de energía de RF y por último, pero no menos importante, un EMP. La interferencia cruzada es otra fuente de interferencia y es común a los paquetes de señales RS232 en pares de cables múltiples.

Hasta ahora, todas las demás respuestas también proporcionan información correcta.

La comunicación de datos externos con cables de par trenzado sin blindaje (UTP) es buena, pero en algunos casos no es suficiente para proteger los datos de errores transitorios. El blindaje puede proporcionar una reducción de 40 ~ 60dB y el filtrado con imanes también puede reducir el ruido en modo común, pero nunca se elimina el ruido analógico por completo. Por lo tanto, todas las señales digitales son analógicas con un margen suficiente para que las tratemos como señales binarias la mayor parte del tiempo.

Q ¿Qué señales analógicas importantes (o señales digitales que deben probarse como una señal analógica)

A puedo enumerar cientos de señales de series de comunicaciones que se consideran digitales y que deben considerarse como analógicas; pero en general; Las unidades de disco leen / escriben datos desde los cabezales, el receptor de telemetría, las señales I2C que fallan en un modo de acceso compartido, las señales Ethernet que causan altas tasas de error, los repetidores T1, todos los enlaces del receptor de datos ópticos, la prueba de depuración de la tasa de error de DVD. em> etc. etc. Otra es la lógica "carrera", en el caso de que una señal cambie de estado justo cuando está siendo muestreada por un reloj.