El osciloscopio derecho para pequeños cambios de fase

Si desea ver la diferencia de tiempo de 5 ns entre sus dos ondas sinusoidales de 100 Hz y 2Vpp de una observación de un solo ciclo, ha tomado una tarea desesperada. En el punto cero, la diferencia de voltaje de esas ondas sinusoidales es de aproximadamente 3uV. Realmente no puede esperar ver de manera confiable las diferencias de bajo voltaje en los osciloscopios normales. Las señales no son pulsos nítidos, sino que se elevan lentamente.

La resolución de voltaje de 24 bits (1 V a escala completa) en teoría permitiría aproximadamente el 2% de precisión para ese 3uV si la resolución de temporización está de acuerdo y el ruido se filtra lo suficientemente bajo con el límite de banda y el promedio largo. La resolución de tiempo necesaria es de aproximadamente 5ns / 50 = 0,1ns. Eso significa una tasa de muestreo de 10 GHz.

Olvídalo. O especifique una precisión más baja necesaria "cuánto error se permite a la diferencia de tiempo de 5 ns". Hasta esto no has especificado nada. Se proporciona una resolución de 18 bits, pero no se dice qué rango debe cuantificarse a 18 bits.

ADDENDUM:

El comentarista @Neil_UK propone ser inteligente en lugar de usar la fuerza bruta. Entonces, en teoría, por ejemplo, podría generar pulsos nítidos desde los cruces por cero, extraer un armónico alto y obtener una diferencia de fase más fácilmente medible a partir de ese cambio de tiempo de 5 ns. Eso es posible en el dominio analógico. Pero para que se extraiga correctamente del ruido se necesita un matemático de procesamiento de señales que lo ayude. Eso está mucho más allá de mi zona de comodidad.

Depende de lo que quieras decir con 'ver'. Cuando mencione un osciloscopio, podría querer decir, tome una fotografía de una captura de dos canales.

Lamentablemente, se encuentra en el límite fundamental de ruido de fase en sus señales. Una señal de 100Hz tiene un periodo de 10mS. Si quiere 'ver' 5nS, esa es una parte en 2 millones de ciclos. Incluso si su osciloscopio tenía una pantalla ancha de 2Mpixel, o incluso si se acercaba a 20,000: 1 para concentrarse en la parte de la forma de onda del cruce por cero, el ruido presente en la señal excedería la señal en órdenes de magnitud, haciendo tal medición imposible.

Su única esperanza de resolver una diferencia tan pequeña es promediar para reducir el ruido y mucho promediar. Descubrí que para ver una diferencia de 3 nS comenzar a surgir del ruido, entre dos señales de 10 kHz usando una tarjeta de sonido de PC barata, tomó alrededor de 10 segundos de lectura, eso es medio millón de muestras a 48 kHz, y tener confianza tomó otro factor de 10 por encima de eso.

Los osciloscopios no suelen tener la facilidad para hacerlo. Debido a que normalmente están (bueno, obviamente) orientados a ver las formas de onda en un solo disparo, la resolución vertical tiende a ser muy limitada, por lo general 8 bits es bastante bueno para un "ámbito", solo los especialistas en lentitud tienen más.