¿Cómo limitan los fabricantes el ancho de banda en los osciloscopios? [cerrado]

Debes darte cuenta de que frecuencia de muestreo (1 GS / s) y ancho de banda (70 MHz) son cosas diferentes !!!

Se relacionan en que una determinada frecuencia de muestreo determina el ancho de banda máximo de las señales que se pueden muestrear con precisión. Esto se establece mediante la frecuencia de Nyquist

El ancho de banda del osciloscopio suele estar limitado en la interfaz del osciloscopio. La interfaz es el amplificador de entrada que incluye circuitos de protección y conmutación de rango (que cambia la ganancia de voltaje de la interfaz). También puede haber un filtro anti-aliasing (un filtro de paso bajo) presente.

La forma de hacer que el ancho de banda del software sea modificable por el software es simplemente activando / desactivando un condensador. Esto se hace en el Rigol DS1054Z como lo muestra Dave de EEVBlog en este video . Ese condensador simplemente puede ser parte de un filtro RC Lowpass (¡el filtro anti aliasing!) Que establece el ancho de banda.

Teóricamente es posible (también) limitar la frecuencia de muestreo y / o hacer el procesamiento posterior para limitar el ancho de banda, pero esto puede provocar efectos de alias y requiere capacidad de procesamiento. La conmutación de un condensador es mucho, mucho más simple. Además, eso limitaría el ancho de banda del osciloscopio de la misma manera que siempre lo ha hecho en los osciloscopios analógicos. Usted puede ver una señal de 100 MHz en un osciloscopio de 70 MHz pero los 100 MHz se atenuarán. Por lo tanto, puede medir 1 Vpp mientras que la señal es realmente 1.5 Vpp, por ejemplo.

El ancho de banda está limitado por un filtro de paso bajo. Hay un filtro de paso bajo de hardware para evitar el alias, probablemente con su punto de -3dB a 200MHz. Ese filtro de paso bajo debe atenuar todo lo que esté por encima de 500MHz (la frecuencia de Nyquist) lo suficiente para evitar el aliasing. La frecuencia de muestreo es siempre 1GSa / s. Luego hay un filtro de paso bajo de software para limitar el ancho de banda de -3dB a lo que has comprado.

Todavía puedes ver señales por encima de 70MHz, simplemente están atenuadas.

Los osciloscopios digitales modernos tienen varios bloques fundamentales que procesan los datos de entrada de la sonda en una cadena antes de que se muestre la traza.

1. Front End: circuitos analógicos con atenuación y desviaciones programables, etc. Dependiendo de las configuraciones de ganancia, puede tener un ancho de banda algo diferente. Y el "ancho de banda" es un concepto extensible, la función de transferencia puede tener un declive gradual, no solo el "corte de -3dB", que se puede corregir más adelante en la cadena de procesamiento.

2. Unidad de muestreo / ADC. En muchos casos, el ADC muestrea la señal a una velocidad constante (y bastante alta), por encima de la frecuencia de Nyquist del filtro anti-aliasing del Front End. Así que la señal suele ser sobreexplotada. Sin embargo, la tasa de almacenamiento de datos puede ser "diezmada" en el proceso.

3. Almacenamiento de datos (memoria) para datos sin procesar. Se requieren memorias rápidas para almacenar el flujo de entrada desde la unidad ADC.

4. Unidad de visualización.

Antes de que se muestren los datos, los ámbitos modernos tienen la señal procesada digitalmente. Por lo tanto, puede corregir las características de entrada desiguales, colocar interpolaciones, ajustar escalas en todas las direcciones y ejecutar varios algoritmos de medición. Esto es todo en el software de post-procesamiento, para poner una buena imagen en la pantalla LCD.

Por lo tanto, hay muchas opciones para que el software / firmware cambie / amplíe las características del alcance básico, dependiendo de cuánto esté dispuesto a pagar. En particular, las "actualizaciones de software" se utilizan en la configuración de la profundidad del almacenamiento de datos. Es posible que los ámbitos tengan la memoria súper rápida soldada hasta el máximo, pero el software solo habilita cierta parte de ella. Y para obtener la memoria completa, es posible que necesite comprar una licencia especial para usarla, y podría venderse en la fecha de vencimiento.

Con respecto a las "actualizaciones" de ancho de banda, si se ofrece la "actualización" basada en software, entonces el alcance tiene un front-end con todas las funciones que cumple con los parámetros anunciados más altos. Sin embargo, la buena calidad de los circuitos analógicos en el área de alto MHz es costosa. Los fabricantes de componentes analógicos a digitales generalmente tienen sus ICs agrupados en diferentes grados y los precios varían sustancialmente. Es posible que una versión menos costosa de un alcance tenga los componentes de front-end agrupados, que solo se pueden actualizar actualizando el módulo de hardware.

Hay varios métodos que pueden usarse:

1. Limita el reloj del ADC.
2. Limite el número de muestras leídas del ADC por unidad de tiempo.
3. Limite el número de muestras reportadas.

Realmente depende del desarrollador elegir. Por lo general, existen otras limitaciones basadas en hardware, como el ancho de banda del filtro y el grado ADC.

Dado que los DSO no son todos iguales, pero pueden tener ADC hasta 10 Gs / s para admitir alta resolución con varias capacidades de memoria y relaciones de frecuencia de muestreo a resolución temporal para admitir trazas verticales de alta resolución. Obviamente la relación 2: 1 es mín. para la captura fundamental de Nyquist, pero las señales tienen una resolución vertical que puede abarcar N bits y, por lo tanto, esta relación debe ser > = 10 a xxx para obtener mediciones precisas.

  

¿Cómo limitan los fabricantes el ancho de banda a través del software?

Posiblemente un parámetro cifrado para definir el atributo para el valor multiplicador de PLL máximo y el host de otros parámetros asociados con eso.