De ce amplitudinea măsurată este mai mică decât valoarea reală?

Încercați un mic test. Foloseste-tiosciloscop 100 MHzpentru a măsura o formă de undă de 100 MHz, amplitudine de 3,3 V. Amplitudinea măsurată nu este exactă. Această problemă se referă la lățimea de bandă aosciloscop.

Ce este lățimea de bandă?

Lățimea de bandă este un parametru esențial pentru un osciloscop, dar ce este lățimea de bandă? Lățimea de bandă se referă la lățimea de bandă analogică a părții frontale analogice a osciloscopului și determină direct capacitățile de măsurare a semnalului osciloscopului. Mai exact, lățimea de bandă a osciloscopului este cea mai mare frecvență atunci când amplitudinea undei sinusoidale măsurată de osciloscop nu este mai mică decât amplitudinea de 3 dB a semnalului undei sinusoidale adevărate (adică 70,7 la sută din amplitudinea semnalului real), cunoscută și sub numele de {{3 }}dB punct de frecvență tăiat. Pe măsură ce frecvența semnalului crește, capacitatea osciloscopului de a afișa cu precizie nivelul semnalului se va reduce.

Când frecvența undei sinusoidale măsurată este egală cu lățimea de bandă a osciloscopului (amplificatorul osciloscopului este pentru răspunsul gaussian), putem vedea că eroarea de măsurare este de aproximativ 30 procente. Dacă eroarea de măsurare trebuie să fie de 3 procente, frecvența semnalului măsurat ar trebui să fie mult mai mică decât lățimea de bandă a osciloscopului. De exemplu, folosind un osciloscop de 100 MHz pentru a măsura un semnal de undă sinusoidală de 100 MHz, 1 Vpp, măsurătorile vor fi forma de undă sinusoidală de 100 MHz, 0,707 Vpp. Acesta este cazul doar pentru o undă sinusoidală, deoarece majoritatea formelor de undă sunt mult mai complexe decât o undă sinusoidală, acestea vor conține frecvențe mai mari. Deci, pentru a obține o anumită precizie de măsurare, folosim legea comună a osciloscoapelor, care este denumită în mod obișnuit de 5 ori standardul:

Lățimea de bandă necesară a osciloscopului=cea mai mare frecvență a semnalului măsurat * 5

2. Selectați corect lățimea de bandă

Semnalele complexe dintr-o formă de undă sunt formate dintr-o varietate de semnale sinusoidale armonice diferite, iar lățimea de bandă a acestor armonici poate fi foarte largă. Când lățimea de bandă nu este suficient de mare, componentele armonice nu vor fi amplificate efectiv (blocate sau atenuate), ceea ce poate cauza distorsiuni de amplitudine, pierderi de margine, pierderea datelor de detalii etc. Caracteristicile semnalului, cum ar fi clopotele și tonurile, etc. nu au valoare de referință.

Deci, pentru măsurătorile diferitelor semnale de frecvență, lățimea de bandă corectă este foarte importantă. Când măsurați semnale de înaltă frecvență, cum ar fi măsurarea unui cristal de 27 MHz, ar trebui să utilizați măsurarea lățimii de bandă completă.

Dacă limita lățimii de bandă este activată, adică limita lățimii de bandă este setată la 20MHz, forma de undă a cristalului va fi distorsionată și măsurarea nu va avea valoare. Când măsurați semnale de joasă frecvență, ar trebui să setați limita lățimii de bandă pentru a activa filtrul de interferență a semnalului de înaltă frecvență, astfel încât semnalul să se arate mai clar.

3. Lățimea de bandă și timpul de creștere

În ceea ce privește lățimea de bandă, timpul de creștere nu poate fi ignorat. Timpul de creștere este de obicei definit ca momentul în care amplitudinea semnalului se modifică de la 10 la sută din valoarea maximă constantă la 90 la sută.

Lățimea de bandă a osciloscopului poate arăta direct timpul minim de creștere a semnalului. Timpul de creștere al sistemului de osciloscop poate fi evaluat din lățimea de bandă specificată. Puteți utiliza formula: RT (timp de creștere)=0,35 / BW (lățime de bandă) (osciloscop sub 1 GHz) pentru a calcula.

Unde 0.35 este factorul de scară dintre lățimea de bandă a osciloscopului și timpul de creștere (10% -90% timpul de creștere în modelul Gaussian de ordinul întâi). Conform formulei de mai sus, dacă lățimea de bandă a osciloscopului este de 200MHz, se poate calcula RT=1.75ns, adică timpul minim de creștere observabil.