Pomiary oscyloskopowe okiem praktyka. cz. 2.pdf

(3835 KB) Pobierz

075-078_tespol_cz2.indd

POMIARY

Pomiary oscyloskopowe:

okiem praktyka, część 2

Oscyloskop jest jednym

z najbardziej uniwersalnych

przyrządów pomiarowych.

Wykorzystywany jest zarówno

w najbardziej zaawansowanych

projektach badawczych jak

i warsztatach amatorskich.

Oczywiście różnice

w parametrach, a także i cenach

przyrządów stosowanych podczas

pomiarów bywają ogromne.

Pasmo najbardziej wyczynowych

współczesnych oscyloskopów

niebawem przekroczy granicę

20 GHz, a szybkość próbkowania

w czasie rzeczywistym rzędu 40

miliardów próbek na sekundę,

stosowana jest już od d awna.

Czas narostu

Jest to parametr określający wy-

dłużenie rzeczywistego czasu na-

rastania zbocza sygnału badanego

wprowadzane przez oscyloskop.

W uproszczeniu jest on powiązany

z pasmem przyrządu zależnością:

sygnałowego oscyloskopu przybliży-

my jednobie gunową tran smitancją

( rys. 4 ):

wyznaczając podobnie t 0,1 i wsta-

wiając:

�

2

g

BW �

H

�

0

H

(

s

)

�

s

otrzymamy ostatecznie:

1

�

ln

0

�

ln

0

ln

9

�

t

�

�

�

g

n

�

2

�

�

BW

g

k

W dziedzinie czasu, odpowiedź

obwodu o transmitancji H(s) na

pobudzenie skokiem jednostkowym

1(t) możemy wyznaczyć poprzez

odwrotna transfor ma tę Laplace’a:

t n �

0

35

BW

�

BW

gdzie t n jest czasem naro-

stu w [s] a BW szerokością pasma

w [Hz]. Najczęściej podawaną war-

tością współczynnika k jest 0,35.

Dla oscyloskopów cyfrowych o sze-

rokim paśmie k =0,45 lub nawet

więcej. Z czego to wynika? Przyj-

rzyjmy się temu bliżej.

Załóżmy, że dolnoprzepustową

charakterystykę przenoszenia toru

Powyższa zależność oznacza, że je-

żeli do wejścia oscyloskopu o paśmie

BW doprowadzimy zbocze sygnału

o zerowym czasie narostu, to na ekra-

nie zaobserwujemy zbocze o czasie

narastania t n różnym od zera. Dokład-

na obserwacja zbocza o czasie narostu

dowolnie krótkim wymagałaby oscylo-

skopu o paśmie nieskończonym.

Żeby tor sygnałowy oscyloskopu

nie zniekształcał badanego sygnału,

to między innymi, wszystkie skład-

h L

(

t

)

�

�

1

�

1

�

H

(

s

)

�

�

�

s

dla założonej transmitancji otrzy-

mamy:

h

(

t

)

�

1

�

H

(

�

e

�

t

�

g

)

0

Czas narostu zdeﬁniujemy jako

różnicę pomiędzy chwilami, w któ-

rych sygnał osiąga 10% i 90% war-

tości ustalonej:

t n �

�

t

0

,

t

0

zatem:

� �

t

0

,

9

�

g

h

(

t

)

�

H

(

�

e

)

�

0

9

0

�

0

�

H

0

skąd możemy wyznaczyć:

t

0 �

�

ln

0

Rys. 4. Przebieg jednobiegunowej

charakterystyki przenoszenia

9

�

g

Elektronika Praktyczna 2/2007

75

681977259.551.png

681977259.662.png

681977259.697.png

681977259.708.png

681977259.001.png

681977259.012.png

681977259.023.png

681977259.034.png

681977259.045.png

681977259.056.png

681977259.067.png

681977259.078.png

681977259.089.png

681977259.100.png

681977259.111.png

681977259.122.png

681977259.133.png

681977259.144.png

681977259.155.png

681977259.166.png

681977259.177.png

681977259.188.png

681977259.199.png

681977259.210.png

681977259.221.png

681977259.232.png

681977259.243.png

681977259.254.png

681977259.265.png

681977259.276.png

681977259.287.png

681977259.298.png

681977259.309.png

681977259.320.png

681977259.331.png

681977259.342.png

681977259.353.png

681977259.364.png

681977259.375.png

681977259.386.png

681977259.397.png

681977259.408.png

681977259.419.png

681977259.430.png

681977259.441.png

681977259.452.png

681977259.463.png

681977259.474.png

681977259.485.png

681977259.496.png

681977259.507.png

681977259.518.png

681977259.529.png

POMIARY

Błąd pomiaru czasu

narastania

t p * 41%

2 x t p 12%

3 x t p 5%

5 x t p 2%

7 x t p 1%

* t p jest czasem narastania sygnału mierzo-

nego

pasmem widać w postaci rozmycia

zbyt stromych zboczy. Względnie

mały błąd zapewnia zastosowanie

przyrządu z pasmem obejmującym

częstotliwość podstawową sygnału

oraz co najmniej piątą harmonicz-

ną.

niki widmowe sygnału powinny być

propagowane z jednakowym opóź-

nieniem. Stałe opóźnienie grupowe

w paśmie przenoszenia prowadzi do

charakterystyki amplitudowej typu

krzywej Gaussa. Stąd w przypadku

oscyloskopów analogowych mówi

się, że są to obwody typu Gaus-

sian response . Dla takiej charakte-

rystyki teoretyczna wartość współ-

czynnika k wynosi 0,339 jakkolwiek

powszechnie stosuje się 0,35.

Przeciwdziałanie zjawisku alia-

singu w oscyloskopach cyfrowych

może wymagać stosowania ﬁltrów

wyższych rzędów. Dla bardziej

stromo opadającej charakterysty-

ki amplitudowej k =0,45 lub nawet

więcej. Jest to jednak powodem

powstawania oscylacji w odpowie-

dzi na szybki skok sygnału. Dla k

z przedziału 0,3 do 0,42 oscylacje

te nie przekraczają 2% amplitudy

sygnału.

Jeżeli obwód składa się z kaska-

dowego połączenia i dolnoprzepu-

stowych, jednobiegunowych bloków,

z których każdy charakteryzuje się

czasem narostu t ni , to czas narasta-

nia odpowiedzi na skok napięcia

określić można z przybliżonej zależ-

ności:

Oscyloskop o bardziej stromo

opadającej charakterystyce będzie

w mniejszym stopniu tłumił składo-

we widmowe sygnału, leżące w pa-

śmie przyrządu (porównaj rys. 1).

Pomiar czasu narastania zbocza

będzie więc bardziej dokładny.

Spójrzmy na rys. 5 . Przedstawia on

wynik pomiaru zbocza narastające-

go dwoma oscyloskopami o tym sa-

mym paśmie ale o różnej wartości

parametru k . Dla k =0,45 wynik jest

dokładniejszy. Jednak jeśli istotne

składniki widmowe badanego sy-

t

�

t

2

1

�

t

2

2

�

...

�

t

ni

zatem w przypadku obwodu zło-

żonego ze źródła sygnału, sondy

pomiarowej i oscyloskopu, czas na-

rostu zbocza obserwowany na ekra-

nie jest równy:

t

mierzony

�

�

t

2

�

t

2

�

t

2

�ródla

sondy

oscyloskop

u

Rys. 5. Pomiar czasu narastania

zbocza sygnału, którego istotne

składniki widmowe obejmuje pasmo

oscyloskopu; a) oscyloskop 500

MHz k=0,4; b) oscyloskop 500 MHz

k=0,45

Oczywiście można to pominąć,

gdy czas narostu oscyloskopu jest

mały w porównaniu z mierzonym.

Jeśli czas narostu badanego zbocza

i samego przyrządu są równe, obser-

wowany wynik obarczony jest błę-

dem rzędu ~41%. Wartości błędu

pomiaru czasu narostu, wynikające

z ograniczonego pasma, zestawione

są w tab. 2 . Na ekranie oscylosko-

pu błąd powodowany ograniczonym

Rys. 6. Pomiar czasu narastania

zbocza sygnału, którego istotne

składniki widmowe leżą poza pa-

smem przyrządu; a) oscyloskop 500

MHz k=0,4; b) oscyloskop 500 MHz

k=0,45

76

Elektronika Praktyczna 2/2007

Tab. 2. Błąd pomiaru czasu narostu

zbocza

Czas narostu dla

oscyloskopu

2

n

n

681977259.540.png

681977259.552.png

681977259.563.png

681977259.574.png

681977259.585.png

681977259.596.png

681977259.607.png

681977259.618.png

681977259.629.png

681977259.640.png

681977259.651.png

681977259.663.png

POMIARY

gnału leżą poza pasmem przyrzą-

du, większa wartość k oznacza ich

większe tłumienie. Teraz sytuacja

jest odwrotna i dokładniejszy wynik

uzyskamy mierząc oscyloskopem

o łagodniej opadającej charaktery-

styce. Przedstawia to rys. 6 . Pasmo

BW wymagane do zmierzenia czasu

narostu t n możemy oszacować jako:

1

BW

� 2

�

t

n

Do zmierzenia czasu narasta-

nia zbocza rzędu 800 ps, jak na

rys. 6 , wymagane jest pasmo po-

nad 600 MHz. Oba zastosowa-

ne oscyloskopy mają jednak pa-

smo o 100 MHz mniejsze. Dlatego

pomiar przyrządem o parametrze

k =0,45 jest mniej dokładny (od-

wrotnie jak dla zboczy wolniej na-

rastających).

Przyrządy cyfrowe najczęściej

posiadają funkcję pomiarów auto-

matycznych, wyświetlającą wartość

czasu narostu bezpośrednio na ekra-

nie. Jak można się przekonać nale-

ży być ostrożnym przy korzystaniu

z tego udogodnienia. Dla przykładu,

do wejścia jednego z dostępnych na

naszym rynku oscyloskopów, o pa-

śmie 200 MHz i częstotliwości prób-

kowania 2 GS/s, został podłączony

sygnał o bardzo krótkim czasie na-

rostu równym 250 ps. Przy próbko-

waniu w czasie rzeczywistym i włą-

czonym tylko jednym kanale odczy-

tany wynik to 1,04 ns. Włączenie

drugiego kanału spowodowało zmia-

nę odczytu na 1,40 ns. Dodatkowe

uruchomienie funkcji poświaty ana-

logowej zmieniło odczytywaną war-

Rys. 7. Pomiar czasu narastania tego samego zbocza dla dwóch różnych

interpolacji a) liniowej b) sin(x)/x

tość na 1,37 ns a włączenie prób-

kowania w czasie ekwiwalentnym

na 0,89 ns. Wynik zmienia się jak

widać w dosyć dużych granicach,

w zależności od liczby włączonych

kanałów i wykorzystanych funkcji.

Znaczący wpływ na dokładność

pomiaru czasu narastania zbocza

ma rodzaj zastosowanej interpolacji.

Dokładniejsze rezultaty uzyskamy

w przypadku interpolacji sin(x)/x.

Widoczne jest to na rys. 7 .

Andrzej Kamieniecki,

Tespol

78

Elektronika Praktyczna 2/2007

681977259.684.png

681977259.690.png

681977259.691.png

681977259.692.png

681977259.693.png

681977259.694.png

681977259.695.png

681977259.696.png

681977259.698.png

681977259.699.png

681977259.700.png

681977259.701.png

681977259.702.png

681977259.703.png

681977259.704.png

681977259.705.png

681977259.706.png

681977259.707.png

681977259.709.png

681977259.710.png

681977259.711.png

681977259.712.png

681977259.713.png

681977259.714.png

681977259.715.png

681977259.716.png

681977259.717.png

681977259.718.png

681977259.002.png

681977259.003.png

681977259.004.png

681977259.005.png

681977259.006.png

681977259.007.png

681977259.008.png

681977259.009.png

681977259.010.png

681977259.011.png

681977259.013.png

681977259.014.png

681977259.015.png

681977259.016.png

681977259.017.png

681977259.018.png

681977259.019.png

681977259.020.png

681977259.021.png

681977259.022.png

681977259.024.png

681977259.025.png

681977259.026.png

681977259.027.png

681977259.028.png

681977259.029.png

681977259.030.png

681977259.031.png

681977259.032.png

681977259.033.png

681977259.035.png

681977259.036.png

681977259.037.png

681977259.038.png

681977259.039.png

681977259.040.png

681977259.041.png

681977259.042.png

681977259.043.png

681977259.044.png

681977259.046.png

681977259.047.png

681977259.048.png

681977259.049.png

681977259.050.png

681977259.051.png

681977259.052.png

681977259.053.png

681977259.054.png

681977259.055.png

681977259.057.png

681977259.058.png

681977259.059.png

681977259.060.png

681977259.061.png

681977259.062.png

681977259.063.png

681977259.064.png

681977259.065.png

681977259.066.png

681977259.068.png

681977259.069.png

681977259.070.png

681977259.071.png

681977259.072.png

681977259.073.png

681977259.074.png

681977259.075.png

681977259.076.png

681977259.077.png

681977259.079.png

681977259.080.png

681977259.081.png

681977259.082.png

681977259.083.png

681977259.084.png

681977259.085.png

681977259.086.png

681977259.087.png

681977259.088.png

681977259.090.png

681977259.091.png

681977259.092.png

681977259.093.png

681977259.094.png

681977259.095.png

681977259.096.png

681977259.097.png

681977259.098.png

681977259.099.png

681977259.101.png

681977259.102.png

681977259.103.png

681977259.104.png

681977259.105.png

681977259.106.png

681977259.107.png

681977259.108.png

681977259.109.png

681977259.110.png

681977259.112.png

681977259.113.png

681977259.114.png

681977259.115.png

681977259.116.png

681977259.117.png

681977259.118.png

681977259.119.png

681977259.120.png

681977259.121.png

681977259.123.png

681977259.124.png

681977259.125.png

681977259.126.png

681977259.127.png

681977259.128.png

681977259.129.png

681977259.130.png

681977259.131.png

681977259.132.png

681977259.134.png

681977259.135.png

681977259.136.png

681977259.137.png

681977259.138.png

681977259.139.png

681977259.140.png

681977259.141.png

681977259.142.png

681977259.143.png

681977259.145.png

681977259.146.png

681977259.147.png

681977259.148.png

681977259.149.png

681977259.150.png

681977259.151.png

681977259.152.png

681977259.153.png

681977259.154.png

681977259.156.png

681977259.157.png

681977259.158.png

681977259.159.png

681977259.160.png

681977259.161.png

681977259.162.png

681977259.163.png

681977259.164.png

681977259.165.png

681977259.167.png

681977259.168.png

681977259.169.png

681977259.170.png

681977259.171.png

681977259.172.png

681977259.173.png

681977259.174.png

681977259.175.png

681977259.176.png

681977259.178.png

681977259.179.png

681977259.180.png

681977259.181.png

681977259.182.png

681977259.183.png

681977259.184.png

681977259.185.png

681977259.186.png

681977259.187.png

681977259.189.png

681977259.190.png

681977259.191.png

681977259.192.png

681977259.193.png

681977259.194.png

681977259.195.png

681977259.196.png

681977259.197.png

681977259.198.png

681977259.200.png

681977259.201.png

681977259.202.png

681977259.203.png

681977259.204.png

681977259.205.png

681977259.206.png

681977259.207.png

681977259.208.png

681977259.209.png

681977259.211.png

681977259.212.png

681977259.213.png

681977259.214.png

681977259.215.png

681977259.216.png

681977259.217.png

681977259.218.png

681977259.219.png

681977259.220.png

681977259.222.png

681977259.223.png

681977259.224.png

681977259.225.png

681977259.226.png

681977259.227.png

681977259.228.png

681977259.229.png

681977259.230.png

681977259.231.png

681977259.233.png

681977259.234.png

681977259.235.png

681977259.236.png

681977259.237.png

681977259.238.png

681977259.239.png

681977259.240.png

681977259.241.png

681977259.242.png

681977259.244.png

681977259.245.png

681977259.246.png

681977259.247.png

681977259.248.png

681977259.249.png

681977259.250.png

681977259.251.png

681977259.252.png

681977259.253.png

681977259.255.png

681977259.256.png

681977259.257.png

681977259.258.png

681977259.259.png

681977259.260.png

681977259.261.png

681977259.262.png

681977259.263.png

681977259.264.png

681977259.266.png

681977259.267.png

681977259.268.png

681977259.269.png

681977259.270.png

681977259.271.png

681977259.272.png

681977259.273.png

681977259.274.png

681977259.275.png

681977259.277.png

681977259.278.png

681977259.279.png

681977259.280.png

681977259.281.png

681977259.282.png

681977259.283.png

681977259.284.png

681977259.285.png

681977259.286.png

681977259.288.png

681977259.289.png

681977259.290.png

681977259.291.png

681977259.292.png

681977259.293.png

681977259.294.png

681977259.295.png

681977259.296.png

681977259.297.png

681977259.299.png

681977259.300.png

681977259.301.png

681977259.302.png

681977259.303.png

681977259.304.png

681977259.305.png

681977259.306.png

681977259.307.png

681977259.308.png

681977259.310.png

681977259.311.png

681977259.312.png

681977259.313.png

681977259.314.png

681977259.315.png

681977259.316.png

681977259.317.png

681977259.318.png

681977259.319.png

681977259.321.png

681977259.322.png

681977259.323.png

681977259.324.png

681977259.325.png

681977259.326.png

681977259.327.png

681977259.328.png

681977259.329.png

681977259.330.png

681977259.332.png

681977259.333.png

681977259.334.png

681977259.335.png

681977259.336.png

681977259.337.png

681977259.338.png

681977259.339.png

681977259.340.png

681977259.341.png

681977259.343.png

681977259.344.png

681977259.345.png

681977259.346.png

681977259.347.png

681977259.348.png

681977259.349.png

681977259.350.png

681977259.351.png

681977259.352.png

681977259.354.png

681977259.355.png

681977259.356.png

681977259.357.png

681977259.358.png

681977259.359.png

681977259.360.png

681977259.361.png

681977259.362.png

681977259.363.png

681977259.365.png

681977259.366.png

681977259.367.png

681977259.368.png

681977259.369.png

681977259.370.png

681977259.371.png

681977259.372.png

681977259.373.png

681977259.374.png

681977259.376.png

681977259.377.png

681977259.378.png

681977259.379.png

681977259.380.png

681977259.381.png

681977259.382.png

681977259.383.png

681977259.384.png

681977259.385.png

681977259.387.png

681977259.388.png

681977259.389.png

681977259.390.png

681977259.391.png

681977259.392.png

681977259.393.png

681977259.394.png

681977259.395.png

681977259.396.png

681977259.398.png

681977259.399.png

681977259.400.png

681977259.401.png

681977259.402.png

681977259.403.png

681977259.404.png

681977259.405.png

681977259.406.png

681977259.407.png

681977259.409.png

681977259.410.png

681977259.411.png

681977259.412.png

681977259.413.png

681977259.414.png

681977259.415.png

681977259.416.png

681977259.417.png

681977259.418.png

681977259.420.png

681977259.421.png

681977259.422.png

681977259.423.png

681977259.424.png

681977259.425.png

681977259.426.png

681977259.427.png

681977259.428.png

681977259.429.png

681977259.431.png

681977259.432.png

681977259.433.png

681977259.434.png

681977259.435.png

681977259.436.png

681977259.437.png

681977259.438.png

681977259.439.png

681977259.440.png

681977259.442.png

681977259.443.png

681977259.444.png

681977259.445.png

681977259.446.png

681977259.447.png

681977259.448.png

681977259.449.png

681977259.450.png

681977259.451.png

681977259.453.png

681977259.454.png

681977259.455.png

681977259.456.png

681977259.457.png

681977259.458.png

681977259.459.png

681977259.460.png

681977259.461.png

681977259.462.png

681977259.464.png

681977259.465.png

681977259.466.png

681977259.467.png

681977259.468.png

681977259.469.png

681977259.470.png

681977259.471.png

681977259.472.png

681977259.473.png

681977259.475.png

681977259.476.png

681977259.477.png

681977259.478.png

681977259.479.png

681977259.480.png

681977259.481.png

681977259.482.png

681977259.483.png

681977259.484.png

681977259.486.png

681977259.487.png

681977259.488.png

681977259.489.png

681977259.490.png

681977259.491.png

681977259.492.png

681977259.493.png

681977259.494.png

681977259.495.png

681977259.497.png

681977259.498.png

681977259.499.png

681977259.500.png

681977259.501.png

681977259.502.png

681977259.503.png

681977259.504.png

681977259.505.png

681977259.506.png

681977259.508.png

681977259.509.png

681977259.510.png

681977259.511.png

681977259.512.png

681977259.513.png

681977259.514.png

681977259.515.png

681977259.516.png

681977259.517.png

681977259.519.png

681977259.520.png

681977259.521.png

681977259.522.png

681977259.523.png

681977259.524.png

681977259.525.png

681977259.526.png

681977259.527.png

681977259.528.png

681977259.530.png

681977259.531.png

681977259.532.png

681977259.533.png

681977259.534.png

681977259.535.png

681977259.536.png

681977259.537.png

681977259.538.png

681977259.539.png

681977259.541.png

681977259.542.png

681977259.543.png

681977259.544.png

681977259.545.png

681977259.546.png

681977259.547.png

681977259.548.png

681977259.549.png

681977259.550.png

681977259.553.png

681977259.554.png

681977259.555.png

681977259.556.png

681977259.557.png

681977259.558.png

681977259.559.png

681977259.560.png

681977259.561.png

681977259.562.png

681977259.564.png

681977259.565.png

681977259.566.png

681977259.567.png

681977259.568.png

681977259.569.png

681977259.570.png

681977259.571.png

681977259.572.png

681977259.573.png

681977259.575.png

681977259.576.png

681977259.577.png

681977259.578.png

681977259.579.png

681977259.580.png

681977259.581.png

681977259.582.png

681977259.583.png

681977259.584.png

681977259.586.png

681977259.587.png

681977259.588.png

681977259.589.png

681977259.590.png

681977259.591.png

681977259.592.png

681977259.593.png

681977259.594.png

681977259.595.png

681977259.597.png

681977259.598.png

681977259.599.png

681977259.600.png

681977259.601.png

681977259.602.png

681977259.603.png

681977259.604.png

681977259.605.png

681977259.606.png

681977259.608.png

681977259.609.png

681977259.610.png

681977259.611.png

681977259.612.png

681977259.613.png

681977259.614.png

681977259.615.png

681977259.616.png

681977259.617.png

681977259.619.png

681977259.620.png

681977259.621.png

681977259.622.png

681977259.623.png

681977259.624.png

681977259.625.png

681977259.626.png

681977259.627.png

681977259.628.png

681977259.630.png

681977259.631.png

681977259.632.png

681977259.633.png

681977259.634.png

681977259.635.png

681977259.636.png

681977259.637.png

681977259.638.png

681977259.639.png

681977259.641.png

681977259.642.png

681977259.643.png

681977259.644.png

681977259.645.png

681977259.646.png

681977259.647.png

681977259.648.png

681977259.649.png

681977259.650.png

681977259.652.png

681977259.653.png

681977259.654.png

681977259.655.png

681977259.656.png

681977259.657.png

681977259.658.png

681977259.659.png

681977259.660.png

681977259.661.png

681977259.664.png

681977259.665.png

681977259.666.png

681977259.667.png

681977259.668.png

681977259.669.png

681977259.670.png

681977259.671.png

681977259.672.png

681977259.673.png

681977259.674.png

681977259.675.png

681977259.676.png

681977259.677.png

681977259.678.png

681977259.679.png

681977259.680.png

681977259.681.png

681977259.682.png

681977259.683.png

681977259.685.png

681977259.686.png

681977259.687.png

681977259.688.png

681977259.689.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Pomiary oscyloskopowe okiem praktyka. cz. 1.pdf (2336 KB)
Pomiary oscyloskopowe okiem praktyka. cz. 2.pdf (3835 KB)
Pomiary oscyloskopowe okiem praktyka. cz. 3.pdf (573 KB)
Pomiary oscyloskopowe okiem praktyka. cz. 4.pdf (539 KB)
Pomiary oscyloskopowe okiem praktyka. cz. 5.pdf (1772 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin