elektronika
edukacja
Częstotliwość próbkowania
20 marca 2020
Częstotliwość próbkowania oscyloskopu to liczba próbek, które oscyloskop może pobrać na sekundę. Częstotliwość próbkowania mierzy się w próbkach na sekundę [Sa/s].
Zaleca się, aby oscyloskop miał częstotliwość próbkowania co najmniej 2,5 razy większą niż jego pasmo. Jednak idealnie częstotliwość próbkowania powinna być 3 razy większa niż pasmo. Należy zachować ostrożność podczas oceny częstotliwości próbkowania oscyloskopu które podaje producent. Producenci zazwyczaj określają maksymalną częstotliwość próbkowania, którą oscyloskop może osiągnąć, a czasami ta maksymalna częstotliwość jest możliwa tylko wtedy, gdy używany jest jeden lub dwa kanały. Jeśli jednocześnie używanych jest więcej kanałów, częstotliwość próbkowania może się zmniejszyć. Dlatego mądrze jest sprawdzić, z ilu kanałów można korzystać, jednocześnie zachowując określoną maksymalną częstotliwość próbkowania.
Jeśli częstotliwość próbkowania oscyloskopu jest zbyt niska, sygnał widoczny na oscyloskopie może nie być bardzo dokładny. Jako przykład załóżmy, że próbujesz wyświetlić przebieg, ale częstotliwość próbkowania daje tylko dwa punkty na okres (Rysunek 1). Rozważmy teraz ten sam przebieg, ale ze zwiększoną częstotliwością próbkowania, która próbkuje siedem razy na okres (ryc. 2). Oczywiste jest, że im większa liczba próbek na sekundę, tym wyraźniejszy i dokładniejszy jest wyświetlany przebieg. Gdybyśmy nadal zwiększali częstotliwość próbkowania kształtu fali w tym przykładzie, próbkowane punkty ostatecznie wyglądałyby prawie nieprzerwanie. W rzeczywistości oscyloskopy zwykle używają interpolacji sin (x) / x do uzupełnienia sygnału między próbkowanymi punktami.
Rysunek 1 Częstotliwość próbkowania zbyt niska
Rysunek 2 Częstotliwość próbkowania poprawna
Prosta lekcja z częstotliwością próbkowania polega na tym, że im więcej, tym lepiej. Ale metoda osiągnięcia tak wysokiej częstotliwości próbkowania może faktycznie zniekształcić sygnał. Czy wiesz dokładnie, jak Twój oscyloskop osiąga tak wysoką częstotliwość próbkowania? To może mieć ogromną różnicę w pomiarach.
Aby osiągnąć wysoką częstotliwość próbkowania, niektórzy dostawcy zakresów używają 2 lub więcej ADC (przetworników analogowo-cyfrowych). Zsynchronizowane ADC muszą mieć takie samo wzmocnienie pionowe, przesunięcie i odpowiedź częstotliwościową. Jeśli te wymagania dotyczące przeplatania nie są spełnione, zegary opóźnienia fazowego nie zostaną wyrównane, co spowoduje niespójne odstępy między próbkami. Niewłaściwie ustawione zegary powodują pobieranie próbek w różnych odstępach czasu. Problem o którym mowa to Interleave Distortion. Podobnie jak zniekształcony sygnał o zbyt niskiej częstotliwości próbkowania, wszelkie pomiary dokonywane na takim sygnale będą całkowicie niedokładne. Tak więc w tym przypadku wyższa częstotliwość próbkowania powoduje mniej dokładny przebieg.
Podsumowując, zawsze zachowaj ostrożność, pracując z niskimi i wysokimi częstotliwościami próbkowania. Jest to kluczowa specyfikacja do monitorowania podczas wykonywania pomiarów. Pamiętaj, że częstotliwość próbkowania może się zmieniać automatycznie podczas dostosowywania ustawień podstawy czasu, więc upewnij się, że korzystasz z odpowiednich ustawień pomiarów, które musisz wykonać.
Kluczowe rzeczy do zapamiętania na temat częstotliwości próbkowania podczas testowania to:
1. Częstotliwość próbkowania odnosi się do częstotliwości, z jaką oscyloskop może zbierać punkty danych, wyrażanych w próbkach/samplach na sekundę [Sa/s]
2. Zbyt niska częstotliwość próbkowania może powodować zniekształcenie i zniekształcanie pomiarów
3. Na koniec, ADC z przeplotem przedstawi imponującą specyfikację częstotliwości próbkowania; jeśli jednak nie zostaną odpowiednio zsynchronizowane, ta metoda może zniekształcić sygnał.
Częstotliwość próbkowania jest czymś więcej niż tylko wewnętrznym działaniem oscyloskopu. Ma to ogromny wpływ na przebieg, który widzisz. Częstotliwość próbkowania określa, czy widzisz dokładną reprezentację sygnału, czy sygnał zniekształcony.
Jako inżynier tworzący nowe projekty cyfrowe w świecie coraz szybszych prędkości przesyłu danych i precyzyjnych urządzeń, nie ma miejsca na niepotrzebne opóźnienia programistyczne. Nie pozwól, aby wewnętrzne błędy twojego oscyloskopu wpłynęły na twoje pomiary.
Zaleca się, aby oscyloskop miał częstotliwość próbkowania co najmniej 2,5 razy większą niż jego pasmo. Jednak idealnie częstotliwość próbkowania powinna być 3 razy większa niż pasmo. Należy zachować ostrożność podczas oceny częstotliwości próbkowania oscyloskopu które podaje producent. Producenci zazwyczaj określają maksymalną częstotliwość próbkowania, którą oscyloskop może osiągnąć, a czasami ta maksymalna częstotliwość jest możliwa tylko wtedy, gdy używany jest jeden lub dwa kanały. Jeśli jednocześnie używanych jest więcej kanałów, częstotliwość próbkowania może się zmniejszyć. Dlatego mądrze jest sprawdzić, z ilu kanałów można korzystać, jednocześnie zachowując określoną maksymalną częstotliwość próbkowania.
Jeśli częstotliwość próbkowania oscyloskopu jest zbyt niska, sygnał widoczny na oscyloskopie może nie być bardzo dokładny. Jako przykład załóżmy, że próbujesz wyświetlić przebieg, ale częstotliwość próbkowania daje tylko dwa punkty na okres (Rysunek 1). Rozważmy teraz ten sam przebieg, ale ze zwiększoną częstotliwością próbkowania, która próbkuje siedem razy na okres (ryc. 2). Oczywiste jest, że im większa liczba próbek na sekundę, tym wyraźniejszy i dokładniejszy jest wyświetlany przebieg. Gdybyśmy nadal zwiększali częstotliwość próbkowania kształtu fali w tym przykładzie, próbkowane punkty ostatecznie wyglądałyby prawie nieprzerwanie. W rzeczywistości oscyloskopy zwykle używają interpolacji sin (x) / x do uzupełnienia sygnału między próbkowanymi punktami.
Rysunek 1 Częstotliwość próbkowania zbyt niska
Rysunek 2 Częstotliwość próbkowania poprawna
Prosta lekcja z częstotliwością próbkowania polega na tym, że im więcej, tym lepiej. Ale metoda osiągnięcia tak wysokiej częstotliwości próbkowania może faktycznie zniekształcić sygnał. Czy wiesz dokładnie, jak Twój oscyloskop osiąga tak wysoką częstotliwość próbkowania? To może mieć ogromną różnicę w pomiarach.
Aby osiągnąć wysoką częstotliwość próbkowania, niektórzy dostawcy zakresów używają 2 lub więcej ADC (przetworników analogowo-cyfrowych). Zsynchronizowane ADC muszą mieć takie samo wzmocnienie pionowe, przesunięcie i odpowiedź częstotliwościową. Jeśli te wymagania dotyczące przeplatania nie są spełnione, zegary opóźnienia fazowego nie zostaną wyrównane, co spowoduje niespójne odstępy między próbkami. Niewłaściwie ustawione zegary powodują pobieranie próbek w różnych odstępach czasu. Problem o którym mowa to Interleave Distortion. Podobnie jak zniekształcony sygnał o zbyt niskiej częstotliwości próbkowania, wszelkie pomiary dokonywane na takim sygnale będą całkowicie niedokładne. Tak więc w tym przypadku wyższa częstotliwość próbkowania powoduje mniej dokładny przebieg.
Podsumowując, zawsze zachowaj ostrożność, pracując z niskimi i wysokimi częstotliwościami próbkowania. Jest to kluczowa specyfikacja do monitorowania podczas wykonywania pomiarów. Pamiętaj, że częstotliwość próbkowania może się zmieniać automatycznie podczas dostosowywania ustawień podstawy czasu, więc upewnij się, że korzystasz z odpowiednich ustawień pomiarów, które musisz wykonać.
Kluczowe rzeczy do zapamiętania na temat częstotliwości próbkowania podczas testowania to:
1. Częstotliwość próbkowania odnosi się do częstotliwości, z jaką oscyloskop może zbierać punkty danych, wyrażanych w próbkach/samplach na sekundę [Sa/s]
2. Zbyt niska częstotliwość próbkowania może powodować zniekształcenie i zniekształcanie pomiarów
3. Na koniec, ADC z przeplotem przedstawi imponującą specyfikację częstotliwości próbkowania; jeśli jednak nie zostaną odpowiednio zsynchronizowane, ta metoda może zniekształcić sygnał.
Częstotliwość próbkowania jest czymś więcej niż tylko wewnętrznym działaniem oscyloskopu. Ma to ogromny wpływ na przebieg, który widzisz. Częstotliwość próbkowania określa, czy widzisz dokładną reprezentację sygnału, czy sygnał zniekształcony.
Jako inżynier tworzący nowe projekty cyfrowe w świecie coraz szybszych prędkości przesyłu danych i precyzyjnych urządzeń, nie ma miejsca na niepotrzebne opóźnienia programistyczne. Nie pozwól, aby wewnętrzne błędy twojego oscyloskopu wpłynęły na twoje pomiary.