Zaloguj się
Wszystkie
19 lutego 2025
53
Computer Controls Sp. z o.o.
Oscyloskopy czasu rzeczywistego
Oscyloskop czasu rzeczywistego to zaawansowane narzędzie pomiarowe, które umożliwia obserwację i analizę sygnałów elektrycznych poprzez rejestrację całego przebiegu sygnału w czasie rzeczywistym. Częstotliwość próbkowania określa odstępy między próbkami, a głębokość pamięci – liczbę punktów, które będą wyświetlane bądź rejestrowane w pamięci urządzenia.
Aby dokładnie uchwycić dowolny przebieg (w tym także nieokresowy), częstotliwość próbkowania powinna znacznie przewyższać częstotliwość badanego sygnału. Teoretycznie powinna ona wynosić co najmniej dwukrotność najwyższej użytecznej składowej częstotliwościowej sygnału, aby móc precyzyjnie uchwycić jego przebieg i wiernie go odwzorować. W praktyce pasmo musi być zwykle kilkukrotnie szersze niż podstawowa częstoliwość przebiegu – dotyczy to zwłaszcza badania sygnałów na liniach cyfrowych (np. USB).
Oscyloskopy czasu rzeczywistego (RTO – ang. Real-Time Osciloscopes) zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić wystarczająco wysoką częstotliwość próbkowania, pozwalającą na przechwytywanie sygnałów przejściowych i niepowtarzalnych zaburzeń w określonym przez producenta urządzenia paśmie analogowym. Kolejną cechą oscyloskopu czasu rzeczywistego jest możliwość uchwycenia rejestrowanego ciągle sygnału za pomocą jednokrotnie wyzwolonej akwizycji. Użytkownik ma możliwość przesuwania i powiększania dowolnego, interesującego go zdarzenia. Oscyloskopy czasu rzeczywistego nadają się również do analizy sygnałów występujących rzadko lub tylko jednorazowo.
Każde urządzenie z omawianej grupy zapisuje sygnał w postaci cyfrowej w czasie rzeczywistym. Próbkuje go na tyle szybko, aby dokładnie uchwycić i wyświetlić sygnał. Innymi słowy, każdy punkt danych prezentowany na wyświetlaczu jest próbkowany bezpośrednio po poprzednim punkcie.
Oscyloskopy czasu rzeczywistego określane są także jako DSO (oscyloskopy cyfrowe) lub MSO (oscyloskopy sygnałów mieszanych) i stanowią obecnie najczęściej spotykane oscyloskopy na rynku. DSO (Digital Storage Oscilloscope) to oscyloskopy rejestrujące sygnały i przechowujące je w pamięci, natomiast MSO (Mixed Signal Oscilloscope) stanowią ich rozszerzenie o dodatkowe, kanały do akwizycji sygnałów na liniach cyfrowych. Mogą pracować w pasmach od kilku MHz do kilkudziesięciu GHz, a ich ceny wahają się od kilkuset dolarów nawet do setek tysięcy dolarów.
Oscyloskopy samplingowe
Oscyloskopy samplingowe oferują szerokość pasma sięgającą kilkudziesięciu GHz. Są one wykorzystywane głównie do analizy szybkich magistral szeregowych oraz urządzeń optycznych. W miarę wzrostu szerokości pasma oscyloskopy samplingowe i oscyloskopy czasu rzeczywistego zaczynają się pokrywać w kilku obszarach zastosowań.
Oscyloskopy samplingowe umożliwiają jednak pomiary szybko zmieniających się sygnałów w pasmach o bardzo wysokich częstotliwościach. Ich ograniczeniem jest możliwość obserwacji jedynie powtarzalnych przebiegów sygnałów. Urządzenia te pobierają próbki napięcia sygnału wejściowego i zapamiętują je. Przy każdym kolejnym sygnale bramka wejściowa otwiera się na bardzo krótki czas, z pewnym deterministycznym przesunięciem w czasie (rysunek 1). Rekonstrukcja sygnału wejściowego odbywa się na podstawie zestawienia próbek z kolejnych akwizycji. Do podstawowych cech tej technologii można zatem zaliczyć wielokrotne przechwytywanie pojedynczych wartości napięcia w różnych momentach. Do dokładnego odtworzenia przebiegu wymagana jest zatem powtarzalność wzorca sygnału – w przeciwnym wypadku zrekonstruowany przebieg będzie zawierał niemożliwe do usunięcia artefakty.
Wyzwalanie jest ustawiane stosownie do charakterystyki badanych sygnałów, a gdy spełniony zostanie pierwszy warunek wyzwalania, oscyloskop próbkujący przechwytuje zestaw niesąsiadujących ze sobą próbek w określonym przedziale czasu. Następnie oscyloskop opóźnia punkt wyzwalania i rozpoczyna gromadzenie kolejnego zestawu próbek, umieszczając punkty na wyświetlaczu wraz z pierwszym zestawem próbek na zasadzie przeplotu. Powtarzanie tej operacji odtwarza kształt powtarzalnego sygnału.
Zastosowania praktyczne
Jedną z kluczowych zalet oscyloskopów czasu rzeczywistego jest ich zdolność do dekodowania i testowania wielu protokołów komunikacyjnych oraz standardów. Do kategorii oscyloskopów czasu rzeczywistego należy m.in. seria Keysight InfiniiVision. Z kolei oscyloskopy czasu rzeczywistego Infiniium firmy Keysight wyposażone są w oprogramowanie umożliwiające dekodowanie, debugowanie i testowanie zgodności z wieloma współczesnymi protokołami komunikacyjnymi, takimi jak najnowsze generacje USB, DDR i PCI Express, które są kluczowe dla branży zaawansowanych systemów wbudowanych. Znajdują swoje zastosowanie przy diagnostyce elektroniki, w urządzeniach IoT, w badaniach urządzeń zasilających, w telekomunikacji czy branży automotive.
Oscyloskopy samplingowe w nomenklaturze firmy Keysight nazywane są analizatorami komunikacji cyfrowej, co podkreśla ich zdolność do charakteryzowania sygnałów cyfrowych o wysokiej prędkości, używanych w centrach danych i systemach telekomunikacyjnych. Seria Keysight DCA to urządzenia przeznaczone głównie do analizy sygnałów o bardzo wysokiej częstotliwości, oferujące najwyższą w branży dokładność pomiarów, niezbędną dla zaawansowanych projektów cyfrowych.
Podsumowanie
Zarówno oscyloskopy czasu rzeczywistego, jak i oscyloskopy samplingowe oferują unikalne korzyści, które okazują się niezastąpione w określonych obszarach aplikacyjnych. Zrozumienie ich charakterystyki oraz zastosowań pozwala na dokonanie najlepszego wyboru technologicznego, który zapewni dokładne i efektywne pomiary. Oscyloskopy czasu rzeczywistego są bardziej uniwersalne i sprawdzają się w szerokim zakresie zastosowań, takich jak między innymi testowanie i dekodowanie współczesnych protokołów komunikacyjnych. Z kolei oscyloskopy samplingowe są dedykowane do bardziej specyficznych zadań, np. do celów analizy sygnałów o wysokiej częstotliwości w systemach telekomunikacyjnych.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
