Servers » TechTalk » Digitale oscilloscoop
De digitale oscilloscopen komen hier aan bod, met het verschil tussen de DSO en de DPO.
-

-


Skoopbeeld (standaard analoge oscilloscoop)


Skoopbeeld digitale oscilloscoop


Verschijning van een foutief beeld


De digitale skoop kan geen omhullende correct weergeven


Een analoge oscilloscoop heeft dit probleem niet

Wij zijn aanbeland bij de digitale oscilloscopen, die een LCD scherm gebruiken in plaats van de beeldbuis. De beeldbuis moet noodgedwongen lang zijn vanwege de electrostatische afbuiging, de enige afbuiging die toegepast kan worden bij oscilloscopen. De analoge oscilloscopen (eerste deel) worden hier besproken.


Beeld 2 rechts:
De skoop waarvan je het beeld rechts zie was een zeer duur toestel in die tijd (het was een nieuw produkt), maar de specificaties waren eigenlijk niet zo goed.

Gevoeligheid 10V/divisie, 50µs/divisie, de frekwentie van het signaal bedraagt 10kHz.


De eerste digitale oscilloscopen worden ingezet omdat ze draagbaar zijn, niet vanwege hun goede eigenschappen (in tegendeel!). Als je het beeld van de analoge oscilloscoop vergelijkt met het beeld van de digitale skoop dan merk je dat de digitale versie niet in staat is de fijne signaaldetails weer te geven. De overshoot in het midden is nagenoeg verdwenen.

Deze oscilloscopen hadden een lage samplingsnelheid, typisch 1MHz, daarmee kon je signalen van maximaal 100kHz bekijken, en daarbij gingen fijne signaaldetails verloren.

Gebruikt men de sin(x)/x interpolatie dan kan men signalen weergeven tot 350kHz (met dezelfde samplingfrekwentie), maar hier ook zijn fijne details niet aanwezig.

Maar men kan signalen analyseren waarvan de frekwentie hoger ligt dan de samplingfrekwentie als de ingangskringen voor de ADC een voldoende bandbreedte hebben, de processor daarop voorzien is en het signaal repetitief is. De skoop gaat een sample nemen bij iedere synchronisatiepuls, maar gaat iedere sample een beetje later nemen.

Veronderstel dat we een videosignaal willen tonen (met een bandbreedte van 5MHz) met onze skoop met zijn samplingfrekwentie van 1MHz. We willen één lijn analyseren (een lijn duurt 64µs), de herhalingsfrekwentie is dus 15.625Hz.

De digitale skoop zal één sample nemen per lijn (dit vormt geen probleem met de herhalingsfrekwentie van 15.625Hz), maar iedere sample wordt 0.064µs in de tijd verschoven. Na 1000 samples hebben we een volledige lijn gedigitaliseerd. Daardoor duurt het digitaliseren hier ongeveer 15ms.

Met duizend samples per lijn van 64µs halen we een virtuele samplingfrekwentie van 15MHz met een effektieve samplingfrekwentie van 15.469Hz. De samplingfrekwentie van 15MHz is juist voldoende om een videosignaal weer te geven. Dergelijke oscilloscopen worden DSO (Digital Sampling Oscilloscope) genoemd.

Deze samplingmethode kan dus signalen met een hogere frekwentie dan de samplingrate weergeven, maar transients (spanningspieken) kunnen niet opgenomen worden.


Beeld 3 rechts:
De sampling kan een foutief beeld doen verschijnen als men een lagere frekwentie gebruikt. Dit is een heel storend verschijnsel dat analoge oscilloscopen niet hebben: in dit geval tont de analoge skoop de omhullende.

We hebben hier 20ms/divisie (42ms voor een periode volgens de markers), wat neerkomt op een herhalingsfrekwentie van ... 23.8Hz. Het is in de praktijk onmogelijk om de echte frekwentie te onderscheiden van de valse frekwentie. Dit is een probleem met alle DSO's (basis digitale oscilloscopen).

Beeld 4 rechts:
Dit is één van de problemen van de digitale oscilloscoop (DSO): de skoop kan geen correcte omhullende tonen (bijvoorbeeld de signaalmodulatie). De skoop voert een omzetting uit en stuurt direct het resultaat naar het scherm, waar de pixel op de juiste positie geschreven wordt.

De klassieke analoge oscilloscoop voert een automatische integratie: iedere doorgang van de spot versterkt een beetje het beeld, zodat uiteindelijk de omhullende van het signaal ontstaat dankzij de persistentie van het beeld op de fosforlaag.


Zonder mogelijkheid om de omhullende correct te toen verschijnen kunnen bepaalde karacteristieke skoopbeelden niet getoond worden, zoals de modulatietrapeze van een AM zender (XY modus) of de modulatiediepte bij een 1kHz audiosignaal (klassieke tijdsbasis gesynchroniseerd op de 1kHz).


Digital Phosphor Oscilloscope

Dit probleem kan opgelost worden door de DPO toestellen (digital phosphor oscilloscope). Het gedigitaliseerd signaal wordt hier niet direct naar het scherm geschreven, maar naar een geheugen bestaande uit talrijke cellen (evenveel cellen als er pixels op het scherm zijn). Iedere keer dat een cel "geraakt" wordt, wordt zijn waarde een beetje verhoogd.

Op regelmatige tijdstippen wordt het display ververst gebaseerd op de waarde van de geheugencellen. Het scherm moet de waarde van iedere cel kunnen weergeven, ofwel met grijstinten ofwel met valse kleuren. Men kan de persistentie van het beeld instellen, bijvoorbeeld een lineaire signaaldaling (in plaats van een logaritmische daling) en de tijd die nodis is veranderen.

De transients (die op een DSO niet verschijnen) kunnen hier in een andere kleur weergegeven worden en zelfs bewaard worden.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's