Oszilloskop mit FFT oder Spektrumanalysator?

Um es einfach zu beantworten: Ein Oszilloskop ist ein unverzichtbares Werkzeug für jedes Elektroniklabor, ein SA im Allgemeinen nicht (es sei denn, Sie sind ein HF-Ingenieur, und selbst dann benötigen Sie ein gutes Oszilloskop) und für eine gute Qualität im Vergleich viel teurer ( obwohl Rigol gerade einige ziemlich leistungsstarke SAs zu anständigen Preisen für Oszilloskope herausgebracht hat)
Die FFT-Funktion auf Ihrem durchschnittlichen DSO reicht für die meisten Arbeiten aus, es sei denn, Ihr interessierender Frequenzbereich ist z. , dann ist das DSO das Mittel der Wahl.

Grundsätzlich macht der eine Amplitude versus Zeit (Oszilloskop) und der andere Amplitude versus Frequenz (SA).

Oszilloskop-Beispiel:
Angenommen, Sie haben ein digitales Signal, das zeitweise funktioniert, Sie könnten das Oszilloskop überprüfen und nach Über-/Unterschreitung, Klingeln, Rauschen, Störungen usw. suchen.

(einfaches) SA-Beispiel: Angenommen, Sie haben ein Signal und möchten die harmonischen Komponenten davon überprüfen. Sie können auf dem SA-Bildschirm nach Harmonischen suchen (z. B. sollte eine reine Sinuswelle nur eine einzelne Spitze auf dem Bildschirm sein). seine Frequenz, eine Rechteckwelle wäre eine abnehmende Reihe von ungeraden Harmonischen)

Rechteckwelle auf einem Spektrumanalysator:

Das gleiche Signal auf einem Oszilloskop würde so aussehen:

Ein Oszilloskop mit FFT-Funktion verwendet eine eingebaute mathematische Analyse der gespeicherten Wellenform, um den Frequenzinhalt und die Amplitude des Signals zu berechnen. Es wird auf dem Bildschirm als Frequenz-Amplituden-Diagramm angezeigt - genau wie ein Spektrumanalysator.

Ein „echter“ analoger Spektrumanalysator misst tatsächlich die Amplitude bei jeder Frequenz (Stufen) aus dem Signal und muss keine anderen Berechnungen an der gemessenen Amplitude durchführen als die, die erforderlich sind, um die Messwerte genau auf dem Bildschirm anzuzeigen.

Es stimmt, dass viele Oszilloskope eine FFT-Funktion bieten – aber wenn Sie kein neues, teures Oszilloskop verwenden, ist die resultierende Anzeige eher ein Anhaltspunkt, als dass sie einem echten Spektrumanalysator entspricht.

Abgesehen davon bietet die neuere Generation kombinierter digitaler Instrumente wirklich die gleichen Spektrumanalyseergebnisse und Oszilloskopmessungen wie Einzelaufgaben-Instrumente. Sie sind jedoch nicht billig, aber insofern nützlich, als der Frequenz-/Analoginhalt mit der Wellenform des digitalen Oszilloskops synchronisiert werden kann, um die Signale zu identifizieren, die HF-bezogene Probleme oder EMV verursachen.

Oszilloskope sind in der Regel jetzt digital oder DSO und können je nach Spezifikationen, Leistung und Bandbreite für 50 bis 5.000 US-Dollar gekauft werden. Sie können an USB-, IEEE488-, PCI- und viele andere Ports angeschlossen werden. Diese bieten Speicherplatz für sich wiederholende und 1-Schuss-Wellenformen und mathematische Funktionen.

Spektrumanalysatoren messen die spektrale Dichte und digitale SAs verwenden FFT zur Berechnung des Spektrums, während HF-SAs wie ein TV-Tuner mit doppelter oder dreifacher Umwandlung gewobbeltes Scannen verwenden, jedoch mit sehr präzisen Vorverstärkern, Filtern und Log-Konvertern, da Messungen bequemer sind, um einen großen Dynamikbereich wie z als 100dB. Sie werden für seismische, Audio-, mechanische Lageranalysatoren in großen Turbinen, Radio, Mikrowelle, optisches Spektrum und mehr verwendet. Sie können nützlich sein, um Bode-Diagramme, Filterdiagramme, HF-Emanationstests, Funktests, Antennendesign, Radar, Mobilfunkdesign und Testverifizierung durchzuführen.

Es gibt buchstäblich Tausende von verschiedenen Anwendungen für Spektrumanalysatoren außer für Funkingenieure in allen Bereichen der Industrie, wo Ingenieure das Spektrum in einem bestimmten Gerät analysieren müssen, sei es mechanisch, optisch oder elektrisch. Ich kenne einen Verwandten aus der Familie, der Gigawatt-GE-Turbinen in Japan auf Oberwellen von Lagern analysiert, die ein starker Indikator für Produktqualität und Alterungsfaktoren sind.

Netzwerkanalysatoren sind sogar noch präziser als SAs und verfügen über eingebaute Tracking-Generatoren mit zwei Eingängen, sodass eine Übertragungsfunktion gemessen werden kann. Sie sind in weiten Frequenzbereichen erhältlich und können zur Messung des Phasenabstands in SMPS für Stabilitätstests oder PLL-Tests oder Einfügungsdämpfung, Rückflussdämpfung, SMith-Diagramme usw. verwendet werden und können von 0,1 bis 50 GHz oder a bis zu 0,1 dB genau sein Unterbereich von Interesse wie 0 ~ 1 MHz Diese können jeweils 100.000 $ kosten. HP und Anritsu sind die beiden Top-Anbieter in Amerika.

Aber für reines Audio gibt es kostenlose Software-Tools zur Anzeige von Audiosignalen und zur Spektrumanalyse über MIC, Line IN oder internes Audio.

zB Audacity ist ein Programm. Ich habe noch die alte Cool Edit Pro 2. Version. Wellenform mit freundlicher Genehmigung von AC-DC (Hell's Bells)

Der Unterschied besteht darin, dass der Spektrumanalysator über ein Mischer-Frontend verfügt, mit dem er den abgehörten Frequenzbereich verschieben kann, während ein Oszilloskop am unteren Ende fixiert bleibt.

Dadurch ist es möglich, Signale mit höheren Frequenzen zu sehen, und gleichzeitig werden Signale außerhalb des betrachteten Bereichs herausgefiltert, sodass Sie den ADC-Prescaler für eine bessere Auflösung anpassen können.

Auf der anderen Seite mögen Mixer DC überhaupt nicht, so dass Sie bei normaler EE-Arbeit auch keinen Spektrumanalysator anstelle eines Oszilloskops verwenden können.

Gegenwärtige Spektrumanalysatoren (SA) sind selten vollständig durchstimmbar. Die meisten führen FFT- und Stitch-Kanäle zusammen, um eine Frequenzspanne zu bilden.

Abgesehen davon werden bei einer Klasse moderner SA-Messungen wie der Vektorsignalanalyse keine Kanäle zusammengefügt, sondern die gesamten Kanäle basierend auf der ZF-Abtastrate gemessen. Die Analysebandbreite, die normalerweise bei etwa [ZF-Abtastrate/1,25] liegt, beträgt bis zu 1 GHz für die High-End-SA – Keysight UXA .

Nicht erschöpfend in Bezug auf Umfang und Spektrum

1. Scope digitalisiert vom Basisband bis zum gewünschten Frequenzbereich. SA die HF-Signale herunterkonvertieren und auf ZF digitalisieren
2. In der Lage zu sein, bei IF zu digitalisieren, ermöglicht SA eine bessere vertikale Auflösung. Die vertikale Auflösung eines Oszilloskops beträgt meistens 8 Bit, während SA bis zu 14 Bit beträgt. (Designer von Digitalisierern tauschen Abtastrate mit vertikaler Auflösung)
3. Ein Oszilloskop ist für die Zeitbereichsanalyse nützlich. Ein Spektrum ist besser für die Frequenzbereichsanalyse. SA mit einer besseren vertikalen Auflösung hat eine bessere Leistung im S/N-Verhältnis, was es einem ermöglicht, ein Signal bei einem sehr niedrigen Leistungspegel zu sehen. Während das Oszilloskop mit einer höheren Abtastrate eine bessere Zeitauflösung bestimmter Arten von Messungen wie der Anstiegszeit ermöglicht.
4. Ein Bereich kann mehr als ein Port sein, während SA ein Port ist. Daher ist ein Oszilloskop in der Lage, einen Mehrkanal-Zeitbereichsvergleich wie Phase, Impulsanstiegszeit usw. durchzuführen

Oben: Oszilloskop zur Messung von Mehrkanalimpulsen

Es wurden oben einige korrekte Unterschiede erwähnt, ich werde versuchen, sie zu systematisieren:

1) Bandbreite (die Bandbreite des Oszilloskops ist normalerweise größer, aber das Arbeitsband kann nicht verschoben werden). Das heißt, Oszilloskop-Modi sind beispielsweise: 0-1 kHz, 0-10 kHz, 0-50 kHz, 0-250 kHz, 0-500 kHz, 0-2 MHz, 0-20 MHz, 0-100 MHz Signale mit einer maximalen Abtastrate von 500 MSamp/s. Wenn man sich FFT ansieht, sieht man nur dieses 0-100-MHz-Band. Der Spektrumanalysator kann eine schmalere Bandbreite haben, aber er kann über die Frequenzskala rollen: dh zum Beispiel Bandbreite 40 MHz, Abtastfrequenz 200 MSamp/s und Arbeitsfrequenzen: 0–6,3 GHz. Dh Modi des Spektrumanalysators sind: 0-40MHz, 10-50MHz, 20-60MHz, 30-70MHz....6260..6300MHz. So kann man sehen, dass SA im Oszilloskop einen abstimmbaren Bandfilter anstelle eines Anti-Aliasing-LPF hat.

2) Dynamikbereich. ADC eines Spektrumanalysators hat eine viel bessere Auflösung.

3) Der Spektrumanalysator hat einen rauscharmen Verstärker, das Oszilloskop hat ihn nicht. Der rauscharme Verstärker ist ein spezieller Hochfrequenzverstärker, der in einem großen Frequenzbereich arbeitet und dem Signal ein sehr geringes Rauschen hinzufügt.

4) Oszilloskop und Spektrumanalysator haben unterschiedliche Möglichkeiten, Trigger einzurichten. Das Oszilloskop orientiert sich an einer Signalform im Zeitbereich, SA orientiert sich an der Erfassung bestimmter Formen im Frequenzbereich.

5) Das Oszilloskop kann keine Signale demodulieren, ein Spektrumanalysator kann dies normalerweise (weil es praktisch ein SDR-Empfänger ist).

Zusammenfassend: Ein Oszilloskop ist ein extrabreitbandiges Millivoltmeter. Spektrumanalysator ist ein ziemlich schmalbandiger Empfänger, dessen Hauptziel es ist, Funkwellen mit möglichst geringem Verlust und Rauschen in das Basisbandsignal (I- und Q-Komponenten) umzuwandeln.

Eine weitere Anwendung für einen Spektrumanalysator ist die Suche nach Störquellen. Handhelds der neuesten Generation machen dies auch viel einfacher. Beispielsweise können diese Instrumente zusätzlich zu den Spektrogramm- und Standard-Spektrumanalysatormessungen störungsspezifische Messungen wie Träger/Rauschen (C/N) und Träger/Interferenz (C/I) durchführen. Eine Trace-Mathematik (Diff-Modus) kann Ihnen helfen, Störsignale zu finden, zu überwachen und zu charakterisieren. Eine weitere Funktion ist die Möglichkeit, das Spektrum über einen bestimmten Zeitraum aufzuzeichnen. Auf diese Weise können Sie intermittierende Fehler und Frequenzschwankungen im Laufe der Zeit finden. Tolle Funktion. Ich persönlich würde beides nehmen: Scope + SA. Es macht Ihre Bank nur langfristig nützlicher.