Ich würde gerne wissen, wie Hersteller die Bandbreite durch Softwareoptionen in Oszilloskopen begrenzen? Wenn ich ein MSO mit 1 GS/s habe, aber z. B. nur 70 MHz von möglichen 200 MHz habe (per Softwareoption), tasten die digitalen Kanäle dann mit 1 GS/s ab oder sind sie ebenfalls verlangsamt? Ich lese immer von Bandbreiten-Upgrades, aber die Abtastrate scheint davon nicht betroffen zu sein. Ist das richtig? Und wie begrenzen Hersteller die Bandbreite? Nur indem die notwendige horizontale Skalierung nicht aktiviert wird oder wie funktioniert das?
Danke schön!
Sie sollten sich darüber im Klaren sein, dass Abtastrate (1 GS/s) und Bandbreite (70 MHz) verschiedene Dinge sind !!!
Sie sind insofern verwandt, als eine bestimmte Abtastrate die maximale Bandbreite der Signale diktiert, die genau abgetastet werden können. Dies wird durch die Nyquist-Frequenz festgelegt
Die Bandbreite des Oszilloskops wird meistens im Frontend des Oszilloskops begrenzt. Das Frontend ist der Eingangsverstärker einschließlich Schutzschaltungen und Bereichsumschaltung (die die Spannungsverstärkung des Frontends ändert). Möglicherweise ist auch ein Anti-Aliasing-Filter (ein Tiefpassfilter) vorhanden.
Eine Möglichkeit, die Bandbreite des Frontends per Software änderbar zu machen, besteht darin, einfach einen Kondensator ein- / auszuschalten. Dies geschieht im Rigol DS1054Z, wie Dave vom EEVBlog in diesem Video zeigt . Dieser Kondensator kann einfach Teil eines RC-Tiefpassfilters (des Anti-Aliasing-Filters!) sein, der die Bandbreite einstellt.
Es ist theoretisch möglich, die Abtastrate (auch) zu begrenzen und/oder eine Nachbearbeitung durchzuführen, um die Bandbreite zu begrenzen, aber dies kann zu Aliasing-Effekten führen und erfordert Rechenleistung. Das Schalten eines Kondensators ist viel, viel einfacher. Außerdem würde dies die Bandbreite des Oszilloskops auf die gleiche Weise begrenzen, wie es immer bei analogen Oszilloskopen der Fall ist. Sie können ein 100-MHz-Signal auf einem 70-MHz-Oszilloskop anzeigen, aber die 100 MHz werden gedämpft. Sie können also beispielsweise 1 Vpp messen, während das Signal in Wirklichkeit 1,5 Vpp beträgt.
Die Bandbreite wird durch einen Tiefpassfilter begrenzt. Es gibt einen Hardware-Tiefpassfilter, um Aliasing zu verhindern, wahrscheinlich mit seinem -3dB-Punkt bei 200 MHz. Dieser Tiefpassfilter muss alles über 500 MHz (der Nyquist-Frequenz) ausreichend dämpfen, um Aliasing zu verhindern. Die Abtastrate beträgt immer 1GSa/s. Dann gibt es einen Software-Tiefpassfilter, um die Bandbreite von -3 dB auf das zu begrenzen, was Sie gekauft haben.
Sie können immer noch Signale über 70 MHz sehen, sie sind nur gedämpft.
Moderne digitale Oszilloskope verfügen über mehrere grundlegende Blöcke, die Sondeneingangsdaten in einer Kette verarbeiten, bevor die Kurve angezeigt wird.
Front End – analoge Schaltung mit programmierbarer Dämpfung und Offsets usw. Je nach Verstärkungseinstellungen kann es eine etwas andere Bandbreite haben. Und "Bandbreite" ist ein dehnbares Konzept, die Übertragungsfunktion kann allmählich abnehmen, nicht nur "-3dB-Grenzwert", der später in der Verarbeitungskette korrigiert werden kann.
Abtast-/ADC-Einheit. In vielen Fällen tastet der ADC das Signal mit einer konstanten (und ziemlich hohen) Rate oberhalb der Nyquist-Frequenz des Anti-Aliasing-Filters des Frontends ab. Daher wird das Signal normalerweise überabgetastet. Die Rate der Datenspeicherung kann dabei jedoch "dezimiert" werden.
Datenspeicher (Speicher) für Rohdaten. Schnelle Speicher sind erforderlich, um den Eingangsstrom von der ADC-Einheit zu speichern.
Anzeigeeinheit.
Bevor die Daten angezeigt werden, verarbeiten moderne Oszilloskope das Signal digital. So können Sie die ungleichmäßige Eingangscharakteristik korrigieren, Interpolationen setzen, Skalen in alle Richtungen anpassen und verschiedene Messalgorithmen ausführen. Dies ist alles in Nachbearbeitungssoftware, um ein schönes Bild auf LCD zu bringen.
Es gibt also viele Möglichkeiten für Software/Firmware, grundlegende Eigenschaften des Umfangs zu ändern/erweitern, je nachdem, wie viel Sie bereit sind zu zahlen. Vor allem werden die "Software-Upgrades" bei der Konfiguration der Tiefe der Datenspeicherung verwendet. Bei Oszilloskopen ist der superschnelle Speicher möglicherweise bereits auf das Maximum gelötet, aber die Software aktiviert nur einen bestimmten Teil davon. Und um den vollen Speicher zu erhalten, müssen Sie möglicherweise eine spezielle Lizenz erwerben, um sie zu verwenden, und sie kann auf Ablaufbasis verkauft werden.
In Bezug auf Bandbreiten-„Upgrades“ verfügt das Oszilloskop, wenn das softwarebasierte „Upgrade“ angeboten wird, über ein Front-End mit vollem Funktionsumfang, das die höchsten beworbenen Parameter erfüllt. Analoge Schaltungen guter Qualität im Hoch-MHz-Bereich sind jedoch teuer. Hersteller von Analog-Digital-Komponenten haben ihre ICs normalerweise in verschiedene Klassen eingeteilt, und die Preise variieren erheblich. Es ist möglich, dass die billigere Version eines Oszilloskops die heruntergefahrenen Front-End-Komponenten hat, die nur durch Aufrüsten des Hardwaremoduls aufgerüstet werden können.
Es gibt mehrere Methoden, die verwendet werden können:
Die Wahl liegt wirklich beim Entwickler. Normalerweise gibt es andere hardwarebasierte Einschränkungen, wie z. B. Filterbandbreite und ADC-Klasse.
Da DSOs nicht alle gleich sind, können ADCs bis zu 10 Gs/s haben, um eine hohe Auflösung mit verschiedenen Speicherkapazitäten und Verhältnissen von Abtastrate zu Zeitauflösung zu unterstützen, um hochauflösende vertikale Spuren zu unterstützen. Offensichtlich ist das Verhältnis 2: 1 min. für die Nyquist-Grundlagenerfassung, aber Signale haben eine vertikale Auflösung, die N Bits umfassen kann, und daher muss dieses Verhältnis für genaue Messungen > = 10 bis xxx sein.
Wie begrenzen Hersteller die Bandbreite per Software
Möglicherweise ein verschlüsselter Parameter, um das Attribut für den maximalen PLL-Multiplikatorwert und eine Vielzahl anderer damit verbundener Parameter zu definieren.
Spannungsspitze