Hvorfor er den målte amplituden mindre enn den virkelige verdien?

Hvorfor er den målte amplituden mindre enn den virkelige verdien?

Prøv en liten test. Bruk din100 MHz oscilloskopfor å måle en 100MHz, 3,3V amplitudebølgeform. Den målte amplituden er ikke nøyaktig. Dette problemet refererer til båndbredden tiloscilloskop.

Hva er båndbredde?

Båndbredde er en viktig parameter for et oscilloskop, men hva er båndbredde? Båndbredde refererer til den analoge båndbredden til den analoge frontenden av oscilloskopet, og bestemmer direkte oscilloskopets signalmåleevne. Nærmere bestemt er oscilloskopets båndbredde den høyeste frekvensen når amplituden til sinusbølgen målt av oscilloskopet ikke er lavere enn 3dB amplituden til det sanne sinusbølgesignalet (dvs. 70,7 prosent av den sanne signalamplituden), også kjent som {{3 }}dB avskjæringsfrekvenspunkt. Etter hvert som signalfrekvensen øker, reduseres oscilloskopets evne til å vise signalnivået nøyaktig.

Når den målte sinusbølgefrekvensen er lik båndbredden til oscilloskopet (oscilloskopforsterkeren er for den gaussiske responsen), kan vi se at målefeilen er omtrent 30 prosent . Hvis målefeilen er påkrevd å være 3 prosent, bør frekvensen til det målte signalet være mye lavere enn oscilloskopets båndbredde. For eksempel, ved å bruke et 100MHz oscilloskop for å måle et 100MHz, 1Vpp, sinusbølgesignal, vil målingene være 100MHz, 0,707Vpp, sinusbølgeform. Dette er bare tilfellet for en sinusbølge siden de fleste bølgeformer er mye mer komplekse enn en sinusbølge, de vil inneholde høyere frekvenser. Så for å oppnå en viss målenøyaktighet, bruker vi oscilloskopens felles lov som vanligvis refereres til som 5 ganger standarden:

Den nødvendige båndbredden til oscilloskopet=den høyeste frekvensen til det målte signalet * 5

2. Velg riktig båndbredde

Komplekse signaler i en bølgeform dannes av en rekke forskjellige harmoniske sinusbølgesignaler, og båndbredden til disse harmoniske kan være svært bred. Når båndbredden ikke er høy nok, vil ikke de harmoniske komponentene bli effektivt forsterket (blokkert eller dempet), noe som kan forårsake amplitudeforvrengning, kanttap, tap av detaljdata osv. Signalkarakteristikkene som bjeller og toner osv. vil har ingen referanseverdi.

Så for forskjellige frekvenssignalmålinger er riktig båndbredde veldig viktig. Når du måler høyfrekvente signaler, som for eksempel måling av en 27MHz krystall, bør du bruke full båndbreddemåling.

Hvis båndbreddegrensen er aktivert, det vil si at båndbreddegrensen er satt til 20MHz, vil krystallbølgeformen bli forvrengt og målingen vil være uten verdi. Når du måler lavfrekvente signaler, bør du sette båndbreddegrensen for å aktivere høyfrekvente signalinterferensfilter, dette er slik at signalet vises tydeligere.

3. Båndbredde og stigetid

Når det gjelder båndbredde, kan ikke stigetiden ignoreres. Stigetiden er vanligvis definert som tiden da signalamplituden endres fra 10 prosent av den maksimale stabile verdien til 90 prosent.

Båndbredden til oscilloskopet kan direkte vise signalets minste stigetid. Stigetiden til oscilloskopsystemet kan evalueres fra den angitte båndbredden. Du kan bruke formelen: RT (stigetid)=0.35 / BW (båndbredde) (oscilloskop under 1 GHz) for å beregne.

Hvor 0.35 er skalafaktoren mellom oscilloskopets båndbredde og stigetiden (10 prosent -90 prosent stigetid i den første ordens gaussiske modellen). I henhold til formelen ovenfor, hvis båndbredden til oscilloskopet er 200MHz, kan du beregne RT=1.75ns, det vil si den minste observerbare stigetiden.