Осциллографы Rohde & Schwarz

Осциллограф измеряет изменение уровня напряжения электрических сигналов с течением времени. На графическом дисплее осциллографа отображаются уровень напряжения (вертикальная ось, Y) и время (горизонтальная ось, X). Выводимая на экран кривая (отражающая форму сигнала) показывает изменения уровня напряжения с течением времени. Современные цифровые осциллографы оцифровывают напряжение сигнала, представляя его в виде ряда значений (называемых отсчетами), что дает возможность применять множество опций цифровой обработки сигнала. Оцифрованный сигнал, отображаемый на цифровом осциллографе, может быть проанализирован для оценки таких его свойств, как амплитуда, частота, время нарастания, временной интервал, искажение и т.п.

Большинство осциллографов имеют несколько каналов, каждый из которых может параллельно обрабатывать отдельный сигнал. Любой физический сигнал, который может быть преобразован в электрический сигнал, отражающий его текущий уровень, например звук или другие вибрации, также может быть измерен с помощью осциллографа.

Современные цифровые осциллографы поддерживают множество специальных измерений и приложений для поиска и устранения неполадок в электрических цепях и оценки качества получаемых сигналов. Примерами могут служить функции запуска и декодирования сигналов последовательных шин для отладки и испытаний на соответствие стандартам (например, USB или Ethernet), измерения джиттера, анализ частотных характеристик с использованием диаграммы Боде, измерения в силовой электронике, цифровой анализ сигналов для устройств со смешанными сигналами, анализ электромагнитных помех, отладка автомобильных радаров.

Полоса пропускания — наиболее важная характеристика осциллографа. Она измеряется в герцах и отражает диапазон частот, в пределах которого осциллограф может выполнять точные измерения. Технически полоса пропускания осциллографа соответствует аналоговой полосе пропускания усилителя входного каскада осциллографа, который имеет низкочастотную характеристику. Полоса пропускания определяется как частота, на которой входной сигнал ослабляется на 3 дБ (децибел), что соответствует уменьшению амплитуды примерно до 70,7 % от его первоначального значения. Это означает, что сигналы с этой или более высокой частотой не могут быть точно измерены осциллографом.

1. Для несинусоидальных сигналов, таких как прямоугольные тактовые сигналы, полоса пропускания осциллографа должна быть как минимум в 3 раза больше основной частоты тактового сигнала для декодирования или отладки и в 5 раз больше тактового сигнала для проверки соответствия стандартам.

2. Для непериодических сигналов необходимо учитывать «время нарастания» (t_r), т. е. самый короткий/крутой фронт сигнала. В этом случае требуемая минимальная полоса пропускания осциллографа (f_BW) может быть приблизительно выражена как f_BW = 0,5 / f_r.

Частота дискретизации — это количество отсчетов (т. е. дискретных значений), которые цифровой осциллограф может захватить в секунду. Частота дискретизации задает горизонтальное разрешение принятого сигнала. То есть она определяет, насколько детально записывается сигнал. Например, если сигнал меняется достаточно быстро, то при небольшой частоте дискретизации удастся измерить не все его детали.

Настройка синхронизации (запуска) осциллографа определяет момент времени, в который осциллограф начинает захват сигнала. Основная концепция функции запуска осциллографа заключается в том, что часть входящего сигнала подается в схему сравнения. Когда напряжение сигнала достигает заранее заданного состояния запуска (например, пересекает пороговый уровень), начинается сбор данных. Функция запуска осциллографа также позволяет отображать на экране повторяющиеся сигналы в виде неподвижной кривой, например, в виде синусоидальной волны.

При использовании цифрового запуска то же самое выполняется после аналого-цифрового преобразователя на уже оцифрованных данных. Это позволяет добиться очень малого джиттера точки запуска и дает возможность выполнения запуска во всей полосе пропускания осциллографа. При этом доступны дополнительные возможности управления запуском, такие как регулируемый гистерезис запуска.

Ключевой фактор — частота измеряемых сигналов. Полоса пропускания осциллографа определяет максимальную частоту, которую можно измерить. Эмпирическое правило для определения полосы пропускания: она должна превышать измеряемую частоту в 3-5 раз. Кроме того, при подборе подходящего осциллографа важную роль играет сценарий измерения. Ассортимент осциллографов Rohde & Schwarz включает в себя решения как для стандартных измерений, так и для специализированных отраслевых измерений. Примерный охват:

• Осциллографы начального уровня с полосой пропускания от 50 МГц до 1 ГГц, такие как R&S®RTC1000.
• Универсальные стендовые осциллографы с большим объемом памяти и интеллектуальными возможностями анализа, такими как анализ частотных характеристик с использованием диаграммы Боде, например R&S®RTB2000.
• Высокопроизводительные осциллографы с полосой пропускания до 16 ГГц, исключением цепей в реальном масштабе времени для компенсации влияния канала, высокой частотой обновления, низким уровнем шума и уникальными высокоточными функциями цифрового запуска, такие как R&S®RTP.