Padroneggiare tecniche di misurazione avanzate con oscilloscopi digitali

Introduzione

Gli oscilloscopi digitali hanno rivoluzionato l'industria elettronica consentendo misurazione precisa e analisi dei segnali elettrici per scopi di progettazione e risoluzione dei problemi. Sebbene imparare a leggere le forme d'onda fondamentali su un oscilloscopio digitale sia importante, comprendere metodi di misurazione sofisticati può espandere notevolmente l'utilità dello strumento.

In questo post vedremo come funziona il digitale oscilloscopi può essere utilizzato per un'ampia gamma di applicazioni di misurazione sofisticate. Esamineremo concetti tra cui l'analisi della frequenza, la trasformata veloce di Fourier (FFT), il test con maschera, le misurazioni di impulsi e bordi e l'analisi del diagramma a occhio.

Gli ingegneri possono ottenere maggiori informazioni sui sistemi elettronici e migliorarne la precisione e le prestazioni padroneggiando e utilizzando questi metodi di misurazione all'avanguardia.

Analisi di frequenza e analisi di spettro

Utilizzando le funzioni di analisi della frequenza di un oscilloscopio digitale, gli ingegneri possono indagare le caratteristiche spettrali dei segnali visualizzati sullo strumento. Oscilloscopi sono dotati della capacità di eseguire la trasformata veloce di Fourier (FFT), che consente la trasformazione delle forme d'onda nel dominio del tempo in rappresentazioni nel dominio della frequenza.

Affinché gli ingegneri possano analizzare i segnali, questi possono prima essere scomposti nelle bande di frequenza, armoniche, rumore e distorsione che costituiscono i loro componenti. Eseguendo l'analisi della frequenza, siamo in grado di individuare le frequenze che sono di nostro interesse specifico, quantificare la qualità del segnale e valutare le prestazioni del sistema su un'ampia gamma di frequenze.

Test con maschera e analisi pass/fail

Digitale oscilloscopi includono funzionalità che consentono il test con maschera, il che li rende uno strumento utile per confermare che i segnali rientrano nei parametri definiti. Viene effettuato un confronto tra la forma d'onda catturata e la maschera, che raffigura la forma corretta del segnale come specificato dagli ingegneri.

Ciò consente agli ingegneri di eseguire un'analisi pass/fail, che consente la rapida identificazione delle irregolarità del segnale e la verifica della conformità agli standard. Il test con maschera è utile in situazioni in cui la qualità del segnale non può essere compromessa in alcun modo, come nei protocolli per la trasmissione o la comunicazione di dati ad alta velocità.

Misurazioni di impulsi e fronti

Digitale oscilloscopi eccellono particolarmente quando si tratta di acquisire e analizzare le proprietà degli impulsi e dei fronti del segnale. Gli ingegneri sono in grado di effettuare misurazioni esatte dell'ampiezza dell'impulso, della lunghezza di salita/discesa, del superamento e del mancato raggiungimento, nonché di altri parametri chiave.

Questo tipo di misurazione è richiesto per un'ampia varietà di applicazioni, tra cui comunicazioni digitali, analisi temporale e progettazione digitale ad alta velocità, per citare solo alcune di queste categorie. Caratterizzando correttamente le proprietà degli impulsi e dei fronti, gli ingegneri hanno la capacità di migliorare la qualità del segnale, individuare le origini della distorsione e trovare soluzioni ai problemi legati alla temporizzazione.

Analisi del diagramma dell'occhio

L'analisi del diagramma a occhio è un metodo molto utile per determinare la qualità dei segnali di comunicazione digitale. Le sofisticate capacità di attivazione e acquisizione del digitale oscilloscopi rendono possibile registrare molte transizioni di segnale simultaneamente e quindi sovrapporre tali registrazioni su un "diagramma a occhio" basato sul tempo.

L'uso di un diagramma a occhio può essere utilizzato per comprendere meglio la distorsione del segnale, il jitter, il rumore e i problemi di temporizzazione. Durante la progettazione delle reti di comunicazione, gli ingegneri possono migliorare l'affidabilità della trasmissione dei dati eseguendo un'analisi del diagramma a occhio per determinare la qualità ideale del segnale e i margini di tempo appropriati.

Misure di fase e ritardo

L'uso di oscilloscopi digitali consente agli ingegneri di indagare sulla sincronizzazione dei segnali, sugli intervalli di tempo e sulle correlazioni dei segnali. Ciò è reso possibile dal fatto che il digitale oscilloscopi sono in grado di effettuare misure precise di fasi e ritardi.

Questo tipo di misurazioni sono molto importanti per una varietà di diversi tipi di sistemi, inclusi radar, comunicazioni wireless e sistemi di controllo. Gli ingegneri sono in grado di misurare in modo coerente le varianze di fase tra segnali distinti, il che consente di valutare le prestazioni di un sistema in termini di requisiti di sincronizzazione e temporizzazione. LISUN ha uno dei migliori oscilloscopi digitali.

Analisi armonica e distorsione armonica totale (THD)

Gli ingegneri possono usare il digitale oscilloscopi che dispongono della trasformata veloce di Fourier (FFT) per effettuare analisi armoniche e misure THD. Le applicazioni nell'elettronica di potenza, nei sistemi audio e nel controllo motori necessitano tutte della capacità di identificare la presenza di armoniche nei segnali nonché l'intensità di tali armoniche.

Quantificando la distorsione causata dalle armoniche, la misurazione della distorsione armonica totale (THD) offre informazioni sulla qualità del segnale, sull'efficienza e sulla conformità agli standard di distorsione armonica. Questo viene fatto misurando la quantità complessiva di distorsione armonica.

Trigger avanzato e rilevamento degli eventi
Oscilloscopi digitali

Gli ingegneri ora hanno l'opportunità di registrare particolari eventi e anomalie nei segnali che monitorano grazie a maggiori capacità di attivazione. Questi trigger possono essere attivati ​​in base a un'ampia varietà di parametri, inclusi fronte, larghezza dell'impulso, runt, glitch o determinati modelli. Gli ingegneri ora hanno la possibilità di registrare eventi elusivi o intermittenti per un esame più approfondito grazie al trigger avanzato. Gli ingegneri sono in grado di esplorare fenomeni transitori, scoprire irregolarità del segnale e risolvere problemi di sistema complessi se catturano e isolano correttamente i singoli eventi rilevanti nelle loro indagini.

Funzioni matematiche e analisi matematica

Digitale oscilloscopi includere una varietà di funzioni matematiche nella loro progettazione per facilitare una migliore analisi della forma d'onda. Gli ingegneri hanno accesso all'intera gamma di operazioni matematiche, tra cui addizione, sottrazione, moltiplicazione, integrazione e differenziazione, che possono applicare alle forme d'onda raccolte.

Queste procedure matematiche possono essere utilizzate dagli ingegneri per ottenere nuove informazioni, eseguire calcoli e ottenere più dati dai segnali. L'analisi matematica può essere utile per una varietà di scopi, inclusa l'identificazione di collegamenti tra segnali e componenti, la caratterizzazione del comportamento del sistema e la valutazione delle caratteristiche del segnale.

Automazione avanzata delle misurazioni e controllo remoto

Funzionalità avanzate di automazione della misurazione e controllo remoto sono molto diffuse nel digitale oscilloscopi. Per questo motivo, i tecnici saranno in grado di incorporare gli oscilloscopi in configurazioni di test automatizzate, semplificare i processi di misurazione e automatizzare le operazioni ripetitive. Gli oscilloscopi dotati di funzionalità di controllo remoto consentono l'amministrazione centralizzata, la raccolta dei dati e l'analisi tramite l'uso di un computer o di una rete.

L'automazione e il controllo remoto delle misurazioni aumentano la produttività, riducono la probabilità di errori causati dall'uomo e semplificano l'integrazione degli oscilloscopi in un'infrastruttura di test più completa.

Analisi multidominio e misurazioni interdominio

Digitale oscilloscopi rendere possibile l’analisi multi-dominio, che riunisce molte diverse capacità di misurazione al fine di ottenere una comprensione più profonda di un sistema. Gli ingegneri hanno la capacità di correlare i segnali in una varietà di domini, come forme d'onda nel dominio del tempo, spettri nel dominio della frequenza e analisi di modulazione.

Grazie all'analisi multidominio, gli ingegneri riescono molto più facilmente a comprendere come i numerosi componenti di un sistema interagiscono per formare l'insieme. Sono necessarie misurazioni interdominio per diagnosticare e ottimizzare correttamente segnali e sistemi complessi al fine di ottenere prestazioni ottimali.

Conclusione

Se gli ingegneri sono in grado di apprendere sofisticate tecniche di misurazione che utilizzano il digitale oscilloscopi, potrebbero essere in grado di ottenere una visione più approfondita, descrivere più precisamente i segnali e diagnosticare con maggiore precisione i comportamenti di sistemi complicati. Gli oscilloscopi digitali contengono un'ampia gamma di funzioni per l'analisi precisa e completa della forma d'onda.

Alcune di queste funzionalità includono analisi della frequenza, test con maschera, analisi del diagramma a occhio, misurazioni di impulsi e fronti e triggering avanzato. Utilizzando queste tecnologie all'avanguardia, gli ingegneri hanno il potenziale per aumentare la precisione e l'affidabilità dei loro progetti e delle loro applicazioni elettriche, oltre a migliorare le prestazioni complessive del sistema.

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