Oscilloscopen worden gebruikt als vensters in signalen voor het opsporen van storingen in schakelingen of het controleren van de signaalkwaliteit. Ze gaan meestal samen met bandbreedtes van rond de vijftig megahertz tot tweehonderd megahertz en zijn te vinden in bijna elk ontwerp laboratorium, onderwijs laboratorium, servicecentrum en fabricage-omgeving.


De digitale opslagoscilloscoop

digitale-oscilloscoop

Oscilloscopen zijn een onmisbaar instrument voor iedereen die elektronische apparatuur ontwerpt, produceert of repareert.

Een digitale opslag-oscilloscoop (DSO, waarop dit artikel zich concentreert) verwerft golfvormen en slaat ze op. De golfvormen tonen de spanning en frequentie van een signaal, of het signaal vervormd is, de timing tussen signalen, hoeveel van een signaal ruis is, en veel, veel meer.


Bandbreedte

De bandbreedte van het systeem bepaalt het vermogen van een oscilloscoop om een analoog signaal te meten. Meer bepaald bepaalt ze de maximum frequentie die het instrument nauwkeurig kan meten. Bandbreedte is ook een belangrijke bepalende factor voor de prijs.

Bepaal wat je nodig hebt – gebruik de ‘vijfmaal regel’

Bijvoorbeeld, een 100 MHz oscilloscoop heeft meestal gegarandeerd minder dan 30% verzwakking bij 100 MHz. Om een amplitude nauwkeurigheid van beter dan 2% te garanderen, moeten de ingangen lager dan 20 MHz zijn.

Voor digitale signalen is het meten van stijg- en daaltijd de sleutel. Bandbreedte bepaalt, samen met de samplesnelheid, de kleinste stijgtijd die een oscilloscoop kan meten.

De sonde en de oscilloscoop vormen een meetsysteem dat een totale bandbreedte heeft. Gebruik van een sonde met lage bandbreedte verlaagt de totale bandbreedte, dus zorg ervoor dat je sondes gebruikt die op de scoop zijn afgestemd.

Bandwidth-oscilloscope


Bemonsteringssnelheid

De samplesnelheid van een oscilloscoop is vergelijkbaar met de beeldsnelheid van een filmcamera. Het bepaalt hoeveel golfvormdetails de scoop opneemt.

Bepaal wat je nodig hebt – gebruik de ‘vijfmaal regel’

Sample rate (monsters per seconde, S/s) is hoe vaak een scoop het signaal bemonstert. Ook hier pleiten we meestal voor een ‘vijfmaal regel’: gebruik een bemonsteringssnelheid van minimaal 5x de hoogste frequentiecomponent van je schakeling.

De meeste basis scopes hebben een (maximum) sample rate van 1 tot 2 GS/s. Bedenk dat basisscopes bandbreedte hebben tot 200 MHz, dus scoopontwerpers bouwen meestal 5 tot 10 maal oversampling in bij maximale bandbreedte.

Hoe sneller je samplet, hoe minder informatie je verliest en hoe beter de scoop het te testen signaal weergeeft. Maar hoe sneller je bemonstert, hoe voller ook je geheugen, waardoor de tijd die je kunt opnemen beperkt wordt.

Bemonsteringssnelheid-oscilloscoop


Kanaal dichtheid

Digitale oscilloscopen bemonsteren analoge kanalen om ze op te slaan en weer te geven. In het algemeen geldt: hoe meer kanalen hoe beter, hoewel het toevoegen van kanalen de prijs opdrijft.

Bepaal wat je nodig hebt

Of je 2 of 4 analoge kanalen kiest hangt af van je toepassing. Met twee kanalen kun je bijvoorbeeld de ingang van een component vergelijken met zijn uitgang. Vier analoge kanalen laten je meer signalen vergelijken en bieden meer flexibiliteit om kanalen mathematisch te combineren (vermenigvuldigen om vermogen te krijgen, of aftrekken voor differentiële signalen, bijvoorbeeld).

Een Mixed-Signal scoop voegt digitale timing kanalen toe, die hoge of lage toestanden aangeven en samen als een bus golfvorm kunnen worden weergegeven. Wat je ook kiest, alle kanalen moeten een goed bereik, lineariteit, versterking nauwkeurigheid, vlakheid en weerstand tegen statische ontlading hebben.

Sommige instrumenten delen het bemonsteringssysteem tussen de kanalen om geld te besparen. Maar pas op: het aantal kanalen dat je inschakelt, schaalt de bemonsteringssnelheid terug.


Compatibele sondes

Goede metingen beginnen bij de sondepunt. De scoop en de sonde werken samen als een systeem, dus houd bij de keuze van een oscilloscoop rekening met sondes. Tijdens metingen worden sondes eigenlijk deel van het circuit, en introduceren resistieve, capacitieve en inductieve belasting die de meting verandert. Om dit effect te minimaliseren is het het beste sondes te gebruiken die voor gebruik met je scoop ontworpen zijn. Kies passieve sondes die voldoende bandbreedte hebben. De bandbreedte van de sonde moet overeenkomen met die van de oscilloscoop.

Een ruime keuze aan compatibele sondes stelt je in staat je scoop in meer toepassingen te gebruiken. Ga na wat er voor de scoop beschikbaar is voordat je koopt.

Gebruik de juiste sonde voor de klus

Passieve sondes

Passieve sondes Sondes met 10X verzwakking geven een gecontroleerde impedantie en capaciteit aan je circuit en zijn geschikt voor de meeste metingen met aarding. Ze worden bij de meeste oscilloscopen geleverd – je hebt er een nodig voor elk ingangskanaal.

Hoog-voltage differentiële sondes

Hoogspannings differentiële sondes maken het mogelijk om met een aard gerefereerde oscilloscoop veilige, nauwkeurige zwevende en differentiële metingen te doen. Elk laboratorium zou er minstens een moeten hebben!

Hoog-voltage differentiële sondes

Logische sondes leveren digitale signalen aan het front-end van een Mixed Signal Oscilloscoop. Ze omvatten “vliegende draden” met accessoires die bedoeld zijn om kleine testpunten op een printplaat aan te sluiten.

Logische sondes

Door een stroomprobe toe te voegen kan de scoop natuurlijk stroom meten, maar hij kan er ook momentane stroom mee berekenen en weergeven.


Triggeren

Bepaal wat je nodig hebt

Alle oscilloscopen bieden flank-triggering, en de meeste ook pulsbreedte triggering.

Om anomalieën te verwerven en de opnamelengte van de scoop optimaal te benutten, zoek je een scoop die geavanceerde triggering biedt op meer uitdagende signalen.

Hoe ruimer de keuzemogelijkheden van triggers, hoe veelzijdiger de scoop (en hoe sneller je bij de oorzaak van een probleem komt!):

  • Digitale/puls triggers: puls breedte, runt puls, stijg- en daaltijd, setup-and-hold
  • Logisch triggeren
  • Seriële gegevens triggers: ingebedde systeemontwerpen gebruiken zowel seriële (I2C, SPI,CAN/LIN…) als parallelle bussen.
  • Video triggering
  • Triggeren – Bepaal wat je nodig hebt

Record lengte

Recordlengte is het totale aantal punten tijdens een volledige golfvorm opname. Een scoop kan maar een beperkt aantal samples opslaan, dus in het algemeen geldt: hoe groter de recordlengte hoe beter.

Bepaal wat je nodig hebt

Bemonsteringssnelheid-oscilloscoop

Opgenomen tijd = recordlengte/samplesnelheid. Dus, met een recordlengte van 1 Mpunten en een samplesnelheid van 250 MS/sec, zal de oscilloscoop 4 ms opnemen. Met de huidige scopen kun je de recordlengte kiezen om de mate van detail die je voor je toepassing nodig hebt te optimaliseren.

Opnamelengte – Bepaal wat je nodig hebt

Een goede basis scoop kan meer dan 2.000 punten opslaan, wat ruim voldoende is voor een stabiel sinusvormig signaal (dat misschien vijfhonderd punten nodig heeft). Maar om de oorzaken van timing anomalieën in een complexe digitale gegevensstroom te vinden overweeg je 1 M punten of meer.

Met Zoom & Pan kun je inzoomen op een interessante gebeurtenis, en het gebied voor- en achteruit in de tijd pannen. Met Zoeken & Markeren kun je de hele opname doorzoeken en automatisch elk voorval van een door de gebruiker gespecificeerde gebeurtenis markeren.

Oscilloscopen met opnamelengtes in de miljoenen punten kunnen vele schermen aan signaal activiteit tonen, essentieel voor het onderzoeken van complexe golfvormen.

Laat een reactie achter