Hilfe mit Oszilloskop

Ich bin ein bisschen verwirrt. Helfen Sie mir bitte, alles klar zu machen. Ich möchte ein Oszilloskop kaufen und habe zwei für mich geeignete Modelle gefunden.

1. Rigol DS1102E
2. Rigol DS1102CA

Aber ich verstehe den Unterschied zwischen ihnen nicht. Ich habe gelesen, dass DS1102E 1 GSa / s Abtastrate und DS1102CA 2 GSa / s hat. OKAY. Aber was gibt es in der Praxis? Beide Oszilloskope haben eine Bandbreite von 100 MHz, so dass ich keinen Unterschied im Bild der Signale auf dem Bildschirm finde. Habe ich recht? Können Sie mir erklären, was "Abtastrate" und "Bandbreite" für moderne Oszilloskope bedeuten? Und was ist der Unterschied zwischen diesen Dingen?

Die gleiche Bandbreite bedeutet, dass beide die gleiche Dämpfung für Signale haben. Dies bedeutet im Grunde, dass 100 MHz die Grenzfrequenz für beide Bereiche ist.

Die Abtastwerte pro Sekunde sind die Auflösung des Oszilloskops. Wenn Sie ein Signal vergrößern, sind die nicht interpolierten Datenpunkte für den Bereich 2GSa / s 0,5 ns und für den Bereich 1GSa / s 1 ns voneinander entfernt. Als Faustregel gilt, dass Sie mit dem 1GSa / s-Oszilloskop ein 100-MHz-Signal und mit dem 2GSa / s-Signal ein 200-MHz-Signal ziemlich genau messen können (~ 10 Samples / Hz).

Je mehr Samples, desto besser ist natürlich die Darstellung Ihres ursprünglichen Signals. Sie müssen das nur mit dem Kostenunterschied abwägen.

Während die anderen Antworten eine gute Erklärung dafür liefern, was tatsächlich passiert, denke ich, dass beide den Punkt verfehlen, 2 GSa / s auf einem 100-MHz-Oszilloskop zu haben.

Das Hauptinteresse gilt der Art und Weise, wie Scopes im Allgemeinen Stichproben durchführen. Sie haben oft eine Reihe von Analog-Digital-Wandlern, die an verschiedene Kanäle angeschlossen werden können. Der Prozess, mit dem sie häufig die Signale abtasten, wird als Interleaving bezeichnet. Grundsätzlich sind die Wandler so eingestellt, dass zuerst ein Wandler eine Signalabtastung auf einem Kanal nimmt und mit der Verarbeitung beginnt, dann nimmt der nächste Wandler eine Abtastung des Signals und beginnt mit der Verarbeitung, dann die dritte und so weiter, bis alle Wandler eine Abtastung vorgenommen haben. Danach nimmt der erste Konverter erneut eine Probe und der zweite und so weiter. Der Zyklus wiederholt sich also im Grunde. Dies ermöglicht die Verwendung langsamerer und billigerer Analog-Digital-Wandler, wirkt sich jedoch negativ auf die Genauigkeit aus, da die Abtastwerte nicht perfekt äquidistant sind.

Was passiert also, wenn Sie einen Zweikanalbereich haben und nur einen Kanal verwenden? Nun, alle Konverter arbeiten nur mit diesem einen Kanal und liefern die beste Darstellung des Signals, das sie können. Wenn Sie jedoch auch den zweiten Kanal aktivieren, wechselt die Hälfte der Konverter zum zweiten Kanal und die Hälfte arbeitet weiterhin mit dem ersten Kanal.

Wie bereits geschrieben, gilt als Faustregel 1 GSa / s pro 100 MHz Bandbreite. Wenn Sie also das 100-MHz-Oszilloskop mit einer Abtastrate von 1 GSa / s verwenden, können Sie effektiv nur einen Kanal bei voller Bandbreite verwenden! Wenn Sie beide Kanäle verwenden möchten, können Sie sie nicht mit Frequenzen über 50 MHz verwenden, da Sie sonst Abtastartefakte erhalten.

Wenn Sie dagegen ein 100-MHz-Zweikanal-Oszilloskop mit 2 GSa / s haben, können Sie ein 100-MHz-Signal besser sehen oder zwei 100-MHz-Kanäle gut sehen, was mit nur 1 GSa problematisch wäre / s Umfang.

Wie trifft dies auf Sie zu? Schauen wir uns die Produktwebsites an. Für Rigol DS1102CA steht unter Spezifikationen Real-time Sample Rate 2 GSa/s（each channel），1 GSa/s（dual channels）, was bedeutet, dass die von mir erläuterte Situation hier gilt. Von der Website für Rigol DS1102E heißt es unter Spezifikationen : Real-time Sample Rate 1 GSa/s（each channel），500 MSa/s（dual channels）.

Am Ende kann DS1102E also als 100-MHz-Einkanal-Oszilloskop oder als 50-MHz-Zweikanal-Oszilloskop arbeiten, während Rigol DS1102CA ein echtes 100-MHz-Zweikanal-Oszilloskop ist.

Ein bisschen mehr Info: Wie ich bereits sagte, ist es für den Anwendungsbereich schlecht, mehrere Analog-Digital-Wandler für einen einzelnen Kanal zu verwenden, da der zeitliche Abstand zwischen den Samples nicht genau gleich ist. Dieses Problem wird zunächst gelöst, indem beim Weiterleiten von Taktsignalen für die Wandler äußerste Sorgfalt angewendet wird, damit der Takt alle Wandler gleichzeitig erreicht. Eine andere (manchmal bessere) Lösung ist die Verwendung von Mehrkanalkonvertern. Normalerweise ist es einfacher, das Taktsignal so zu routen, dass es alle Kanäle auf einem einzelnen Chip gleichzeitig erreicht, als das Taktsignal so zu routen, dass es alle physikalisch getrennten Chips gleichzeitig erreicht. Einige Konverter verwenden auch andere Tricks. Beispielsweise kann ein Kanal bei positiver Steigung des Takts ausgelöst werden, während der zweite Kanal bei negativer Steigung des Takts ausgelöst werden kann.

Die Abtastrate ist die Rate, mit der die Bereiche a / d das Signal abtasten und es auf Ihrem Bildschirm in Pixel umwandeln, damit Sie es sehen können. Ihr Oszilloskop tastet im Wesentlichen das Signal ab und zeichnet Punkte mit der Abtastrate und zeichnet dann Linien oder Kurven zwischen jedem Punkt. Je mehr Abtastpunkte Sie haben, desto genauer oder naturgetreuer ist das Signal, das Sie betrachten.

Die Bandbreite ist die Eingangsbandbreite von -3 dB für den Bereich. Sie gibt also die maximale Frequenz an, die angezeigt werden kann. Die alte Faustregel lautet, eine Bandbreite zu erhalten, die doppelt so hoch ist wie Ihre Frequenz, obwohl manchmal drei oder mehr Mal hilfreich sein kann, je nachdem, woran Sie arbeiten und was Sie sehen müssen.

Hier ist ein Referenzartikel über Oszilloskopfunktionen.

Als Faustregel gilt, dass die Bandbreite und die Abtastrate das 4- bis 5-fache der maximalen Frequenz betragen sollten, die Sie messen möchten. Sie sollten sich auch bewusst sein, dass Ihr Eingangssignal, wenn es keine reine Sinuswelle ist, auch Harmonische mit viel höheren Frequenzen enthält. Für eine genaue Erfassung müssen Sie mindestens einige dieser Harmonischen abdecken.

Bei der Frequenz der maximalen Bandbreite (hier 100 MHz) wird eine Sinuswelle dieser Frequenz durch das analoge Frontend des Oszilloskops um 3 dB gedämpft. Dies bedeutet, dass es nur bei 70% seines realen Wertes gemessen wird (dh 30% Fehler). Die Abtastrate gibt an, wie viele Messungen pro Oszilloskop pro Sekunde durchgeführt werden, dh wie genau die Form des Signals erfasst wird (1 GS / s entspricht 10 Messungen an einem 100-MHz-Signal).