3 Especificaciones Ocultas de Osciloscopios que Realmente Importan

Visión General

Todos los osciloscopios tienen especificaciones como velocidad de muestreo, ancho de banda y rango de voltaje, pero ¿son esas las mejores especificaciones a utilizar cuando se elige un nuevo instrumento? Aunque son información importante sobre una nueva pieza de equipo, comprender la calidad de un osciloscopio requiere leer un poco más el manual del usuario. Vea por qué el número efectivo de bits (ENOB), uniformidad de pasobanda y corte del filtro de -3 dB pueden ser las especificaciones más importantes que usted no está notando.

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Número Efectivo de Bits

El ENOB de un osciloscopio es la resolución actual de la medida, después de que usted ha representado la distorsión, los efectos del ruido y los estímulos del instrumento. El ENOB brinda una mucho mejor representación del rendimiento de la medida de un osciloscopio que la resolución impresa en el panel frontal o en la hoja de especificaciones y es calculada directamente por la especificación de tasa de ruido y distorsión de la señal (SINAD). El ruido y los estímulos del instrumento están embebidos en las medidas que su osciloscopio realiza y añade desfases de voltaje y componentes de frecuencia que no son parte de la señal.

 

Figura 1. El número efectivo de bits (ENOB) es una medida de resolución del osciloscopio que toma en cuenta el ruido y los estímulos del instrumento.

 

Los proveedores de instrumentos pueden mejorar el ENOB usando convertidores analógicos-digitales de vanguardia con muy baja densidad de ruido y pueden implementar algoritmos avanzados para la corrección de datos. Cuando elija una nueva apariencia del osciloscopio, busque una con especificación de ENOB, SINAD o rango dinámico sin espurio (SFDR) alto para obtener el mejor rendimiento de la medida. El osciloscopioPXIe-5171R de NI es un ejemplo de un osciloscopio de 14 bits que tiene ENOB (11 bits) relativamente alto. NI también ofrece el osciloscopio de resolución flexible PXI-5922 líder en la industria con resolución de 16 a 24 bits y rendimiento espectral incomparable de hasta 105 dB de SINAD.

 

Aprenda sobre calcular ENOB y SFDR en la nota técnica, Comprender las Especificaciones de Rendimiento de Frecuencia.

 

Uniformidad de Pasobanda

No asuma que está recibiendo medidas de amplitud consistentes en el rango de frecuencia de su osciloscopio. La especificación de uniformidad de pasobanda es la consecuencia de medidas de amplitud en todo el rango de medidas de frecuencia de un osciloscopio. Un osciloscopio con uniformidad excepcional tendrá pocos cambios en la amplitud medida al mismo nivel de voltaje en todas las frecuencias que se especifica medir.

 

Figura 2. La respuesta de frecuencia típica de un osciloscopio (rojo) se desvía considerablemente de la respuesta de frecuencia (gris) teórica e ideal dentro de la frecuencia de operación del osciloscopio, los que puede resultar en medidas erróneas.

 

Usted puede verificar esto observando el diagrama de Bode de la respuesta de frecuencia del osciloscopio, la relación de señal a ruido o SFDR a múltiples frecuencias y observando las diferencias en los números o la especificación de uniformidad de un instrumento. Un instrumento con buena uniformidad le permite realizar medidas a cualquier frecuencia y comparar datos con mínima corrección de frecuencia, lo cual hace que la correlación sea más fácil y más rápida.

 

Un ejemplo de un osciloscopio con excelente uniformidad de pasobanda es el osciloscopio PXIe-5162 de 1.5 GHz, 10 bits. Vea la sección Ancho de Banda y Respuesta Transitoria del documento de especificaciones del PXIe-5162.

 

Corte del Filtro de -3 dB

Cuando utiliza osciloscopios como dispositivos de medidas de amplitud y frecuencia precisas, la inclusión de componentes harmónicos y estímulos de ruido pueden afectar negativamente las medidas. Todos los osciloscopios tienen especificaciones de ancho de banda analógico definidas por el punto -3 dB, pero algo que usted debe tomar más en cuenta es lo mucho que sus medidas están siendo afectadas por las señales, más allá del ancho de banda especificado. Las señales que ocurren en frecuencias extendidas de operación de un osciloscopio pueden aparecer en la región que usted está midiendo a través de aliasing. Usted puede combatir estos efectos usando un osciloscopio con filtros anti-aliasing para la región de su interés o encontrando un osciloscopio con corte de filtro, generalmente alrededor de -20 dB por década.

 

Figura 3. La especificación del ancho de banda en su osciloscopio no significa que las señales de alta frecuencia desaparecen. Los osciloscopios con rendimiento deficiente con corte de -3 dB permiten que las señales fuera del rango de frecuencia de operación aparezcan erróneamente en el espectro de la medida.

 

Un osciloscopio con una excelente respuesta de filtro paso bajo saldrán de manera significativa después del punto de -3 dB. Si el filtro no tiene rendimiento adecuado, las medidas espectrales pueden ser alteradas significativamente por las señales de alias en la región de interés.

 

Para aprender sobre aliasing y la teoría Nyquist de muestreo, vea Adquirir una Señal Analógica: Ancho de Banda, Teorema de Muestreo de Nyquist y Aliasing.

 

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