Oscilloscopi numerici Indice

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1 1 Indice unità 5 Struttura dello strumento Modalità di campionamento Modalità di trigger Presentazione Problemi di ricostruzione del segnale Prestazioni 2

2 Oscilloscopi numerici 3 Indice Generalità sul DSO Struttura a blocchi di un DSO 4

3 Struttura dello strumento 5 Oscilloscopio numerico 1/2 Chiamato comunemente anche oscilloscopio digitale, (acronimo DSO Digital Storage Oscilloscope ) Supera alcuni limiti dell oscilloscopio analogico nella rappresentazione di segnali tipici dell elettronica digitale (impulsi non periodici, transitori ecc.) 6

4 Oscilloscopio numerico 2/2 Nell aspetto e nei principali comandi di controllo, è simile ad un oscilloscopio analogico, ma nelle modalità operative è concettualmente diverso Il segnale di ingresso è convertito in forma numerica e rappresentato in modo simile all oscilloscopio analogico 7 Aspetto tipico di un DSO 8

5 Generalità sul DSO 1/5 L operazione di acquisizione e rappresentazione sullo schermo è effettuata nelle fasi seguenti: Il segnale in ingresso viene campionato (prelievo del valore istantaneo di tensione) in istanti di tempo successivi I campioni di tensione sono quantizzati e trasformati in valore numerico tramite un convertitore A/D La sequenza dei campioni numerici è immagazzinata in una memoria 9 Generalità sul DSO 2/5 In funzione di un evento di trigger (impostato dall utente), si definisce la parte di segnale memorizzato che si vuole osservare I campioni memorizzati sono processati numericamente e il segnale, (ricostruito in forma analogica), viene rappresentato sullo schermo di un tubo a raggi catodici La memoria viene letta ciclicamente e l immagine ridisegnata continuamente sullo schermo, anche se il segnale reale nel frattempo non esiste più 10

6 Generalità sul DSO 3/5 Un microprocessore gestisce: le operazioni di campionamento, i menu di trigger le elaborazioni dei dati in memoria la presentazione Il trasferimento dell informazione, fra i blocchi di memorizzazione ed elaborazione sia interni, sia verso l esterno, avviene attraverso un bus di dati la natura numerica dei dati consente l interconnessione dell oscilloscopio in un sistema automatico di misura 11 Generalità sul DSO 4/5 Nell oscilloscopio analogico il trigger determina l istante di inizio della rampa e quindi l inizio della finestra di osservazione Con l oscilloscopio numerico, il trigger è un evento collocabile in una posizione qualunque della finestra di osservazione Può corrispondere sia all inizio sia alla fine della porzione di segnale acquisita È quindi possibile osservare sia porzioni di segnale precedenti al trigger (pre-trigger), sia successive (post-trigger) 12

7 Generalità sul DSO 5/5 Fino a qualche tempo fa i limiti del DSO riguardavano l acquisizione di segnali ad alta frequenza Per l'evoluzione tecnologica dei convertitori A/D veloci e memorie ad elevata velocità di scrittura Il DSO ha raggiunto le prestazioni degli analogici verso le alte frequenze L integrazione tra hardware e software permette di ottenere prestazioni sempre più sofisticate 13 Struttura dello strumento 14

8 Struttura di un DSO Ingress o CH1 Atten. Unità di ingresso Preampl. Campionatore e Convertitore A/D S/H CLK ADC Blocco di trigger trigger delay CPU memoria Unità memoria e di elaborazione BUS DATI Sistema di rappresentazione TRC 15 Unità di ingresso Ingresso CH1 Atten. Unità di ingresso Preampl. Anti-aliasing Simile a quella di un oscilloscopio analogico Attenuatore tarato Preamplificatore In più filtro passa basso anti aliasing che delimita la banda del DSO 16

9 Campionamento e conversione A/D Il segnale condizionato dall unità di ingresso, viene campionato da un circuito S/H Istanti di tempo definiti dalla frequenza di campionamento (clock) La tensione è mantenuta costante nella fase di Hold per tutto il tempo di conversione del convertitore A/D Ist. sample V out Sample/Hold V in (t) Ist. Hold t V in V out t Start conv. Tempo di conv. 17 Memorizzazione I singoli campioni S n (rappresentati da N bit) sono registrati in una memoria RAM Organizzazione di tipo FIFO (First Input First Output) i campioni più vecchi sono scalzati dai più recenti S n S n S 3 S 2 S 1 Capacità di memoria n campioni S n+1 S n S 4 S 3 S 2 S 1 18

10 Caratteristiche memoria DSO Capacità di memoria di un DSO vanno da alcuni kilobyte di campioni a qualche centinaio di kilobyte Dimensioni della memoria n(campioni)xn(bit) Le memorie utilizzate sono ad alta velocità di scrittura (adeguata alla velocità del convertitore A/D) Esempio: frequenza di campionamento f s = 100MHz ciclo di scrittura t SC <10 ns 19 Blocco di trigger Il blocco di trigger serve per posizionare la finestra temporale di osservazione in corrispondenza di un istante di tempo selezionato Tale istante corrisponde al verificarsi di particolari condizioni impostate dall operatore nel menu di configurazione di trigger (es. superamento di un livello, condizioni logiche imposte su vari segnali digitali) evento di trigger Segnale acquisito 20

11 Sistema di rappresentazione 1/2 La rappresentazione del segnale viene fatta sullo schermo di un tubo a raggi catodici (TRC) La maggior parte degli oscilloscopi attuali utilizzano TRC a deflessione magnetica e scansione tipo raster come il monitor di un calcolatore 21 Sistema di rappresentazione 2/2 Vantaggio di avere lo schermo di dimensioni maggiori Maggiore quantità di informazione (messaggi all'operatore, maggiore area grafica, informazioni alfanumeriche) Vantaggio di schermo a colori che permette di evidenziare meglio le varie informazioni 22

12 Schermo di un DSO AREE INFORMAZIONI E MENU AREA GRAFICA 23 Oscilloscopi numerici 24

13 Indice Campionamento in tempo reale Campionamento di segnale ripetitivo Campionamento sequenziale Campionamento casuale Considerazioni sulla rappresentazione Convertitori A/D 25 Modalità di campionamento Si possono avere due situazioni Segnale da visualizzare non ripetitivo (transitorio) il campionamento deve avvenire in tempo reale (campionamento real-time ) Segnale ripetitivo Si sfruttano le successive ripetizioni per acquisire i campioni necessari 26

14 Modalità di campionamento 27 Campionamento real time 1/2 Campioni vengono acquisiti alla frequenza di campionamento fs stabilita da un oscillatore interno e vengono accumulati nella memoria Se B è la banda del segnale in ingresso, per una acquisizione corretta occorre rispettare il teorema di Nyquist fs>2b V(t) t Impulsi di campionamento fs massima limitata dal tempo di conversione A/D 28

15 Campionamento real time 2/2 Per una ricostruzione accurata del segnale, tenendo conto che alla frequenza B l ampiezza si riduce di 3 db (circa il 30%) E che generalmente lo spettro del segnale ha contenuto significativo anche a frequenze più elevate di B si sceglie fs=2 4B Il filtro anti aliasing all ingresso viene inserito per limitare la banda del segnale Filtro anti alias Segnale B f s 2f s f 29 Modalità di campionamento 30

16 Segnale ripetitivo Un segnale ripetitivo e costituito da segmenti di segnale identici che si ripetono a cadenza qualsiasi t D D Segnale periodico è caso particolare di segnale ripetitivo Non è vero il viceversa Per comodità si fa riferimento a segnali periodici anche se è sufficiente che siano ripetitivi 31 Come si sfrutta la ripetitività 1/2 Ogni ripetizione è campionata con una frequenza inferiore a quella richiesta dal teorema di Nyquist t Impulsi di campionamento D D t Si prelevano i campioni in ripetizioni successive 32

17 Come si sfrutta la ripetitività 2/2 È ovviamente necessaria la stazionarietà del segnale Se il segnale non è stazionario la ricostruzione che si effettua in base ai campioni acquisiti può essere notevolmente errata 33 Campionamento per segnale ripetitivo Modalità di campionamento Campionamento sequenziale Campionamento asincrono o casuale (random) 34

18 Modalità di campionamento 35 Campionamento sequenziale 1/4 Si genera un riferimento sincrono col segnale mediante il blocco di trigger (trigger pulse) Si preleva un campione ad ogni ripetizione del t segnale con ritardo kdt rispetto all istante di trigger (k intero=numero d ordine del campione) x x x x Trigger pulse Sampling pulse t t t 2 t 3 t 4 t 36

19 Campionamento sequenziale 2/4 I campioni accumulati sono in ordine sequenziale a distanza t lungo la porzione di segnale acquisita La frequenza di campionamento equivalente f eq =1/Dt deve essere sufficientemente elevata per rispettare Nyquist (f eq >2B) t t 37 Campionamento sequenziale 3/4 Se il segnale ha frequenza di ripetizione molto elevata si può prelevare un campione ogni M ripetizioni del segnale Inconvenienti: acquisizione lenta (una porzione di durata MDt richiede M ripetizioni) non è possibile acquisire porzioni del segnale precedenti l evento di trigger (i campioni sono tutti successivi all impulso di trigger) 38

20 Campionamento sequenziale 4/4 Vantaggi: convertitore A/D lento meno costoso convertitore A/D accurato 39 Conclusione modalità sequenziale Tale tecnica non viene normalmente utilizzata nell oscilloscopio digitale Si utilizza in particolari strumenti analizzatori di forme d onda per frequenze molto elevate Quando occorre una elevata accuratezza nella conversione A/D 40

21 Modalità di campionamento 41 Campionamento casuale 1/5 Tecnica adottata in tutti gli oscilloscopi digitali Si acquisisce ad una frequenza fissa f s (generalmente la massima possibile) 42

22 Campionamento casuale 2/5 I campioni acquisiti nelle successive ripetizioni sono riordinati in memoria in ordine temporale crescente rispetto all evento di trigger Poiché f s non è correlata con gli istanti di trigger nelle successive ripetizioni i campioni sono con ottima probabilità diversi dai precedenti 43 Campionamento casuale 3/5 Modalità di campionamento V(t) t Impulsi di campionamento Istanti di trigger 2µ s 6 µ s 10 µ s 1 µ s 5µ s 9 µ s t t 44

23 Campionamento casuale 4/5 Fissata la porzione PV di segnale ripetitivo da ricostruire con N campioni Ogni campione rappresenta un tratto di segnale di durata PV / N time slot 45 Campionamento casuale 5/5 Si campiona con continuità a frequenza f s costante Si misura il ritardo fra ogni evento di trigger ed il campione successivo Si individua il time slot di appartenenza di ogni campione acquisito 46

24 Esempio di acquisizione 1/4 Caso di studio Sia un segnale periodico di periodo T Si vuole osservare una porzione PV = T Si richiedono almeno N=8 campioni Si vuole una finestra tutta di post-trigger Time slot = PV/N = T/8 47 Esempio di acquisizione 2/4 A C1 B C4 C liv. trig. C2 C6 C7 C3 C5 C8 f s 1 Τ Α dopo il trigger A Τ Β trigger 2 3 TIME SLOT

25 Esempio di acquisizione 3/4 A C1 B C4 C liv. trig. C2 C6 C3 C5 C7 C8 f s Τ Α Τ Β dopo il trigger B trigger TIME SLOT Esempio di acquisizione 4/4 A C1 B C4 C liv. trig. C2 C6 C3 C5 C7 C8 f s Τ Α Τ Β 6 dopo il trigger C trigger TIME SLOT

26 Acquisizione con pretrigger 1/3 trigger A B C C1 C4 Tr.level C2 f s C3 C5 C6 C7 C8 t trigger pre-trigger 3 1 post-trigger 2 T A T B dopo il trigger A time slot Acquisizione con pretrigger 2/3 trigger A B C C1 C4 Tr.level C2 f s C3 C5 C6 C7 C8 t trigger pre-trigger post-trigger 1 4 T A T B dopo il trigger B time slot

27 Acquisizione con pretrigger 3/3 trigger A B C C1 C4 Tr.level C2 f s T A C3 T B C5 C6 C7 C8 t trigger pre-trigger post-trigger dopo il trigger C time slot Modalità di campionamento 54

28 Considerazioni 1/4 PV porzione visualizzata si sceglie con la selezione della base dei tempi (Time/Div) N numero punti sullo schermo Durata di un time slot PV/N varia al variare del coefficiente di deflessione orizzontale che si sceglie I campioni che non rientrano nella finestra PV sono scartati 55 Considerazioni 2/4 La durata minima di un time slot dipende: dalla risoluzione DT con cui si è in grado di misurare il ritardo temporale fra un impulso di trigger ed il campione successivo dalla stabilità del clock T ordine dei picosecondi definisce il minimo time slot realizzabile 56

29 Considerazioni 3/4 Al limite la frequenza di campionamento equivalente vale feq=1/dt in teoria molto elevata In pratica la banda è limitata dal filtro antialiasing in ingresso 57 Considerazioni 4/4 Esempio f s =40MHz; t s =1/ f s =25ns Risoluzione tempi DT=10 ps (time slot minimo) Traccia N= 500 campioni PV= DT x N =10 ps x 500 = 5 ns Schermo con 10 div orizzontali Velocità di scansione = 0.5ns/div 58

30 Modalità di campionamento 59 Convertitori A/D utilizzati 1/2 Comunemente si usano convertitori ad approssimazioni successive in cui T c =Nt clk (N bit e t clk periodo di clock) Se si vuole elevata f s si deve rinunciare alla risoluzione elevata 60

31 Convertitori A/D utilizzati 2/2 Per f s molto alte (attualmente alcuni gigahertz), si usano convertitori di tipo parallelo ( flash ) in cui T c =t clk Per aumentare f s, utilizzando convertitori lenti, si adottano vari accorgimenti 61 S/H e convertitori A/D multipli V in #1 S/H S/H S/H S/H #4 #1 A/D converter A/D converter A/D converter A/D converter N 1 #4 N 4 Multiplexer digitale N 1 N 2 N 3 N 4 N 1 Circuito di scansione Start convers. Il segnale è campionato in sequenza dal S/H#1 al S/H#4 Ciascun A/D ha a disposizione per convertire un tempo 4t s 62

32 Oscilloscopi numerici 63 Indice Modalità di trigger nei DSO Trigger nell acquisizione real time Trigger nei segnali ripetitivi Condizioni di trigger 64

33 Modalità di trigger 65 Modalità di trigger 1/2 Scopo del trigger: definire l evento intorno a cui posizionare la porzione di segnale da analizzare Campionamento real time l'evento di trigger fissa un riferimento temporale per gli N campioni conservati in memoria 66

34 Modalità di trigger 2/2 Campionamento di segnali ripetitivi ogni evento di trigger individua una ripetizione della porzione di segnale da analizzare nella ricostruzione tutti gli eventi di trigger si sovrappongono individuando un unico istante di riferimento 67 Confronto fra DSO e analogico Oscilloscopi analogici livello (trigger level) e pendenza (slope + -) è possibile solo post-trigger Oscilloscopi digitali livello e pendenza come l analogico possibilità di pre e post-trigger trigger su configurazioni di più segnali trigger in corrispondenza di sequenze logiche numerose altre opzioni diverse per i vari DSO 68

35 Eventi di trigger Nella acquisizione real-time si ha un solo evento di trigger (di solito si tratta di un singolo tansitorio) Nell acquisizione ripetitiva gli eventi di trigger sono sincroni con la cadenza della ripetizione A seconda del tipo di segnale acquisito, l evento di trigger determina comportamenti diversi 69 Modalità di trigger 70

36 Trigger real time 1/4 In real time, poiché il campionamento avviene in modo continuo, la memoria dell oscilloscopio contiene gli ultimi N campioni acquisiti L evento di trigger determina l arresto dell acquisizione e il congelamento dei dati presenti in memoria 71 Trigger real time 2/4 Si può fare in modo di arrestare l acquisizione dopo M campioni successivi all istante di trigger K capacità di memoria (caratteristica del DSO) M impostato da utente Capacità di memoria K campioni V(t) Evento di trigger Trigger level t t Impulsi di campionamento M campioni acquisiti successivi al trigger 72

37 Se si rappresenta tutto il contenuto di memoria si avrà : K-M campioni di pre-trigger M campioni di post-trigger K-M T Trigger real time 3/4 M pre post 73 Trigger real time 4/4 M=0: l'evento di trigger arresta immediatamente l'acquisizione e la memoria contiene la porzione di segnale antecedente l evento di trigger M=K: la memoria si riempie di K campioni tutti immediatamente successivi all evento di trigger 0<M<K: la memoria contiene una porzione di segnale a cavallo dell evento di trigger M>K: la memoria contiene una porzione di segnale ritardata rispetto all evento di trigger Porzione rappresentata T T T T 74

38 Modalità di trigger 75 Trigger segnali ripetitivi Con il campionamento casuale il trigger fissa un riferimento per la collocazione dei campioni all interno della finestra temporale Come nel caso real time è possibile visualizzare una porzione di segnale: precedente l evento di trigger (pre-trigger) una porzione successiva (post-trigger) oppure ancora una porzione a cavallo dell evento di trigger (pre e post-trigger) L impostazione di pre e post-trigger può essere fatta anche in termini di tempo invece che per numero di campioni 76

39 Alcuni esempi di possibilità di trigger Di seguito si analizzano alcune possibilità di trigger offerte da DSO che evolvono verso un aumento delle potenzialità del trigger Importante avere ampia possibilità di fissare condizioni di trigger per: posizionare la finestra di osservazione intorno ad eventi identificabili in vari modi catturare porzioni di segnali complessi Per i dettagli si rimanda al manuale di istruzione del particolare DSO 77 Modalità di trigger 78

40 Condizioni di trigger segnali ripetitivi 1/2 Su singolo canale Trigger in base a livello e pendenza Abilitazione del successivo trigger dopo DT (Condizione di trigger con hold off temporale, ignora impulsi di trigger per un tempo T > T) Slope + T T T abilitazione Trigger level t 79 Condizioni di trigger segnali ripetitivi 2/2 Abilitazione del successivo trigger dopo N eventi (Condizione di trigger con hold off su eventi, ignora N eventi di trigger successivi) 80

41 Condizioni di trigger su più ingressi 1/3 Su un canale si imposta il trigger in base al livello e pendenza del segnale Su un altro canale si impostano ulteriori condizioni Esempio canale 1 : trigger definito ad un livello ed una pendenza (slope +/-) canale 2 : stato logico basso canale 1: livello e pendenza canale 2 : stato logico low trigger livello trigger t t 81 Condizioni di trigger su più ingressi 2/3 Trigger su stato di CH1 e CH2: L H (CH1 = Low, CH2 = High) Condizione di trigger: ENTERING Il trigger si genera quando si entra nella condizione LH CH1 CH2 t T T T T t 82

42 Condizioni di trigger su più ingressi 3/3 Trigger su stato di CH1 e CH2: L H (CH1 = Low, CH2 = High) Condizione di trigger: EXITING Il trigger si genera quando si esce dalla condizione LH CH1 CH2 t T T T T t 83 Gestione del trigger Per facilitare il compito all'operatore Gestione a menu delle varie condizioni di trigger Memorizzazione di varie configurazioni (set) delle condizioni di trigger Ciascuna configurazione è richiamabile con una parola chiave 84

43 Oscilloscopi numerici 85 Indice Presentazione e tipi di deflessione Deflessione vettoriale Deflessione raster 86

44 Presentazione 87 Presentazione Presentazione sullo schermo di: andamento temporale della porzione di segnale di interesse indicazioni alfanumeriche di parametri selezionati (sensibilità verticale e orizzontale, selezione di trigger ecc.) informazioni di misura di parametri del segnale (tensione, frequenza, intervalli di tempo ecc..) Qualità della traccia generalmente inferiore a quella di un oscilloscopio analogico (ricostruita per punti) 88

45 Tipi di deflessione TRC possono essere a deflessione: Vettoriale Deflessione mediante campo elettrico, Placchette di deflessione X,Y punto rappresentato con le sue componenti vettoriali Raster Deflessione mediante campo magnetico, scansione di riga e di quadro Molto più utilizzato il TRC a scansione raster 89 Presentazione 90

46 Deflessione vettoriale Uguale al TRC degli oscilloscopi analogici Necessarie due conversioni D/A per generare le due tensioni analogiche di pilotaggio delle placchette di deflessione X, Y Traccia meglio definita, ma mancanza di colore Schermo di dimensioni tradizionali (più piccole di quello a deflessione magnetica) 91 Presentazione 92

47 Tubo raster Lo schermo TRC è costituito da una matrice di pixel (H righe x L colonne) Esempi di dimensione della matrice 368 righe e 576 colonne (media risoluzione) 810 righe x 696 colonne (buona risoluzione: qualità =numero pixel maggiore) H L pixel 93 Presentazione raster I dati da visualizzare vengono mappati all interno della memoria di schermo: matrice di L H parole binarie, ciascuna delle quali rappresenta colore ed intensità del pixel di riga e colonna corrispondente La memoria video viene scandita ciclicamente con frequenza sufficientemente elevata da garantire la persistenza dell immagine Il fascio elettronico disegna l immagine memorizzata, percorrendo lo schermo da sinistra a destra e dall alto al basso come nel monitor di un calcolatore 94

48 Oscilloscopi numerici 95 Indice Ricostruzione della traccia Processo di interpolazione Frequenza equivalente di campionamento Errori di ricostruzione 96

49 Problemi di ricostruzione del segnale 97 Ricostruzione della traccia Scopo della ricostruzione: Si è in condizioni di segnale a durata limitata Presentare sullo schermo una traccia quanto più simile a quella della forma d'onda reale a partire da un numero di limitato campioni 98

50 Per una ricostruzione ideale La teoria dei segnali dice che: Un segnale analogico a durata limitata ha una banda illimitata Per una sua corretta ricostruzione necessaria la conoscenza di infiniti campioni passati e futuri il contributo dei campioni decresce all aumentare della distanza dall istante attuale Nella pratica ciò non è realizzabile 99 Spettro di segnale campionato F S =2B: ricostruzione non corretta (aliasing) X(f) f -B f=0 +B F s 2F s X(f) F S >>2B : ricostruzione corretta f -B f=0 +B F s 2F s 100

51 Per ricostruire correttamente Volendo ricostruire un segnale a durata limitata in teoria F s fi Per una ricostruzione sufficientemente approssimata occorre che F s sia tanto elevata da evitare sovrapposizione di lobi secondari significativi Di conseguenza per una corretta acquisizione occorre che F S soddisfi in modo forte la condizione F S >> 2B 101 Problemi di ricostruzione del segnale 102

52 Processo di interpolazione I campioni acquisiti non sono generalmente sufficienti a rappresentare l immagine con una traccia continua Occorre aggiungere ulteriori campioni per completare il numero di pixel necessari L interpolazione consiste nella integrazione dei campioni negli intervalli di tempo in cui mancano quelli acquisiti 103 Interpolazione lineare Si uniscono i campioni acquisiti con dei segmenti Algoritmo rappresentato graficamente in figura campioni acquisiti Campione ricostruito sommando questi due valori 2Ts t 104

53 Interpolazione con funzione sinc 1/2 Ricostruzione segnale analogico a partire dai suoi campioni mediante la funzione x + sin x x ( t ) = x( nts) sinπ Fs π Fs ( t nts) ( t nts) 105 Interpolazione con funzione sinc 2/2 Dove Fs=1/Ts è la frequenza di campionamento x(t) t 106

54 Problemi di ricostruzione del segnale 107 Frequenza equivalente di campionamento Nell acquisizione di segnali ripetitivi la frequenza di campionamento F s reale può essere molto al di sotto della frequenza di Nyquist La traccia è rappresentata da un numero N v di punti Quindi è come se il segnale fosse stato campionato con una frequenza di campionamento equivalente della traccia visualizzata F Svis 108

55 Ricostruire segnali ripetitivi 1/2 Nella rappresentazione quindi la frequenza equivalente F Svis di campionamento della traccia visualizzata è F Svis = T Svis -1 =( PV/N v ) -1 N v : numero di punti della traccia sullo schermo (parametro fisso dipendente dallo schermo) PV: durata della finestra temporale osservata (scelta della taratura asse dei tempi) 109 Ricostruire segnali ripetitivi 2/2 F Svis dipende dalla scelta della durata della finestra temporale di osservazione (scelta della base tempi) 110

56 Problemi di ricostruzione del segnale 111 Ricostruzione non corretta Scelte non corrette possono portare a rappresentazioni errate che, nel caso di segnali sinusoidali vanno, a seconda dei casi, da: segnali rappresentati con una frequenza molto più bassa di quella reale e correttamente sincronizzati segnali con ampiezza apparentemente modulata percezione di sinusoide a frequenza molto più bassa che scorre sullo schermo non sincronizzata 112

57 Verifica della situazioni di errore 1/2 È buona norma da parte dell operatore verificare Se: una variazione della costante di taratura della base dei tempi Time/Div Comporta: notevole variazione dei parametri della forma d'onda 113 Verifica della situazioni di errore 2/2 Ciò vuol dire che occorre: cambiare la configurazione dello strumento (utilizzare altro valore di Time/Div) Fino a che: ulteriori variazioni del valore di Time/Div non provocano variazioni dei parametri della immagine 114

58 Oscilloscopi numerici 115 Prestazioni di un DSO 1/5 Banda passante (real time) In modalità di campionamento real-time, dipende dalla massima frequenza F Smax di campionamento utilizzata Alcuni produttori, in base agli algoritmi di ricostruzione usati, dichiarano una banda passante B RT =1/4 F Smax 116

59 Prestazioni di un DSO 2/5 Banda passante (ripetitivo) In modalità di campionamento di segnali ripetitivi, la banda passante dell oscilloscopio B RIP è molto più elevata di quella dichiarata per operazioni in tempo reale, e B RIP >>F Smax Occorre fare molta attenzione alle caratteristiche dichiarate per valutare correttamente le prestazioni offerte dall oscilloscopio fare riferimento, oltre che alla banda B RIP, anche a B RT (real time e quindi alla massima frequenza di campionamento) 117 Prestazioni di un DSO 3/5 Risoluzione verticale Il numero di bit del convertitore A/D definisce la risoluzione teorica verticale dell oscilloscopio numerico La risoluzione reale dipende anche dal rumore introdotto dai blocchi che precedono il convertitore A/D, (attenuatori, amplificatori, S/H, filtri ecc..) Alcuni produttori dichiarano bit effettivi di risoluzione, inferiori rispetto a quelli del convertitore A/D, per comprendere l'effetto dei blocchi a monte 118

60 Prestazioni di un DSO 4/5 Accuratezza verticale Generalmente l incertezza dell oscilloscopio numerico viene fornita in termini percentuali rispetto al fondo scala ed è compresa fra lo 0.2% (per oscilloscopi di buona qualità) e il 2%. Per esempio: Gain Accuracy:< 2% of full scale Oppure può essere espressa in (+ % fondo scala + quantità fissa), per esempio: DC accuracy < (+1% FS + 100mV) 119 Prestazioni di un DSO 5/5 Accuratezza dell'asse dei tempi Principalmente determinata: dall accuratezza del clock che determina gli istanti di campionamento dall accuratezza con cui sono misurati i ritardi dei campioni rispetto al trigger Negli oscilloscopi più costosi l accuratezza della base tempi è fornita come percentuale del valore letto più una costante che dipende dalla sensibilità orizzontale impostata Per esempio: time base accuracy= [ 0.005% of reading+ 100 ps] 120