Bandwidth sistem adalah kombinasi dari bandwidth probe dan bandwidth input osiloskop. Masing-masing dapat didekati dengan sirkuit lowpass RC, yang berarti penundaan menambah geometris:
t_system^2 = (t_probe^2 + t_scope^2)
f_system = 1/sqrt((1/f_probe)^2 + (1/f_scope)^2)
Ini berarti bahwa ruang lingkup 10MHz 'dengan probe 60MHz dapat mengukur sinusoid frekuensi 9.86MHz dengan -3dB (100 * 10 ^ {- 3/20}%) pelemahan.
Ketika mengukur kereta nadi digital, bukan hanya periodisitas yang penting, tetapi naik turunnya waktu, karena mengandung informasi frekuensi tinggi. Waktu naik dapat diperkirakan secara matematis dengan kenaikan RC atau kenaikan Gaussian, dan didefinisikan sebagai waktu untuk sinyal berubah dari 10% perbedaan antara tegangan rendah (logis 0) dan tegangan tinggi (logis 1) , hingga 90% perbedaannya. Sebagai contoh, dalam sistem 5V / 0V, itu didefinisikan sebagai waktu untuk mendapatkan dari 0.1*5V=0.5V
ke 0.9*5V=4.5V
. Dengan kendala-kendala ini dan beberapa matematika mewah , seseorang dapat mengetahui bahwa setiap jenis waktu kenaikan karakteristik memiliki konten frekuensi hingga sekitar 0.34/t_rise
untuk Gaussian dan0.35/t_rise
untuk RC. (Saya menggunakan 0.35/t_rise
tanpa alasan yang baik dan akan melakukannya untuk sisa jawaban ini.)
Informasi ini juga bekerja sebaliknya: bandwidth sistem tertentu hanya dapat mengukur kenaikan waktu hingga 0.35/f_system
; dalam kasus Anda, 35 hingga 40 nanodetik. Anda melihat sesuatu yang mirip dengan gelombang sinus karena itulah yang front-end analog biarkan lewat.
Aliasing adalah artefak pengambilan sampel digital, dan juga berlaku dalam pengukuran Anda (bukankah Anda beruntung!). Berikut gambar yang dipinjam dari WP:
Karena front-end analog hanya membiarkan waktu naik 35ns hingga 40ns melalui, jembatan pengambilan sampel ADC melihat sesuatu seperti gelombang sinus 50MHz yang dilemahkan, tetapi hanya pengambilan sampel pada 50MS / s, sehingga hanya dapat membaca sinusoid di bawah 25MHz. Banyak lingkup memiliki filter antialiasing (LPF) pada titik ini, yang akan menipiskan frekuensi di atas 0,5 kali laju sampel (kriteria pengambilan sampel Shannon-Nyquist). Lingkup Anda tampaknya tidak memiliki filter ini, karena tegangan puncak ke puncak masih cukup tinggi. Model apa itu?
Setelah jembatan pengambilan sampel, data dimasukkan ke dalam beberapa proses DSP, salah satunya disebut decimation dan cardinal span , yang selanjutnya mengurangi laju sampel dan bandwidth agar lebih baik menampilkan dan menganalisanya (terutama membantu untuk perhitungan FFT). Data selanjutnya dipijat sedemikian rupa sehingga tidak menampilkan frekuensi di atas ~ 0,4 kali laju sampel, yang disebut pita pengaman . Saya berharap Anda melihat ~ 20MHz sinusoid - apakah Anda telah rata-rata (5-point) dihidupkan?
EDIT: Saya akan menjulurkan leher dan menebak bahwa osiloskop Anda memiliki antialiasing digital, menggunakan penipisan dan rentang kardinal, yang pada dasarnya berarti LPF digital kemudian resampling dari jalur interpolasi. Program DSP melihat sinyal 20MHz, sehingga menipisnya hingga di bawah 10MHz. Mengapa 4MHz dan tidak lebih dekat ke 10MHz? "Cardinal span" berarti membagi dua bandwidth, dan penipisan seringkali dengan kekuatan dua juga. Beberapa kekuatan integer 2 atau sebagian kecil dari itu menghasilkan sinusoid 4MHz yang dimuntahkan bukannya ~ 20MHz. Inilah sebabnya saya mengatakan setiap penggemar membutuhkan ruang lingkup analog. :)
EDIT2: Karena ini mendapatkan begitu banyak pandangan, saya lebih baik memperbaiki kesimpulan yang memalukan di atas.
EDIT2: Alat khusus yang Anda suka dapat menggunakan undersampling, yang memerlukan input BPF analog untuk antialiasing, yang tampaknya tidak dimiliki alat ini, jadi alat ini harus hanya memiliki LPF, yang membatasinya menjadi sinusoid kurang dari 25MHz bahkan saat menggunakan equiv. sampling waktu . Meskipun saya juga mencurigai kualitas sisi analog, sisi digital kemungkinan tidak melakukan algoritma DSP tersebut, melainkan mengalirkan data atau mentransfer satu tangkapan.pada waktu untuk nomor kasar yang berderak pada PC. Panjang kata 50MS / dtk dan 8-bit berarti ini menghasilkan ~ 48MB / dt data mentah - terlalu banyak untuk streaming melalui USB meskipun batas teorinya 60MB / dt (batas praktis 30MB / dt-40MB / dt), tidak masalah paket overhead, jadi ada beberapa penipisan langsung keluar dari kotak untuk mengurangi ini. Bekerja dengan 35MB / s memberikan ~ 37MS / s sample rate, menunjuk ke batas pengukuran teoritis 18MHz, atau waktu naik 20ns, saat streaming, meskipun kemungkinan lebih rendah karena 35MB / s luar biasa (tetapi mungkin!). Manual menunjukkan ada Block Mode untuk mengambil data pada 50MB / s 'hingga 8k memori internal (batuk)penuh (160us), lalu mengirimkannya ke komputer dengan santai. Saya akan berasumsi bahwa kesulitan yang dihadapi dalam mendesain input analog yang berkualitas sebagian diatasi dengan oversampling oleh 2X (akurasi setengah-bit ekstra), memberikan tingkat sampel efektif 25MS / s, frekuensi maksimum 12,5MHz, dan band penjaga 10% ( (0.5*25-10)/25
), yang semuanya dapat direduksi dalam alat tangan itu sendiri. Kesimpulannya, saya tidak yakin mengapa Anda melihat sinusoid 4MHz karena ada cara untuk ini terjadi, tetapi ingin melakukan pengukuran yang sama dalam Block Mode kemudian menganalisis data dengan program pihak ketiga. Saya selalu keras pada osiloskop berbasis PC, tetapi yang satu ini tampaknya memiliki input yang layak ...