디지털 오실로스코프의 주요 사양 이해: 샘플링 속도, 대역폭 및 분해능

개요
전기 신호를 연구할 때 디지털 오실로스코프가 필요합니다. 디지털 오실로스코프를 최대한 활용하려면 디지털 오실로스코프의 가장 중요한 측면에 대해 잘 알고 있어야 합니다. 이 섹션에서는 분해능, 대역폭 및 샘플링 속도라는 세 가지 기본 사항에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

이러한 요소는 오실로스코프의 작동 기능과 정확도 수준에 상당한 영향을 미칩니다. 이러한 요인들 사이에 존재하는 연결을 이해하면 다음을 선택하는 데 도움이 될 수 있습니다. 디지털 오실로스코프 작업의 특정 요구 사항을 충족하도록 맞춤화됩니다.

샘플링 속도
샘플링 속도 디지털 오실로스코프 표시하는 신호의 정확성과 신뢰성 수준을 결정하는 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 오실로스코프가 특정 시간 동안 캡처할 수 있는 판독값 수를 나타내는 측정입니다.

샘플링 속도는 XNUMX초 동안 수집되는 샘플 수를 말하며 대부분 초당 메가샘플(MS/s) 또는 초당 기가샘플(GS/s)로 표시됩니다.

사용자가 오실로스코프가 더 높은 수준의 정밀도로 신호를 캡처하고 재구성할 수 있기를 원하는 경우 샘플 속도를 높여야 합니다. Nyquist-Shannon 샘플링 정리에 따르면 신호를 올바르게 재구성하려면 샘플링 속도가 신호의 최대 주파수보다 두 배 빨라야 합니다. 이것은 당신이 그렇게 할 수 있어야 합니다.

앨리어싱이나 왜곡 없이 높은 주파수에서 신호를 수집하고 검사할 수 있으려면 샘플링 속도가 충분히 높은 오실로스코프가 필요합니다.

파형 수학 함수 또는 직렬 프로토콜 디코딩과 같은 복잡한 분석 도구를 사용하거나 동시에 많은 채널을 사용하는 경우 유효 샘플링 속도가 감소하는 것을 볼 수 있습니다.

이 두 가지 요인 모두 유효 샘플링 속도의 감소에 기여할 수 있습니다. 정확한 측정을 위해서는 활성 채널 수와 샘플링 속도 사이의 관계를 알아야 합니다.

대역폭
"대역폭"은 지속적으로 감지하고 표시할 수 있는 주파수 범위를 말하며 이 용어는 "대역폭"이라는 단어에서 유래되었습니다. 오실로스코프의 진폭 응답이 특정 허용 오차(일반적으로 -3dB) 내에서 일정하게 유지되는 주파수 범위를 나타냅니다.

대역폭이 오실로스코프에서 한 번에 볼 수 있는 가장 높은 주파수의 표시를 제공한다는 것은 일반적인 오해입니다. 반면에 대역폭은 오실로스코프가 전체적으로 정확한 진폭 측정을 수행할 수 있는 주파수 범위입니다.

정확한 측정을 위해 관심 있는 신호의 최고 주파수 구성요소보다 최소 XNUMX배 더 큰 대역폭을 가진 오실로스코프를 사용하는 것이 좋습니다.

오실로스코프의 상승 시간 기능은 대역폭 요구 사항의 영향을 받는 측면 중 하나입니다. 신호 진폭이 최고값의 10%에서 90%로 증가하는 데 걸리는 시간을 상승 시간이라고 합니다.

빠르게 상승하는 시간 신호를 정확하게 기록하고 표시할 수 있는 더 큰 대역폭의 오실로스코프는 정밀한 타이밍 분석 및 고주파수 측정이 필요한 응용 분야에 탁월합니다. 이러한 종류의 측정은 종종 서로 결합되어 필요합니다.

분해능
오실로스코프가 정확하게 표시할 수 있는 가장 작은 전압 상승을 장치의 "해상도"라고 합니다. 신호를 디지털화하는 데 사용된 ADC 내부에 포함된 비트 수가 결정 요인으로 작용합니다. 오실로스코프는 일반적으로 8비트의 수평 해상도를 갖지만 이 숫자의 범위는 최대 10비트 또는 그 이상일 수 있습니다.

오실로스코프의 수직 분해능은 가장 미세한 전압 변동도 감지하고 정확하게 표시하는 기능과 직접적으로 연결되어 있습니다.

분해능이 높은 오실로스코프는 분해능이 낮은 오실로스코프보다 약한 신호를 더 잘 측정하고 파형의 미세한 변동을 감지할 수 있습니다. 그러나 해상도를 높이면 잠재적으로 노이즈 플로어가 증가하여 신호 대 잡음비에 영향을 줄 수 있다는 점을 염두에 두어야 합니다.

선택한 오실로스코프의 수직 분해능은 측정 요구 사항에 따라 결정되어야 합니다. 진폭이 큰 신호를 처리할 때는 8비트의 분해능이면 충분할 것 같습니다.

그러나 정밀한 전압 측정이 필요하거나 진폭이 작은 신호를 포함하는 애플리케이션에는 10비트 이상의 더 높은 분해능이 필요할 수 있습니다. LISUN 또한 최고의 디지털 오실로스코프를 제공합니다.

오실로스코프에 내장된 신호 컨디셔닝, 배경 노이즈 및 처리 방법은 모두 유효 분해능에 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 이 때문에 다양한 작동 조건에서 오실로스코프의 유효 분해능을 확실하게 이해하고 잠재적인 제한 사항을 고려해야 합니다.

샘플링 속도, 대역폭 및 해상도 간의 상호 작용
오실로스코프의 샘플링 속도, 대역폭 및 분해능은 모두 장비의 전체 ​​성능에 기여하는 요소입니다. 도구의 이 세 가지 측면 사이에는 강한 연결 고리가 있습니다. 신뢰할 수 있는 측정 결과를 위해서는 상호 작용을 고려해야 합니다.

샘플 속도는 신호의 대역폭을 캡처할 수 있을 만큼 충분히 빨라야 합니다. Nyquist-Shannon 샘플링 정리에 따르면 앨리어싱 발생을 방지하려면 샘플링 속도가 신호 대역폭의 최소 두 배 이상이어야 합니다. 따라서 샘플링 속도가 필요한 대역폭과 비슷하거나 더 높은 오실로스코프를 선택하는 것이 중요합니다.

분해능과 관련하여 고려해야 할 다른 필수 측면은 오실로스코프의 수직 범위와 감도 설정입니다. 수직 범위가 나타날 수 있는 전압 범위를 정의하는 반면, 분해능은 일관되게 나타낼 수 있는 최소 전압 증분을 결정합니다. 이것은 수직 범위가 표시될 수 있는 전압 범위를 설명한다는 사실과 대조됩니다.

오실로스코프가 과도한 양의 양자화 노이즈 또는 정보 손실 없이 신호를 적절하게 표시하도록 보장하기 위해 필요한 투사된 신호 레벨과 측정 정밀도를 기반으로 분해능을 선택하는 것이 중요합니다.

또한 오실로스코프가 신호의 고주파 성분을 측정할 수 있는 정확도는 사용되는 대역폭 매개변수와 반비례합니다. 신뢰할 수 있는 판독값과 정확한 파형 재생산을 얻으려면 관심 있는 최대 주파수보다 대역폭이 큰 오실로스코프를 활용하십시오.

지정된 샘플링 속도, 대역폭 및 분해능은 오실로스코프가 제대로 작동하기 위해 꼭 필요한 요소라는 점을 명심하는 것이 중요합니다.

실제 설정에서 오실로스코프의 성능은 신호 품질, 프로브 매개변수 및 주변 노이즈 수준과 같은 다양한 요인의 영향을 받을 수 있습니다.

오실로스코프 특성은 장비와 함께 수행할 측정 및 장비를 사용할 환경을 고려하여 주의 깊게 검토해야 합니다.

결론
샘플 속도, 대역폭 및 해상도를 알고 있습니다. 디지털 오실로스코프 최대한 활용하는 데 중요합니다. 오실로스코프의 대역폭은 지정된 주파수 범위 내에서 신호를 적절하게 측정하도록 보장하는 반면 샘플링 속도는 신호가 얼마나 정확하게 캡처되는지 정의합니다.

오실로스코프의 분해능은 충실하게 표시할 수 있는 가장 작은 전압 증가를 지시함으로써 신호의 미묘한 변화를 감지하고 표시하는 능력에 영향을 미칩니다. 측정 요구 사항에 적합하고 정확하고 신뢰할 수 있는 신호 분석을 보장하는 오실로스코프를 선택하면 이러한 매개변수와 노이즈 및 신호 품질과 같은 실제 요소 간의 상호 작용을 고려하여 가능합니다.

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