About / Advertise
Digitala oscilloskop används ofta för att upptäcka störningar som kan vara skadliga för en konstruktion eller en krets. De här störningarna, eller spikar som de ibland kallas, kan inträffa någon enstaka gång eller återkomma periodvis, vanligen med oregelbundna intervall.
Ofta är det svårt att hitta spikarna, eftersom de är väldigt kortvariga jämfört med den samplingshastighet som oscilloskopet valt vid den givna tidbasen.
Dessvärre är den samplingshastighet som anges för oscilloskopet bara tillgänglig för de snabbare tidbaserna. Det beror på det begränsade minnesdjupet i oscilloskopet. Ett 1 GSa/s-oscilloskop kan därför missa en 1 μs-spik på en 50 Hz-signal när det använder en lägre tidbas.
Men att bara öka minnesdjupet löser inte problemet. Dels blir det dyrt, och dels krävs orimligt korta skrivcykler - för ett 1 GSa/s-oscilloskop så lite som 1 ns.
Smart elektronik
Med lite smart hårdvara går det dock att få information om vad som händer mellan samplingstillfällena, och på så vis kan man upptäcka återkommande störningar.
Normalt sparas ett sampel av signalen i minnet vid slutet av ett samplingsintervall. Vi skiljer här på samplingsintervallet, som är inversen av oscilloskopets klockfrekvens, och sampellagringsintervallet, som beror på tidbasen.
Vissa oscilloskop fortsätter nämligen att sampla i samma hastighet vid långsammare tidbaser och sänker bara sampellagringsfrekvensen.
För toppvärdesdetektion används speciella kretsar för att följa signalens maximala och minimala värde under ett sampellagringsintervall. Samplaren fortsätter alltså att gå på maxhastighet, även vid långsammare tidbaser.
Vid slutet av ett sampellagringsintervall lagras två värden för den aktuella tidpunkten i minnet, maxvärdet och minimivärdet. Detta gör det mycket svårt för spikar och störningar att undgå upptäckt så länge samplingsintervallet är kort nog.
Den kortaste spik som kan upptäckas beror på oscilloskopets maximala samplingshastighet. För toppvärdesdetektorn i HPs 54615B är den minimala spikbredden 1 ns. För ett 500 MHz-oscilloskop med 700 ps stigtid är detta fullt tillräckligt. Lägre maximal samplingshastighet ger större detekteringsintervall. Om spiken är minst 3-5 gånger längre än detekteringsintervallet ger metoden korrekt information om spikens amplitud.
Däremot får man ingen tidsinformation om spiken. Kretsarna avslöjar inte spikens bredd och inte heller när under sampellagringsintervallet som spiken inträffade.
Dessutom bör det betonas att kretsarna bara avslöjar återkommande störningar. För att hitta enkelförlopp (single shot) i annars periodiska signaler måste man trigga direkt på spikarna. HPs 54500-serie och många andra digitala oscilloskop har triggfunktioner för detta.
Richard B Rudloff
Författaren är produktchef på Hewlett-Packard
