Domanda 1 : Qual’è la differenza
tra oscilloscopio sampling e oscilloscopio a memoria
digitale?
Risposta 1 : Gli
oscilloscopi a memoria digitale (DSO) funzionano per
campionamento del segnale di ingresso. Il tipico
oscilloscopio DSO utilizza il “campionamento in real
time” illustrati in Fig. 1.
Fig.1
Fig.1. Campionamento in tempo
reale. (a) Segnale originale, (b) l’oscilloscopio
campiona il segnale in diversi punti, (c) I campioni
sono memorizzati in memoria, (d) L’oscilloscopio
ricostruisce il segnale utilizzando I campioni
memorizzati. (Viene mostrata l’interpolazione a segmenti
dritti; esistono anche altri metodi)
Un oscilloscopio “sampling” è uno
speciale tipo di strumento che usa esclusivamente una
tecnica chiamata “campionamento sequenziale in tempo
equivalente” (sequential equivalent-time sampling) o
semplicemente “campionamento sequenziale” (sequential
sampling). Questo tipo di campionamento ben si presta ad
analizzare segnali ripetitivi come stringhe di dati
seriali, clock e impulsi in circuiti digitali, alcuni
dei pattern di dati usati per il collaudo di
semiconduttori, risposte impulsive e tempi di salita di
amplificatori. Un oscilloscopio sampling cattura un
campione in un ciclo della forma d’onda e ripete
l’operazione su un elevato numero di cicli variando i
tempi di campionamento in un ben definito pattern tra un
campione e il successivo. L’insieme risultante dei
campioni viene assemblato nell’immagine dell’intera
forma d’onda analizzata.
Fig.2
Fig. 2 –
Campionamento sequenziale. (a) Un campione viene
catturato su un elevato numero di forme d’onda simili,
(b) I campioni sono assemblati in modo da ricomporre la
forma d’onda.
Il vantaggio degli oscilloscopi
tipo sampling è che il loro convertitore A/D necessita
solo di essere abbastanza veloce da catturare un
campione in ciascun ciclo della forma d’onda, piuttosto
delle decine o centinaia di campioni richiesti da un
oscilloscopio real-time. Questo consente di ottenere
elevate larghezze di banda dell’oscilloscopio, ben 12
GHz nel caso del PS9201, e di catturare ogni campione
con una precisione più elevata. Un oscilloscopio DSO
real-time che fosse in grado di catturare un singolo
ciclo a 12 GHz della medesima forma d’onda avrebbe un
prezzo proibitivo. Esiste sul mercato un modello il cui
costo è circa 8 volte quello del PicoScope 9201.
Può il PicoScope 9201/9211 essere
considerato un analizzatore di segnali digitali (DSA)?
Risposta 2 :
Sì. Alcuni produttori usano questa denominazione per gli
oscilloscopi sampling destinati al mercato dei segnali
digitali. Noi abbiamo scelto di chiamare il PicoScope
9201 e il PicoScope 9211 oscilloscopi sampling perché
possono fare di più che semplicemente misurare segnali
digitali; possono anche essere usati per analizzare
forme d’onda ripetitive analogiche.
Domanda 3 : Qual’è la differenza
tra velocità di campionamento in tempo reale e velocità
di campionamento in tempo equivalente?
Risposta 3 : La velocità
di campionamento in tempo reale di un oscilloscopio è la
velocità alla quale il suo convertitore ADC riesce a
campionare una forma d’onda. Se si vuole catturare un
singolo evento come un glitch in un circuito digitale
l’oscilloscopio ha una sola possibilità di acquisire
abbastanza campioni per rappresentare accuratamente la
forma d’onda. In questi casi non c’è alternativa ad un
oscilloscopio con alta velocità di campionamento in
tempo reale. L’esperienza insegna che sono necessari
almeno 10 campioni per ogni ciclo della forma d’onda.
Per esempio se il segnale in questione è una forma
d’onda quadra da 2GHz, per catturare una immagine che
sembri realistica sarebbe necessario un oscilloscopio
con velocità di campionamento in tempo reale di almeno
20 GS/s. Per una accurata analisi temporale e della
forma di un segnale sono necessari, come richiesto nel
test delle maschere, diverse centinaia di campioni.
Questo richiederebbe una velocità di campionamento in
tempo reale di 200 GHz o più, che è aldilà delle
capacità degli strumenti al momento disponibili, sebbene
questi oscilloscopi sono esistiti, e comunque sarebbe di
prezzo proibitivo.
La velocità di campionamento in
tempo equivalente (ETS, Equivalent Time Sampling) di un
oscilloscopio non è una misura della velocità del suo
convertitore ADC, ma è la stima di un convertitore
immaginario che potrebbe catturare un’ onda singola
(single shot) con la stessa base dei tempi e con lo
stesso numero di campioni dell’oscilloscopio sampling in
questione. Se un oscilloscopio sampling avesse una
temporizzazione perfettamente accurata, potrebbe
raggiungere una velocità ETS grande quanto si vuole
semplicemente aspettando un numero necessario di cicli
della forma d’onda di ingresso da analizzare. Nei casi
reali tuttavia la velocità ETS di un oscilloscopio è
limitata dall’elettronica dei circuiti di timing e di
trigger. Minore è l’incertezza del tempo (chiamata
jitter), maggiore è il numero di campioni non
sovrapposti che l’oscilloscopio cattura per formare
l’immagine finale, e di conseguenza più alta è la
velocità di campionamento in tempo equivalente. Grazie
al suo basso jitter il PisoScope 9201 ha un velocità di
campionamento ETS di ben 5TS/s.
Molti dei moderni oscilloscopi
DSO indicano nelle loro specifiche sia la velocità di
campionamento in tempo reale che quella in tempo
equivalente (o sequenziale). Quando si sceglie un
oscilloscopio bisogna accertarsi che entrambe le
velocità di campionamento siano adeguate alla propria
applicazione.
Domanda 4 : Si possono usare gli
oscilloscopi PicoScope 9201 e PicoScope9211 per
applicazioni generiche di prove e misure?
Risposta 4 : I PicoScope
9201 e 9211 non sono progettati per rimpiazzare gli
oscilloscopi general-purpose; le maggiori differenze tra
gli oscilloscopi della serie PS9000 e oscilloscopi di
utilizzo generico sono:
Connettori ingresso
tipo SMA. Gli oscilloscopi per utilizzi generici
hanno solitamente connettori BNC ai loro ingressi, ma
questi connettori al di sopra dei 2 GHz non hanno una
impedenza ben definita. I connettori SMA si comportano
molto meglio alle alte frequenze, e sono generalmente
adottati in applicazioni nel campo delle microonde
Ingressi
da 50 ohm.
I PicoScope
9000 hanno ingressi a bassa impedenza che non sono
utilizzabili con sonde passive ad alta impedenza ma con
sonde a bassa impedenza. La bassa impedenza di ingresso
è necessaria per l’accoppiamento con cavi standard e
connettori ad alta frequenza senza generare riflessioni.
La maggior parte degli strumenti progettati per
funzionare in alta frequenza (sopra i 500 MHz) hanno
l’impedenza di ingresso e di uscita di 50 ohm.
Range di ingresso di
+/-2V.
Il circuito di ingresso del PS9000 è estremamente
sensibile e di larga banda, ma non consente un range di
ingresso molto largo come negli oscilloscopi di
applicazione generica. Se il segnale di ingresso è
maggiore di +/-1V (Massimo range misurabile) è
necessario un attenuatore esterno. Bisogna inoltre
proteggere gli ingressi dalle scariche elettrostatiche.
Campionamento real time da 100 kS/s.
La serie PicoScope 9000 non è progettata per essere
usata come oscilloscopi a campionamento real time. I
loro precisi convertitori ADC sono ottimizzati per
campionamento in tempo equivalente con jitter molto
basso, con velocità di campionamento fino a 5TS/s per
segnali ripetitivi
Software dedicato.
Il software
fornito con I PS9000 è stato concepito per funzionare
solo con oscilloscopi sampling. Include funzioni di
display avanzate come i diagrammi ad occhio e gli
istogrammi, e misure specialistiche per il test di
maschere standard che non possono essere eseguite con
oscilloscopi real time. Questo software è molto diverso
dal PicoScope 6, il nostro software per oscilloscopi di
utilizzo generico, sia per l’aspetto che per le
funzioni, e i file non possono essere scambiati tra i
due programmi
Domanda 5 : Che differenza c’è
tra gli ingressi “Direct Trigger” e “HF Trigger”?
Risposta 5 :
Il Direct Trigger è un ingresso
di trigger “full function” con una larghezza di banda di
1 GHz, e si collega direttamente alla elettronica dello
strumento. Questo trigger può avere pendenza variabile,
isteresi, livello di trigger programmabile. Il Trigger
HF è un ingresso che attraversa una pre-scalatura
interna prima di arrivare alla circuiteria dello
strumento. Questo ingresso ha una larghezza di banda
maggiore (fino a 10 GHz) ma non è dotato delle
regolazioni disponibili nel Direct Trigger.
Domanda 6 : A cosa serve
l’istogramma?
Risposta 6 :
Vedi l'immagine grande
Istogramma. Un
istogramma verticale mostra la densità del segnale in
funzione del voltaggio ed aiuta a visualizzare il rumore
Il PicoScope 9201 può raccogliere
un elevato numero di forme d’onda ed eseguire analisi
statistiche su di esse. Il risultato di queste analisi
viene visualizzato come istogramma riferito alla
tensione (istogramma verticale) o riferito al tempo
(istogramma orizzontale). L’istogramma verticale indica
quanto tempo il segnale rimane ad un determinato livello
di tensione, ed è utile per visualizzare il valore
efficace del rumore e i suoi margini. Un istogramma
orizzontale indica quanto velocemente un segnale cambia
durante ciascun intervallo di tempo e mostra il valore
efficace delle oscillazioni e i margini temporali. Gli
istogrammi sono utili per visualizzare la qualità del
segnale, ma volendo si possono avere dati statistici in
forma numerica usando le funzioni statistiche integrate.
Domanda 7 : Come mai il
PicoScope 9200 costa così poco?
Risposta 7 : Non ci sono
extracosti nascosti. Quando si acquista un PicoScope
9201 o un PicoScope 9211 si acquista un sistema
completo; un hardware da collegare al vostro PC via USB,
un alimentatore, e un software basato su Windows. Ma si
acquistano anche dei servizi aggiuntivi: supporto
gratuito illimitato nel tempo dagli specialisti Pico,
aggiornamenti gratuiti del software fino a quando il
prodotto viene supportato.
Per contenere il prezzo non
vengono fornite sonde che spesso non sono richieste se
si hanno sorgenti di segnale con impedenza di 50 ohm.
