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Especificaciones del osciloscopio: cómo comprar el mejor visor

Especificaciones del osciloscopio: cómo comprar el mejor visor


Los osciloscopios son una forma muy común de equipo de prueba, posiblemente el tipo de equipo de prueba más importante.

Como resultado, a menudo es necesario poder elegir uno en la tienda de equipos de prueba o como alquiler o al comprar un osciloscopio.

A la hora de seleccionar un osciloscopio, ya sea para comprar, alquilar o incluso simplemente obtener uno en la tienda de la empresa, hay muchas especificaciones y parámetros diferentes a considerar, cada uno relacionado con el rendimiento.

Al seleccionar un osciloscopio, ¿cuáles son las especificaciones y parámetros más importantes y cuáles afectarán el rendimiento del osciloscopio en la aplicación en particular? Cuando se busca comprar el mejor osciloscopio, es necesario tener en cuenta todas las especificaciones, desde las de rendimiento hasta aquellas que pueden parecer menos importantes pero que pueden afectar su uso de la misma manera.


Tipos de osciloscopio

Una de las principales especificaciones asociadas con la compra de un osciloscopio es el tipo real de osciloscopio que se requiere. Algunos tipos de osciloscopio podrán realizar otras mediciones mejor que otros; algunos usan tecnología actual mientras que otros son más antiguos; y también puede haber implicaciones de costos.

Se encuentran disponibles almacenamiento analógico, analógico, digital, almacenamiento digital, muestreo digital, osciloscopios USB y muchos más tipos.


Especificación de ancho de banda del osciloscopio

Una especificación importante del osciloscopio está relacionada con la frecuencia o velocidad de las formas de onda que se pueden medir. Esto está determinado por el ancho de banda del osciloscopio y se encuentra que la capacidad del osciloscopio para mostrar con precisión la forma de onda disminuye al aumentar la frecuencia. La forma en que esto se especifica se puede ver en IEEE 1057, que define el ancho de banda eléctrico como el punto en el que la amplitud de una entrada de onda sinusoidal se reduce en 3 dB (es decir, atenuada al 70,7% del valor real de la señal, una caída de aproximadamente 30%) en relación con su nivel en una frecuencia de referencia más baja.

La especificación del osciloscopio para el ancho de banda se cotizará normalmente en el formato: Ancho de banda = -3dB a 1500 MHz. Si la especificación del osciloscopio para el punto -3dB no es suficientemente alta, se encontrará que los bordes de los pulsos y las ondas cuadradas se ralentizarán como resultado de la reducción de los componentes de alta frecuencia. Además, las ondas sinusoidales por encima de la frecuencia del ancho de banda se atenuarán significativamente, incluso aquellas alrededor de la frecuencia del ancho de banda sufrirán cierta atenuación.

Para garantizar que la especificación del osciloscopio sea adecuada, es necesario asegurarse de que el ancho de banda del osciloscopio sea superior a la frecuencia de funcionamiento. A menudo, la regla de los cinco tiempos se utiliza como regla general. Aquí, el ancho de banda del osciloscopio debería ser cinco veces el componente de frecuencia más alto de la señal. Usando esta regla, el error debido a las limitaciones de frecuencia será menor que ± 2%.

Precisión de ganancia de CC vertical

Es importante al medir la amplitud de las señales, conocer la precisión de la medición que se está realizando. Como los osciloscopios no están diseñados para usarse en lugar de multímetros digitales, no se prevé que los elementos de voltaje de la especificación del osciloscopio sean tan precisos.

Resolución de canal vertical

Los osciloscopios digitales necesitan convertir la señal analógica entrante en una señal digital. La resolución del canal vertical determina la "granularidad" de la señal.

La resolución del canal vertical depende del convertidor de digital a analógico en el alcance. Por ejemplo, ocho bits proporcionan 256 niveles de digitalización (2 elevado a la octava potencia), y con una resolución de 10 bits esto da 1024 niveles diferentes.

Un osciloscopio con solo ocho bits dará un rastro en el que los pasos individuales se pueden ver muy fácilmente. Como resultado, la mayoría de los visores modernos tienen niveles de resolución muy buenos. 10 bits es común incluso para los osciloscopios de nivel de entrada, con los de rendimiento que ofrecen 14 bits y hay algunos que ofrecen una resolución de quince o dieciséis bits.

La resolución de 12 o 14 bits es buena para la mayoría de las aplicaciones, pero la resolución de 15 o 16 bits proporcionará el mayor detalle.

Algunos osciloscopios de gama alta ofrecerán una resolución de 14 o 15 bits en todas las entradas, pero pueden ofrecer la resolución completa de 16 bits cuando solo se utilice un canal. Este enfoque reduce los costos y permitirá al usuario concentrarse en la precisión cuando solo se esté usando un canal.

Especificación de tiempo de subida

Otra especificación importante del osciloscopio que debe adaptarse es el tiempo de subida del osciloscopio. Esta es una especificación particularmente importante para cualquier circuito digital donde los bordes de las ondas cuadradas y los pulsos son a menudo de gran importancia. El osciloscopio debe tener un tiempo de subida lo suficientemente rápido para capturar las transiciones rápidas con precisión; de lo contrario, es posible que no se muestre información importante y los resultados pueden ser engañosos.

El tiempo de subida del osciloscopio se define como el tiempo que tarda la imagen en subir del 10% al 90% del valor final.

Aunque el ancho de banda del osciloscopio debe ser lo suficientemente alto, el tiempo de subida también es importante. Puede verse como similar a la velocidad de respuesta de los amplificadores operacionales donde la velocidad de cambio de voltaje es el factor limitante. Como resultado, el tiempo de subida del alcance debe ser lo suficientemente alto para capturar el detalle requerido.

Existe una relación entre el ancho de banda y el tiempo de subida para una estimación de primer orden. Para estimar el tiempo de subida de un osciloscopio a partir de su ancho de banda, es posible utilizar una fórmula simple:

Dónde:
BW = ancho de banda de 3dB del alcance
Tr = tiempo de subida.

Vale la pena recordar que esta no es una ecuación exacta, sino una aproximación de primer orden. pero muy útil.

Esta relación para el tiempo de subida del osciloscopio se utiliza para la mayoría de los osciloscopios de gama alta. Históricamente, los tipos más antiguos tendían a utilizar 0,35 en lugar de 0,45 como constante. Esto corresponde a la caída de un filtro de 1 o 2 polos.

Frecuencia de muestreo del osciloscopio

Con el aumento de la proporción de osciloscopios digitales, la especificación del osciloscopio de frecuencia de muestreo se está convirtiendo en una especificación más importante y generalizada. La frecuencia de muestreo se especifica en muestras por segundo (S / s). Cuanto más rápido muestree el osciloscopio la forma de onda, mayor será la resolución del detalle en la forma de onda y, con mayores frecuencias de muestreo, menor será la probabilidad de que se pierda cualquier información crítica.

Si bien la frecuencia de muestreo máxima tiende a ser la frecuencia de los títulos, la frecuencia de muestreo mínima también puede ser importante. Esto ocurre cuando se observan señales que cambian lentamente durante períodos de tiempo más prolongados. También es importante tener en cuenta que la frecuencia de muestreo mostrada cambia con los cambios realizados en el control de escala horizontal. Esto es para mantener un número constante de puntos de forma de onda en la pantalla de forma de onda mostrada.

Para la mayoría de las aplicaciones, es necesario definir el número mínimo de muestras que se requieren y esto debe usarse cuando se mira la especificación general del osciloscopio. El osciloscopio toma la forma de onda de la entrada de voltaje y luego la digitaliza, luego de lo cual se procesa. Para la pantalla es necesario construir la forma de onda.

Para evitar el alias, el teorema de Nyquist dicta que la frecuencia de muestreo debe ser el doble de la de los componentes de frecuencia más alta que se mostrarán. Sin embargo, esto hace algunas suposiciones sobre formas de onda repetitivas, eventos anómalos como fallas y métodos de interpolación. En realidad, es mejor asumir que cuando se usa la interpolación sin (x) / x (una opción común). Como resultado, la industria ha adoptado una regla general:

Frecuencia de muestreo=2.5Frecuencia más alta

Si se ha utilizado la interpolación lineal, la frecuencia de muestreo debería ser al menos diez veces mayor que el componente de la señal de frecuencia más alta.

Profundidad de la memoria

Esta es la memoria para almacenar señales. Cuanto mayor sea la profundidad de la memoria, más señal será posible capturar con la frecuencia de muestreo más alta.

Profundidad de la memoria=(Ventana de tiempo de adquisición)   (Frecuencia de muestreo)

Con 1MSa por canal, un osciloscopio puede capturar 1 ms o tiempo con una frecuencia de muestreo de 1GSa / s. Por lo tanto, debe haber suficiente memoria disponible para capturar esta cantidad de datos.

Tamaño de pantalla

Las pantallas de visualización del osciloscopio han mejorado enormemente en los últimos años. Los tamaños de pantalla han aumentado significativamente y la definición es mucho mejor.

Usando pantallas modernas, es posible ver mucha definición en la forma de onda, y esto podría revelar problemas que pueden no haber sido visibles en osciloscopios más antiguos.

Especificaciones del alcance físico

Aparte de las especificaciones puramente eléctricas, algunas de las físicas también son importantes, ya que pueden afectar tanto a la usabilidad.

Habrá varias especificaciones de alcance de tipo mecánico que se incluirán en la hoja de datos.

  • Talla: El tamaño físico que ocupa el visor tendrá una gran influencia en cómo se puede utilizar. Afortunadamente, hoy en día el tamaño de los osciloscopios es mucho menor que antes del cambio de siglo. Atrás quedaron los tubos termoiónicos de rayos catódicos que se usaban. Estos debían ser muy largos, y muchos osciloscopios tenían hasta medio o tres cuartos de metro de profundidad y, como resultado, ocupaban mucho espacio en la mesa. Los osciloscopios actuales son mucho más pequeños, ya que utilizan tecnología más actualizada para las pantallas.
  • Ruido : Fue sorprendente cuando alguien mencionó que el ruido podría ser un problema importante para un osciloscopio. Sin embargo, algunos osciloscopios más grandes pueden tener ventiladores que se activan para mantenerlos frescos. El ruido del ventilador puede ser fuerte en algunas ocasiones y puede ser una distracción trabajar junto a él. Vale la pena considerar la especificación para el nivel de ruido al comprar un osciloscopio o seleccionar uno en caso de que pueda ser un problema.

Alquiler o compra de osciloscopios

Las especificaciones requeridas del osciloscopio pueden estar regidas por decisiones sobre cómo se obtendrá el equipo de prueba. Hay varias opciones: comprar el osciloscopio nuevo, comprar equipo de prueba usado o alquilar equipo de prueba.

Si se requiere equipo de prueba usado, esto puede ser una buena opción, especialmente si se va a reacondicionar un equipo de prueba, entonces esto puede ser una excelente opción. El equipo de prueba reacondicionado puede ser relativamente nuevo y se puede obtener con reducciones significativas.

Al considerar la elección entre equipo de prueba nuevo, usado reacondicionado o alquiler de equipo de prueba, esto puede alterar la especificación del osciloscopio que se requiere. Para la opción de alquiler de equipos de prueba, el período durante el cual el equipo está en el lugar debe ser relativamente corto y, por lo tanto, el equipo puede adaptarse a los requisitos particulares en cuestión. Ya sea para comprar equipo de prueba nuevo o reacondicionado, se deben considerar otras aplicaciones para las que se puede utilizar el equipo.

La especificación del osciloscopio no solo debe coincidir con la aplicación actual, sino que, dependiendo del costo, debe incluir algunas pruebas de futuro. Para especificaciones como ancho de banda y tiempo de subida, especialmente, puede ser aplicable algún margen para permitir futuros desarrollos más rápidos a mayor velocidad. También deben examinarse otras especificaciones con miras a determinar si se adaptarían al desarrollo o la medición de productos futuros.

Son muchísimas las especificaciones que se verán en las fichas técnicas de los diferentes osciloscopios. Estas hojas de datos se pueden obtener generalmente a través de Internet. A continuación, se pueden comparar las especificaciones del alcance y obtener precios para seleccionar el tipo y modelo más adecuado para seleccionar, comprar o alquilar para cualquier situación particular.

También se debe considerar cuidadosamente para asegurar que se negocien los términos correctos. A menudo, puede haber más opciones que una compra directa: las opciones de alquiler-compra, alquiler y similares deben considerarse todas, ya que pueden ofrecer algunas opciones financieras muy atractivas.

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