ข่าว บริษัท เกี่ยวกับ การ ละเว้น ขอบเขต ใน ออสซิลโลสโกป เพื่อ การ วัด ที่ แม่นยํา

ในชุดเครื่องมือของวิศวกรไฟฟ้า ออสซิลโลสโคปถือเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่จำเป็นที่สุด ทำหน้าที่คล้ายกับแพทย์ผู้มีประสบการณ์ สามารถ "มองทะลุ" สัญญาณไฟฟ้าภายในวงจรได้ โดยให้ภาพแสดงการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าเมื่อเวลาผ่านไป ไม่ว่าจะแก้ไขข้อบกพร่องของวงจรที่ซับซ้อนหรือวิเคราะห์คุณภาพสัญญาณ ออสซิลโลสโคปมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง

อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับเครื่องมือที่มีความแม่นยำอื่นๆ ออสซิลโลสโคปมีข้อจำกัด ประสิทธิภาพของมันถูกจำกัดด้วยปัจจัยต่างๆ โดยแบนด์วิดท์เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดแต่เข้าใจผิดบ่อยที่สุด เกณฑ์ที่ไม่สามารถมองเห็นได้นี้เป็นตัวกำหนดช่วงความถี่ที่ออสซิลโลสโคปสามารถวัดได้อย่างแม่นยำ เมื่อความถี่สัญญาณเกินขีดจำกัดนี้ แอมพลิจูดที่แสดงจะลดลง ซึ่งอาจนำไปสู่การวัดที่ผิดเพี้ยนและการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่ผิดพลาด

แบนด์วิดท์ของออสซิลโลสโคปหมายถึงขีดจำกัดความถี่บนสุดที่เครื่องมือสามารถรักษาการวัดที่แม่นยำได้ ในทางเทคนิคแล้ว มันแสดงถึงจุดความถี่ที่แอมพลิจูดของสัญญาณอินพุตคลื่นไซน์แสดงที่ 70.7% ของค่าเดิม (จุด -3dB) มาตรฐานนี้มีต้นกำเนิดมาจากการคำนวณกำลังไฟฟ้า เนื่องจากกำลังไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้ากำลังสอง การลดลงของแรงดันไฟฟ้า 70.7% จึงเท่ากับการลดลงของกำลังไฟฟ้า 50% (-3dB)

ตัวอย่างเช่น ออสซิลโลสโคปที่มีแบนด์วิดท์ 100MHz จะแสดงคลื่นไซน์ 100MHz ที่ 70.7% ของแอมพลิจูดที่แท้จริง สัญญาณที่เกินความถี่นี้จะประสบกับการลดทอนที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ

ข้อจำกัดแบนด์วิดท์เกิดจากคุณสมบัติทางกายภาพโดยธรรมชาติของวงจรออสซิลโลสโคป:

• แอมพลิฟายเออร์/ตัวลดทอน: ส่วนประกอบเหล่านี้ปรับระดับสัญญาณเพื่อการแสดงผล แต่ความจุและตัวเหนี่ยวนำของทรานซิสเตอร์ทำให้เกิดการลดทอนสัญญาณที่ความถี่สูงขึ้น
• ผลกระทบจากตัวเก็บประจุ/ตัวเหนี่ยวนำ: ตัวเก็บประจุภายในแสดงอิมพีแดนซ์ที่ลดลงเมื่อความถี่สูงขึ้น ในขณะที่ตัวเหนี่ยวนำแสดงพฤติกรรมตรงกันข้าม ซึ่งส่งผลให้เกิดการบิดเบือนการส่งสัญญาณโดยรวม
• ร่องรอย PCB: แม้แต่เส้นทางของแผงวงจรก็ยังแสดงตัวเหนี่ยวนำ/ความจุที่ขึ้นอยู่กับความถี่ ซึ่งส่งผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณ

แบนด์วิดท์ส่งผลกระทบโดยตรงต่อความถูกต้องของการวัด พิจารณาการแก้ไขข้อบกพร่องของสัญญาณนาฬิกา 500MHz ด้วยออสซิลโลสโคป 100MHz การแสดงผลที่ลดทอนอย่างรุนแรงอาจบ่งบอกถึงความแรงของสัญญาณที่ไม่เพียงพอ ซึ่งอาจนำไปสู่การปรับเปลี่ยนวงจรที่ไม่ถูกต้อง ยิ่งแย่กว่านั้น ฮาร์มอนิกความถี่สูงอาจเป็นนามแฝงเป็นความถี่ต่ำกว่า ทำให้เกิดการตีความผิดพลาด

คลื่นสี่เหลี่ยม 500MHz มีฮาร์มอนิกที่ 1GHz, 1.5GHz เป็นต้น แบนด์วิดท์ที่ไม่เพียงพออาจพับส่วนประกอบเหล่านี้ลงในการอ่านค่าความถี่ต่ำที่ผิดพลาด

วิศวกรสามารถลดข้อจำกัดแบนด์วิดท์ได้ด้วยวิธีการหลายอย่าง:

• การเลือกแบนด์วิดท์: ใช้ "กฎ 5x" เลือกออสซิลโลสโคปที่มีแบนด์วิดท์ ≥5× ส่วนประกอบความถี่สูงสุดของสัญญาณของคุณ สำหรับสัญญาณ 100MHz ให้เลือกเครื่องมือ 500MHz
• ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับโพรบ: ใช้โพรบที่ตรงกันหรือเกินแบนด์วิดท์ของออสซิลโลสโคป ปรับการเชื่อมต่อให้เหมาะสมด้วยสายดินสั้นเพื่อลดเสียงรบกวน
• การโอเวอร์แซมปลิ้ง: ออสซิลโลสโคประดับไฮเอนด์อาจใช้ฮาร์ดแวร์โอเวอร์แซมปลิ้ง (การสุ่มตัวอย่างเหนืออัตรา Nyquist) เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการสร้างใหม่
• การปรับสมดุล: หน่วยขั้นสูงชดเชยการบิดเบือนที่เกิดจากแบนด์วิดท์ผ่านการประมวลผลสัญญาณล่วงหน้า
• การสอบเทียบการตอบสนองความถี่: เครื่องมือบางอย่างมีการแก้ไขสำหรับลักษณะการตอบสนองเฉพาะของตน

• จัดลำดับความสำคัญของออสซิลโลสโคปที่มีแบนด์วิดท์ ≥5× ความถี่สัญญาณ
• ใช้โพรบประสิทธิภาพสูงพร้อมการจับคู่อิมพีแดนซ์ที่เหมาะสม
• ใช้วิธีการวัดผลต่างเพื่อปฏิเสธเสียงรบกวนโหมดทั่วไป
• ใช้วิธีการ de-embedding เพื่อลบสิ่งประดิษฐ์ของตัวเชื่อมต่อ/สายเคเบิล

การทำความเข้าใจข้อจำกัดแบนด์วิดท์ของออสซิลโลสโคปช่วยให้วิศวกรสามารถเลือกอุปกรณ์และการตีความการวัดได้อย่างชาญฉลาด ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการวิเคราะห์วงจรความเร็วสูง ในขณะที่ออสซิลโลสโคปยังคงเป็นเครื่องมือวินิจฉัยที่มีประสิทธิภาพ ประสิทธิผลของมันขึ้นอยู่กับความรู้ทางเทคนิคและทักษะการวิเคราะห์ของผู้ใช้