tin tức công ty về Vượt qua Giới hạn Băng thông trong Máy hiện sóng để Đo lường Chính xác

Trong bộ công cụ của một kỹ sư điện tử, máy hiện sóng là một trong những thiết bị thiết yếu nhất. Hoạt động giống như một bác sĩ giàu kinh nghiệm, nó có thể "nhìn xuyên qua" các tín hiệu điện trong mạch, cung cấp các biểu diễn trực quan về sự thay đổi điện áp theo thời gian. Cho dù gỡ lỗi các mạch phức tạp hay phân tích chất lượng tín hiệu, máy hiện sóng đóng một vai trò không thể thiếu.

Tuy nhiên, giống như bất kỳ thiết bị chính xác nào, máy hiện sóng có những hạn chế. Hiệu suất của chúng bị giới hạn bởi nhiều yếu tố, trong đó băng thông là một trong những thông số quan trọng nhất nhưng lại thường bị hiểu lầm. Ngưỡng vô hình này xác định dải tần mà máy hiện sóng có thể đo chính xác. Khi tần số tín hiệu vượt quá giới hạn này, biên độ hiển thị sẽ giảm, có khả năng dẫn đến các phép đo bị méo và các đánh giá kỹ thuật sai sót.

Băng thông của máy hiện sóng đề cập đến giới hạn tần số trên mà thiết bị có thể duy trì các phép đo chính xác. Về mặt kỹ thuật, nó đại diện cho điểm tần số mà biên độ của tín hiệu đầu vào hình sin hiển thị ở mức 70,7% giá trị ban đầu của nó (điểm -3dB). Tiêu chuẩn này bắt nguồn từ các phép tính công suất—vì công suất liên quan đến điện áp bình phương, độ sụt điện áp 70,7% tương đương với mức giảm công suất 50% (-3dB).

Ví dụ, một máy hiện sóng có băng thông 100MHz sẽ hiển thị một sóng hình sin 100MHz ở mức 70,7% biên độ thực của nó. Các tín hiệu vượt quá tần số này sẽ bị suy giảm ngày càng lớn.

Các ràng buộc về băng thông phát sinh từ các thuộc tính vật lý vốn có của mạch máy hiện sóng:

• Bộ khuếch đại/Bộ suy giảm: Các thành phần này điều chỉnh mức tín hiệu để hiển thị, nhưng điện dung và điện cảm của bóng bán dẫn gây ra sự giảm độ lợi ở tần số cao hơn.
• Hiệu ứng điện dung/điện cảm: Các tụ điện bên trong thể hiện trở kháng giảm khi tần số tăng, trong khi các cuộn cảm thể hiện hành vi ngược lại, cùng nhau làm biến dạng việc truyền tín hiệu.
• Vết PCB: Ngay cả các đường dẫn trên bảng mạch cũng thể hiện điện cảm/điện dung phụ thuộc vào tần số, điều này ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của tín hiệu.

Băng thông ảnh hưởng trực tiếp đến tính hợp lệ của phép đo. Hãy xem xét việc gỡ lỗi tín hiệu đồng hồ 500MHz bằng máy hiện sóng 100MHz—màn hình bị suy giảm nghiêm trọng có thể cho thấy cường độ tín hiệu không đủ, có khả năng thúc đẩy các sửa đổi mạch không chính xác. Tệ hơn nữa, các hài bậc cao có thể bị bí danh thành các tần số thấp hơn, làm phức tạp thêm việc giải thích sai.

Một sóng vuông 500MHz chứa các hài bậc ở 1GHz, 1.5GHz, v.v. Băng thông không đủ có thể gộp các thành phần này thành các kết quả đọc tần số thấp sai.

Các kỹ sư có thể giảm thiểu các giới hạn về băng thông thông qua một số phương pháp tiếp cận:

• Lựa chọn băng thông: Áp dụng "Quy tắc 5x"—chọn máy hiện sóng có băng thông ≥5× thành phần tần số cao nhất của tín hiệu của bạn. Đối với tín hiệu 100MHz, hãy chọn thiết bị 500MHz.
• Xem xét đầu dò: Sử dụng đầu dò phù hợp hoặc vượt quá băng thông của máy hiện sóng. Tối ưu hóa các kết nối với các dây nối đất ngắn để giảm thiểu tiếng ồn.
• Lấy mẫu vượt mức: Máy hiện sóng cao cấp có thể sử dụng phần cứng lấy mẫu vượt mức (lấy mẫu trên tốc độ Nyquist) để cải thiện độ chính xác tái tạo.
• Cân bằng: Các đơn vị tiên tiến bù đắp cho sự biến dạng do băng thông gây ra thông qua việc xử lý trước tín hiệu.
• Hiệu chuẩn đáp ứng tần số: Một số thiết bị cung cấp hiệu chỉnh cho các đặc tính phản hồi cụ thể của chúng.

• Ưu tiên máy hiện sóng có băng thông ≥5× tần số tín hiệu
• Sử dụng đầu dò hiệu suất cao với sự phù hợp trở kháng thích hợp
• Thực hiện các phép đo vi sai để loại bỏ nhiễu chế độ chung
• Áp dụng các kỹ thuật loại bỏ để loại bỏ các tạo tác đầu nối/cáp

Việc hiểu các giới hạn băng thông của máy hiện sóng cho phép các kỹ sư đưa ra các lựa chọn thiết bị và giải thích phép đo sáng suốt, đặc biệt quan trọng đối với việc phân tích mạch tốc độ cao. Mặc dù máy hiện sóng vẫn là những công cụ chẩn đoán mạnh mẽ, nhưng hiệu quả của chúng cuối cùng phụ thuộc vào kiến thức kỹ thuật và kỹ năng phân tích của người dùng.