Digitální osciloskop
Digitální osciloskop měří signál jen v určité časové okamžiky. Signál A/D převodník upraví do digitální podoby a uchová v číslicové paměti. Signál se pak zobrazuje na obrazovce s elektromagnetickým vychylováním (analogové osciloskopy mají vychylování elektrostatické) nebo na LCD displeji.
Popis
Nejstarší digitální osciloskopy byly vlastně číslicovou pamětí dynamických dějů se zabudovaným analogovým osciloskopem, přístroj obsahoval i časovou základnu analogového osciloskopu a bylo ho možno přepínat i do analogového režimu, dnes se tato koncepce používá jen výjimečně.
Inzerce
Paměť digitálních osciloskopů je FIFO, která se po úplném naplnění přepisuje tak, že nejprve je přepsán nejdříve přijatý vzorek, potom druhý atd. Paměť osciloskopu je při připojení signálu neustále plněna vzorky a po jejím naplnění je její obsah kontinuálně přepisován. Po příchodu spouštěcího signálu je plnění paměti ihned nebo po zvoleném zpoždění zastaveno, a tak může být zobrazen zvolený úsek měřeného signálu. Současné digitální osciloskopy obsahují zabudovaný mikropočítač a digitalizovaný signál nepřevádějí zpět do analogové formy. Digitální signál zpracovává v zabudovaném počítači a zobrazuje ho na displeji. V některých osciloskopech se používá pouze jeden analogově-digitální převodník přepínaný do jednotlivých kanálů
Vlastnosti
Vzorkovací frekvence: Rozhoduje o tom jak rychlý signál může být zobrazen. (čím je vzorkování vyšší, tím rychlejší signál může být zobrazen). Musí být minimálně dvakrát větší než vzorkovaný signál, jinak dochází ke vzniku aliasingu. V praxi bývá vzorkovací frekvence až desetkrát větší než udávaný mezní kmitočet osciloskopu.
Napěťová citilivost: Závisí na počtu bitů A/D převodníku. (čím více bitů, tím větší přesnost). Typické A/D převodníky běžných osciloskopů mají rozlišení 8 bitů.
Velikost paměti: Čím větší paměť, tím delší úsek signálu může být uložen.
Parametry digitálních osciloskopů
- POČET KANÁLŮ: 2-4
- VZORKOVACÍ KMITOČET: běžně stovky MHz až jednotky GHz
- ŠÍŘKA PÁSMA: od Hz po MHz
- ROZLIŠOVACÍ SCHOPNOST: dána A/D převodníkem
- VÝPOČET PARAMETRŮ SIGNÁLU: napětí špička – špička/efektivní/střední, minimální, maximální, atd.
Nevýhody
- Složitost
- Možnost aliasingových chyb
Výhody
- Ukazuje parametr signálu (např. max/min napětí, velikost špička – špička, efektivní hodnota, atd)
- Vyšší přesnost
- Převedení naměřených dat do PC
Zapamatování a zobrazení zvoleného úseku signálu
ZOBRAZENÍ PŘED PŘÍCHODEM SPOUŠTĚCÍHO SIGNÁLU
To je možné proto, že signál je neustále nahráván do paměti osciloskopu a po příchodu spouštěcího signálu se tyto hodnoty zobrazí
NORMÁLNÍ ZOBRAZENÍ
Zobrazí se příslušný počet bodů po příchodu spouštěcího signálu
ZPOŽDĚNÉ ZOBRAZENÍ
Signál je zobrazen po uplynutí doby a je zpožděný od uplynutí doby co přišel spouštěcí signál
Způsoby vzorkování
VZORKOVÁNÍ V REÁLNÉM ČASE
Vzorky jsou odebírány v pevně stanovené okamžiky, jejichž vzdálenost je dána vzorkovací dobou.
SEKVENČNÍ VZORKOVÁNÍ
Používá se pouze pro periodické signály, kdy v každé periodě je odebrán pouze jeden vzorek a v následující periodě opět jeden vzorek, ale z místa vzdáleného od prvního odběru- Tato vzdálenost je pevně dána.
NÁHODNÉ VZORKOVÁNÍ
Pro periodické průběhy, rychlejší než sekvenční
Digitální osciloskop z PC
Běžný počítač se zvukovou kartou a vhodným software lze použít jako digitální osciloskop a spektrální analyzátor. Vstupní signály se přivádí přes mikrofonní nebo linkový vstup. Je-li karta stereofonní, jsou k dispozici pro měření současně dva kanály. Z principu zvukové karty plyne omezení, kterým je vstupní kmitočtový rozsah cca 20 Hz až 20 kHz. Pro základní nízkofrekvenční měření nebo pro výukové demonstrační účely však vyhoví.