ประเด็นสำคัญสามประการของออสซิลโลสโคป: แบนด์วิดท์ อัตราการสุ่มตัวอย่าง และความลึกของการจัดเก็บ
แบนด์วิดท์ อัตราการสุ่มตัวอย่าง และความลึกในการจัดเก็บเป็นตัวบ่งชี้หลักสามประการของออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัล เมื่อเปรียบเทียบกับความคุ้นเคยและเน้นที่แบนด์วิธของออสซิลโลสโคปของวิศวกร อัตราการสุ่มตัวอย่างและความลึกในการจัดเก็บมักถูกมองข้ามในการเลือก การประเมิน และการทดสอบออสซิลโลสโคป วัตถุประสงค์ของบทความนี้คือเพื่อช่วยให้วิศวกรเข้าใจคุณลักษณะที่สำคัญของตัวบ่งชี้สองตัว ได้แก่ อัตราการสุ่มตัวอย่างและความลึกในการจัดเก็บ และผลกระทบต่อการทดสอบจริง โดยการแนะนำทฤษฎีที่เกี่ยวข้องของอัตราการสุ่มตัวอย่างและความลึกในการจัดเก็บรวมกับการใช้งานทั่วไปโดยสรุป นอกจากนี้ยังช่วยให้เราเข้าใจถึงข้อดีข้อเสียในการเลือกออสซิลโลสโคป และสร้างแนวคิดที่ถูกต้องในการใช้ออสซิลโลสโคป
ก่อนที่เราจะเริ่มเข้าใจแนวคิดที่เกี่ยวข้องของการสุ่มตัวอย่างและการจัดเก็บ เรามาทบทวนวิธีการทำงานของออสซิลโลสโคปที่จัดเก็บข้อมูลดิจิทัลกันก่อน
สัญญาณแรงดันไฟฟ้าอินพุตจะถูกส่งไปยังแอมพลิฟายเออร์ส่วนหน้าผ่านวงจรคัปปลิ้ง และแอมพลิฟายเออร์ส่วนหน้าจะขยายสัญญาณเพื่อปรับปรุงความไวและช่วงไดนามิกของออสซิลโลสโคป สัญญาณเอาท์พุตโดยแอมพลิฟายเออร์จะถูกสุ่มตัวอย่างโดยวงจรตัวอย่าง/ค้าง และแปลงเป็นดิจิทัลโดยตัวแปลง A/D หลังจากการแปลง A/D สัญญาณจะกลายเป็นรูปแบบดิจิทัลและถูกจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำ ไมโครโปรเซสเซอร์จะประมวลผลรูปคลื่นสัญญาณดิจิทัลในหน่วยความจำ การประมวลผลที่สอดคล้องกันจะดำเนินการและแสดงบนจอแสดงผล นี่คือการทำงานของออสซิลโลสโคปที่จัดเก็บข้อมูลดิจิทัล
การสุ่มตัวอย่างอัตราการสุ่มตัวอย่าง
เรารู้ว่าคอมพิวเตอร์สามารถประมวลผลสัญญาณดิจิทัลแบบแยกเท่านั้น ปัญหาหลักที่ต้องเผชิญหลังจากสัญญาณแรงดันแอนะล็อกเข้าสู่ออสซิลโลสโคปคือการแปลงสัญญาณแบบต่อเนื่องเป็นดิจิทัล (การแปลงแอนะล็อก/ดิจิทัล) โดยทั่วไป กระบวนการตั้งแต่สัญญาณต่อเนื่องไปจนถึงสัญญาณแยกเรียกว่าการสุ่มตัวอย่าง สัญญาณต่อเนื่องจะต้องถูกสุ่มตัวอย่างและหาปริมาณก่อนจึงจะสามารถประมวลผลโดยคอมพิวเตอร์ได้ ดังนั้นการสุ่มตัวอย่างจึงเป็นพื้นฐานสำหรับการคำนวณและวิเคราะห์รูปคลื่นด้วยออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัล ด้วยการวัดแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าของรูปคลื่นในช่วงเวลาที่เท่ากันและแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นข้อมูลดิจิทัลที่แสดงด้วยรหัสไบนารี่ 8 บิต นี่คือการสุ่มตัวอย่างของออสซิลโลสโคปที่จัดเก็บข้อมูลดิจิทัล ยิ่งช่วงเวลาระหว่างแรงดันไฟฟ้าในการสุ่มตัวอย่างน้อยลง รูปคลื่นที่สร้างขึ้นใหม่ก็จะยิ่งใกล้กับสัญญาณดั้งเดิมมากขึ้นเท่านั้น อัตราการสุ่มตัวอย่างคือช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่าง ตัวอย่างเช่น หากอัตราการสุ่มตัวอย่างของออสซิลโลสโคปคือ 10G ครั้งต่อวินาที (10GSa/s) หมายความว่าจะมีการเก็บตัวอย่างทุกๆ 100ps
