Mätteknik 2015
Digitala oscilloskop
Johan Nilsson
Digitalt oscilloskop
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Digitalt oscilloskop – Vertikal inställning
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Digitalt oscilloskop – Horisontell inställning
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Digitalt oscilloskop - Triggning
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Digitalt oscilloskop – Mätfunktioner
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Analogt <-> digitalt oscilloskop
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Ingångssteg – Vertikal- eller Y-led
AD
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Minne
Oscilloskopingång
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Oscilloskopingång - Ingångsimpedans
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Oscilloskop-probkabel, 1:1
•  En koaxialkabel på 1 m har en kapacitans på ca 100 pF.
•  Denna kapacitans hamnar parallellt med oscilloskopingången och
ökar belastningen på mätobjektet.
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Oscilloskop-prob, 10:1
•  En prob kan förbättra situationen genom att införa en
spänningsdelning via en resistans och kapacitans i probspetsen.
•  Med en 10:1 prob hamnar endast 1/10 av spänningen över
mätobjektet på oscilloskopets ingång, men belastningen på
mätobjektet minskar (varför?)
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Probkompensering
(Endast för 10:1 prob på lab)
•  Eftersom oscilloskopets ingångskapacitans inte är helt känd och
kan variera något från oscilloskop till oscilloskop måste probens
kapacitans justeras för att säkerställa 10:1 dämpning av
mätsignalen för högre frekvenser (då det är kapacitanserna i prob
och oscillskopingång som bestämmer spänningsdelningen).
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Prober
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Ingångssteg – Vertikal- eller Y-led
AD
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
AC-koppling av ingång - Bandbredd
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Minne
AD-omvandlare, Flash
•  Snabb
•  Upplösning, typiskt < 10 bitar
•  Oscilloskopet på labben – 8 bitar,
Max 1 GS/s
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Sampling
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Sampling – Hur snabb?
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Sampling – Hur snabb?
fs/2 > fmax
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Sampling – Vikning
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Sampling – Vikning – Antiviknings-filter
(Ej på oscilloskopet på labben)
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Sampling – Effektiv samplinghastighet
2500 minnespunkter i osc på lab
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Bandbredd
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Ingångsstegets analoga bandbredd
DC-kopplat
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Samplingsmetoder
•  Realtidssampling
•  Sekventiell repetitiv sampling
•  Slumpmässig repetitiv sampling
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Samplingsmetoder
Realtidssampling – i osc på lab
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Samplingsmetoder
Sekventiell repetitiv sampling
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Samplingsmetoder
Slumpmässig repetitiv sampling
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Sampling – Vertikal upplösning
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Rekonstruktion - Interpolation
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Rekonstruktion – sin x/x-interpolation
Ideal
Förenklad
”Dot-join”
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Frekvensanalys
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Frekvensanalys – Samplade signaler
Sampling av en kontinuerlig signal
•  fs – sampelfrekvens
•  Ts = 1/fs – tid mellan
varje sampel
•  N – antal sampel
•  NTs – Insamlingstid
Vid fourierutvecklingen av en samplad signal upprepas det
samplade förloppet periodiskt med perioden NTs
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Frekvensanalys – Samplade signaler
Exempel på frekvensspektrum
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
FFT – Vikning (Aliasing)
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
•  fs – sampelfrekvens
•  Ts = 1/fs – tid mellan
varje sampel
•  N – antal sampel
•  NTs – Insamlingstid
•  Frekvensupplösning i
spektra:
fs /N = 1/NTs =
1/insamlingstiden
FFT – Läckage
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
FFT – Läckage
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
FFT – Läckage – Fönsterfunktioner
Ex. Hanningfönster
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Digitala oscilloskop - fördelar
- USB, Ethernet, WiFi….
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Digitala oscilloskop – fördelar
Förtriggning
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson
Digitala oscilloskop - nackdelar
Digitala oscilloskop - Johan Nilsson