Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Antes de discutir el osciloscopio de muestreo , debemos conocer el principio básico y el funcionamiento de un osciloscopio ordinario. Es un instrumento que recibe una o más señales eléctricas y luego produce la forma de onda en la pantalla simultáneamente. El osciloscopio de muestreo es una versión avanzada del osciloscopio digital con algunas características y usos adicionales para fines especiales.
Está diseñado para proporcionar una función de muy alta frecuencia muestreando varias formas de onda sucesivamente. Dicho osciloscopio utiliza el teorema de muestreo para fabricar formas de onda a partir de varias señales de entrada. Al usar luz estroboscópica, se puede ver la fracción del movimiento, pero cuando se toman las imágenes, se observa un movimiento mecánico muy rápido. El osciloscopio de muestreo funciona de manera similar a la técnica estroboscópica y se utiliza para observar señales eléctricas muy rápidas. Aproximadamente, se requieren 1000 puntos para crear una forma de onda.
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Funcionamiento del osciloscopio de muestreo
Como su nombre indica, recopila muestras de varias formas de onda sucesivas y construye una imagen completa de la forma de onda a partir de los datos reunidos. La forma de onda resultante se amplifica con un filtro de paso de banda baja y luego se muestra en la pantalla. Esta forma de onda se hace con la unión de muchos puntos asociados entre sí para construir la forma completa.
Cada punto de la onda es la desviación vertical del punto de la capa progresiva en cada ciclo sucesivo de una forma de onda de escalera. Se utilizan para monitorear señales de alta frecuencia de hasta 50 GHz o más. La frecuencia de la forma de onda mostrada es más alta que la frecuencia de muestreo del osciloscopio. Son aproximadamente 10 piezas por división o más junto con un gran ancho de banda del amplificador de aproximadamente 15 GHz. En la etapa de muestreo, las señales tienen baja frecuencia y para lograr un ancho de banda grande se combina con un atenuador.
Sin embargo, reduce el rango dinámico del instrumento. El osciloscopio de muestreo está limitado a señales repetitivas y no responde a eventos transitorios. Solo muestran alta frecuencia dentro del límite de rango.
Método de muestreo
Antes de cada ciclo de muestreo, el pulso de disparo activa un oscilador y se genera voltaje de línea. Cuando la amplitud de dos voltajes es igual, la escalera se mueve un paso y se genera un pulso de muestreo y abre la puerta de muestreo para una muestra del voltaje de entrada. La resolución de la forma de onda depende de la dimensión de los escalones del generador de escalera. Hay diferentes formas de tomar muestras, pero normalmente se utilizan dos. Una es una muestra en tiempo real y la otra es un método de muestra equivalente.
Método de muestreo en tiempo real
En el método de tiempo real, el digitalizador funciona a alta velocidad, por lo que puede registrar el máximo de puntos en un barrido. Su objetivo principal es capturar eventos transitorios de alta frecuencia con precisión. La forma de onda transitoria es tan única que su voltaje o nivel de corriente en cualquier instante de tiempo no puede asociarse con los más cercanos. Estos eventos no se repiten, por lo que deben registrarse en el mismo período de tiempo en que ocurren. La frecuencia de las muestras es muy alta alrededor de 500 MHz y la frecuencia de muestreo es de alrededor de 100 muestras por segundo. Para almacenar una forma de onda de alta frecuencia, se requiere una memoria de alta velocidad.
Método de muestra equivalente
El muestreo en el método equivalente funciona según el principio de profecía y estimación, que solo es posible con la forma de onda repetitiva. En el método equivalente, el digitalizador obtiene muestras de muchas repeticiones de señales. Puede tomar una o más muestras de cada repetición. Al hacerlo, aumenta la precisión en la captura de la señal. La frecuencia de la forma de onda resultante es mucho mayor que la frecuencia de muestreo del osciloscopio. Este tipo de muestreo se puede realizar mediante dos métodos; Método aleatorio y método secuencial.
Método de muestreo aleatorio
El método de muestreo aleatorio es el método de muestreo más común. Utiliza un reloj interno que se ajusta de tal manera que se ejecuta con respecto a las señales de entrada y las muestras de disparo de señal se toman de forma continua, sin importar dónde se haya disparado. Las muestras que se recolectan son regulares con respecto al tiempo pero aleatorias con respecto al disparador.
Método secuencial de muestreo
En esta técnica, las muestras se toman con respecto al disparo y es independiente del ajuste de tiempo. Siempre que se detecta el disparador, la muestra se graba con un pequeño retraso. Asegúrese de que la demora sea muy corta pero bien definida. Cuando ocurrió el siguiente disparo, se registra con un pequeño retardo de tiempo incremental con respecto al anterior. El barrido retardado puede tener un rango de unos pocos microsegundos a unos pocos segundos. Supongamos que la demora por primera vez es ‘t’ y luego la demora por segunda vez será un poco más que ‘t’ y de esta manera se toman muestras muchas veces con demora adicional hasta que se llena la ventana de tiempo.
