¿Cuándo es necesario utilizar la función de límite de ancho de banda del osciloscopio?
La función de un osciloscopio es convertir señales eléctricas invisibles en imágenes visibles. Por supuesto, un osciloscopio mejor puede restaurar la verdadera apariencia de la señal. Por supuesto, no queremos que la señal que vemos. Ser “hermoso” en el pasado. Sin embargo, en la medición real, el ruido del circuito de hardware es inevitable. A veces, el ruido es incluso mayor que la señal real que necesitamos medir, lo que aumenta en gran medida los obstáculos para medir y analizar la señal. Por lo tanto, es particularmente importante eliminar el ruido de manera efectiva y hacer que el osciloscopio solo muestre las señales que necesitamos observar y analizar tanto como sea posible.
La limitación del ancho de banda es una buena forma de hacerlo. Abra el menú de canales del osciloscopio y podremos ver la columna de ancho de banda, que incluye "All Pass", "Qual Pass", "Low Pass" y "20M". Entre ellos, "20M" consiste en limitar el ancho de banda mediante hardware, que atenúa los componentes de la señal con frecuencias superiores a 20MHz. La imagen de arriba es la señal medida por un osciloscopio de ancho de banda de 300MHz, y la imagen de abajo es la forma de onda después de activar el límite de ancho de banda del hardware de 20M.
Puedes ver que después de activar el límite de ancho de banda de 20 M, la forma de onda se vuelve mucho más delgada y muchos componentes de alta frecuencia en la señal se atenúan.
Dado que los circuitos de filtro analógicos son más complejos que los filtros digitales, y si desea filtrar diferentes bandas de frecuencia, la cantidad de dispositivos necesarios aumentará, por lo que generalmente los osciloscopios solo tienen un filtro de 20M incorporado. El filtro digital se puede implementar a través de hardware programable FPGA, que puede atenuar los armónicos en diferentes bandas de frecuencia y tiene mayor precisión y confiabilidad.
La siguiente imagen es la forma de onda obtenida después de filtrar con un filtro digital de paso bajo de 20M. Se puede ver que la forma de onda es más suave que el filtro de hardware analógico.
Dado que el filtrado digital tiene tantas ventajas, ¿por qué el osciloscopio tiene un filtro analógico de 20M incorporado? Cabe señalar que los filtros analógicos pueden eliminar el alias de señal durante el proceso de conversión de analógico a digital del osciloscopio, mientras que los filtros digitales solo pueden filtrar el ruido en la banda base y son impotentes contra señales que ya tienen alias. En otras palabras, si la frecuencia del ruido es mayor que la frecuencia de muestreo, el filtro digital no puede manejarlo.
Utilizamos la función Transformada rápida de Fourier (FFT) de un osciloscopio para brindarle una comprensión más intuitiva del poder del filtrado digital de paso alto y paso bajo.
Como se muestra en la figura anterior, esta es la FFT de la señal de onda cuadrada en el ancho de banda completo. Puedes ver que en el histograma rojo, la primera línea recta es el componente de CC de la señal y el. la segunda línea recta es la señal El componente fundamental de la señal, y la siguiente línea recta es el componente armónico de la señal.
Cuando configuramos el osciloscopio en un filtro de paso bajo de 15 KHz, significa que el osciloscopio solo permite que pasen componentes de señal con frecuencias inferiores a 15 KHz, mientras que los componentes de señal con frecuencias superiores a 15 KHz serán atenuados. La señal amarilla también se ha vuelto más tenue.
Cuando configuramos el filtro digital de paso bajo a 1KHz (es decir, la frecuencia fundamental), debido a la pérdida de una gran cantidad de componentes armónicos, podemos ver que la onda cuadrada amarilla se ha atenuado hasta convertirse en una onda sinusoidal. onda, y solo quedan 6 líneas armónicas. Esto también muestra que el filtro de paso bajo solo puede atenuar los componentes armónicos de la frecuencia establecida, pero no puede filtrar realmente los componentes armónicos de la frecuencia establecida.