Vzorkovací osciloskopy

Vzorkovací osciloskop slouží k zachycení a zobrazení vysokofrekvenčních signálů, které nejsou schopny změřit klasické digitální osciloskopy. Frekvenci vzorkování signálu určuje vzorkovací teorém. Signál lze zobrazit z jeho vzorků pouze tehdy, je-li vzorkován alespoň dvojnásobnou frekvencí, než je jeho největší frekvence. Z těchto důvodů jsou současné vzorkovací osciloskopy konstruovány se šířkou pásma až 50GHz, což umožňuje měřit a zobrazovat i velice rychlé průběhy včetně přechodových dějů. Pro periodické signály je možné dosáhnout šířky pásma a časové rychlosti (frekvence) desetkrát vyšší než ostatní digitální osciloskopy.
Rozdíl ve zpracování signálu mezi klasickými digitálními paměťovými osciloskopy a vzorkovacími osciloskopy je následující. V digitálních paměťových osciloskopech je vstupní signál nejprve přiveden na zeslabovač/zesilovač (s nastavitelnými parametry), který provede jeho prvotní úpravu. Výstup z tohoto obvodu je digitalizován pomocí vzorkování v reálném čase nebo vzorkování v ekvivalentním čase. Blok zeslabovače/zesilovače má za úkol zabránit poškození osciloskopu před přetížením při přivedení vstupního signálu o velmi vysoké hodnotě napětí.

U vzorkovacího osciloskopu je přehozeno umístění bloku zeslabovači zesilovač a vzorkovacího obvodu. Vstupní signál je digitalizován (vzorkován) ještě před jeho úpravou (zeslabení/zesílení). Takto lze za vzorkovačem použít úzkopásmový zesilovač, neboť vstupní signál již byl převeden vzorkováním na nižší frekvenci, což má za následek mnohem větší šířku pásma přístroje. Na druhou stranu tato výhoda velké šířky pásma má i negativní důsledek, a to omezení dynamického rozsahu vzorkovacího osciloskopu. Je to dáno tím, že před vzorkovačem není umístěn žádný dělič napětí ani zesilovač. To znamená, že zde není žádný obvod pro nastavení měřítka vstupního signálu. Vzorkovač musí být vždy schopen zvládnout plný dynamický rozsah vstupního signálu. Proto je dynamický rozsah většiny vzorkovacích osciloskopů omezen na asi 1V (špička-špička). Kdežto digitální paměťové osciloskopy jsou schopny zvládnout dynamický rozsah 50 až 100V. Názorně je to zřejmé z následujících obrázků.

Blokové schéma vstupní části digitálního paměťového osciloskopu

Blokové schéma vstupní části vzorkovacího osciloskopu

Další pojmy a informace z oblasti elektronických měřicích přístrojů naleznete zde ...