L’oscilloscopio è uno strumento di misura elettronico che consente di visualizzare, su un grafico bidimensionale, l’andamento nel dominio del tempo dei segnali elettrici ed effettuare misure a lettura diretta di tensione.
Una prima introduzione
L’oscilloscopio è un misuratore elettronico che consente di visualizzare su di un grafico l’andamento nel tempo dei segnali elettrici variabili. L’asse verticale, denominato “asse Y”, rappresenta la tensione, mentre l’asse orizzontale X rappresenta il tempo. Le immagini visualizzate sul display sono gli oscillogrammi. Ci sono oscilloscopi analogici e digitali.
L’oscilloscopio digitale utilizza un convertitore analogico-digitali (A/D) per trasformare in informazione digitale il segnale d’ingresso, per poi ricostruire la forma d’onda sullo schermo. L’oscilloscopio digitale si utilizza principalmente per visualizzare e analizzare segnali non ripetitivi. Per i segnali che presentano variazioni lente, l’oscilloscopio digitale può riunire più punti per ricostruire successivamente il segnale sullo schermo.
Tuttavia, per le variazioni veloci dei segnali d’ingresso, l’oscilloscopio non può raccogliere campioni sufficienti e deve ricorrere a una di queste due tecniche. Il metodo standard di campionamento nell’oscilloscopio digitale è il campionamento in tempo reale: l’oscilloscopio riunisce punti sufficienti per ricostruire il segnale. Per segnali non ripetitivi o transitori, questo è l’unico tipo di campionamento che si può utilizzare. Tutti gli oscilloscopi sono certificabili in base alla normativa ISO e per questo sono altamente affidabili.
Parametri importanti dell’oscilloscopio
Banda passante
La banda passante dell’oscilloscopio è il parametro funzionale più importante per la caratterizzazione di un oscilloscopio. Questa descrive la gamma frequenziale che l’oscilloscopio è in grado di trattare senza perdita o distorsione dell’informazione di segnale. Per definizione, la banda descrive a quale frequenza l’ampiezza dei segnali sarà attenuata al 70,7% del valore originario
Tempo di salita
L’impostazione tipica predefinita degli oscilloscopi è di considerare come valori di soglia il 10%-90% dell’ampiezza della forma d’onda. Ciò significa che per misure come il tempo di salita (rise time), esso è calcolato come il tempo necessario per la forma d’onda per passare dal 10% al 90% della sua ampiezza.
L’oscilloscopio in generale
L’oscilloscopio è uno strumento di misura elettronico che consente di visualizzare, su un grafico bidimensionale, l’andamento nel dominio del tempo dei segnali elettrici ed effettuare misure a lettura diretta di tensione.
Indice:
Una prima introduzione
L’oscilloscopio è un misuratore elettronico che consente di visualizzare su di un grafico l’andamento nel tempo dei segnali elettrici variabili. L’asse verticale, denominato “asse Y”, rappresenta la tensione, mentre l’asse orizzontale X rappresenta il tempo. Le immagini visualizzate sul display sono gli oscillogrammi. Ci sono oscilloscopi analogici e digitali.
L’oscilloscopio digitale utilizza un convertitore analogico-digitali (A/D) per trasformare in informazione digitale il segnale d’ingresso, per poi ricostruire la forma d’onda sullo schermo. L’oscilloscopio digitale si utilizza principalmente per visualizzare e analizzare segnali non ripetitivi. Per i segnali che presentano variazioni lente, l’oscilloscopio digitale può riunire più punti per ricostruire successivamente il segnale sullo schermo.
Tuttavia, per le variazioni veloci dei segnali d’ingresso, l’oscilloscopio non può raccogliere campioni sufficienti e deve ricorrere a una di queste due tecniche. Il metodo standard di campionamento nell’oscilloscopio digitale è il campionamento in tempo reale: l’oscilloscopio riunisce punti sufficienti per ricostruire il segnale. Per segnali non ripetitivi o transitori, questo è l’unico tipo di campionamento che si può utilizzare. Tutti gli oscilloscopi sono certificabili in base alla normativa ISO e per questo sono altamente affidabili.
Parametri importanti dell’oscilloscopio
Banda passante
La banda passante dell’oscilloscopio è il parametro funzionale più importante per la caratterizzazione di un oscilloscopio. Questa descrive la gamma frequenziale che l’oscilloscopio è in grado di trattare senza perdita o distorsione dell’informazione di segnale. Per definizione, la banda descrive a quale frequenza l’ampiezza dei segnali sarà attenuata al 70,7% del valore originario
Tempo di salita
L’impostazione tipica predefinita degli oscilloscopi è di considerare come valori di soglia il 10%-90% dell’ampiezza della forma d’onda. Ciò significa che per misure come il tempo di salita (rise time), esso è calcolato come il tempo necessario per la forma d’onda per passare dal 10% al 90% della sua ampiezza.
Sensibilità verticale
Indica qual è il minimo segnale che può essere amplificato dallo strumento. Viene normalmente espressa in 1mV/div. per divisione verticale. Normalmente è nell’ordine di 5mV/div (per raggiunge i 2 mV/div).
Velocità
L’ADC è di tipo FLASH (solitamente ad 8 bit) poiché è fondamentale avere una conversione veloce del segnale di ingresso: per la legge di Shannon, infatti, la massima frequenza catturata dal segnale di ingresso sarà la metà della frequenza di campionamento. Questi convertitori sono tipicamente in grado di campionare a una frequenza di 20 GHz e richiedono quindi una RAM con una banda passante di oltre 20 GB/s.
Frequenza di campionamento
La frequenza di campionamento è la misura espressa in hertz del numero di volte al secondo in cui un segnale analogico viene misurato e memorizzato in forma digitale (da “digit” che in inglese significa “cifra”; in questo caso, nel mondo informatico e elettronico, il significato varia in “cifra binaria”).
Risoluzione verticale
Poiché l’ADC funziona sull’intero intervallo di valori di ingresso previsti dalla scala verticale, un’impostazione della scala verticale adeguata contribuisce anche a incrementare la risoluzione dell’oscilloscopio. In altre parole, bisogna fare in modo che la forma d’onda occupi l’intero display sull’asse verticale, così da utilizzare completamente la dinamica dell’ADC dell’oscilloscopio. Se un segnale viene scalato per occupare solo metà o meno del display verticale, si perdono 1 o più bit dell’ADC.
Profondità di memoria
Indica la quantità massima di punti che possono essere memorizzati dallo strumento per la ricostruzione della forma d’onda. Una grande profondità di memoria consente di effettuare zoom su alcuni dettagli della forma d’onda, senza dover perdere tempo a campionare il segnale completo.
Precisione del guadagno
Indica la precisione con cui il sistema verticale dell’oscilloscopi amplifica o attenua il segnale. Viene espressa normalmente in percentuale massima di errore.
Precisione della base dei tempi
Indica la precisione della base dei tempi nel sistema orizzontale dell’oscilloscopio per visualizzare il tempo. Anche in questo caso viene espressa in percentuale massima di errore.
Certificato ISO
È possibile richiedere anche un certificato ISO per l’oscilloscopio. Viene emesso un certificato ISO con l’intestazione dell’azienda o del professionista che lo ha richiesto.
Certificazione: Controllo della precisione delle grandezze misurate senza intervenire sul sistema di misura. Oppure: determinazione della deviazione sistematica del display rispetto al valore reale della grandezza misurata.
Certificato ISO: Documenta le caratteristiche tecniche dell’oscilloscopio e il ripristino delle impostazioni agli standard nazionali.
Intervallo di calibrazione: Per effettuare misurazioni corrette, l’oscilloscopio utilizzato deve essere controllato o calibrato periodicamente. Tale periodo di tempo corrisponde all’intervallo di calibrazione. Non esiste una regola per stabilire quando calibrare lo strumento, ma per determinare l’intervallo devono essere tenuti presente i seguenti punti:
– Grandezza misurata consentita nell’oscilloscopio
– Frequenza di utilizzo dei misuratori e degli strumenti di controllo
– Frequenza di utilizzo dell’oscilloscopio
– Condizioni operative dell’oscilloscopio
– Stabilità della calibrazione precedente dell’oscilloscopio
– Precisione richiesta dall’oscilloscopio
– Disposizioni relative al sistema di controllo di qualità nelle aziende
Ciò significa che il periodo tra due calibrazioni deve essere stabilito dal consumatore.
FONTE: www.alessandromasone.com