Wie hoch sind die Bandbreite und die Abtastrate eines Oszilloskops?
Was ist Bandbreite? Im Allgemeinen wird die Bandbreite eines Oszilloskops als die maximale Eingangssignalamplitude definiert, die das Eingangssignal um 3 dB dämpft.
Was ist die Abtastrate? Wie viele Punkte können pro Sekunde erfasst werden? Je schneller die Geschwindigkeit, desto geringer der Fehler. Im Allgemeinen sollte die Abtastrate das Vierfache der Oszilloskopbandbreite betragen (Verstärkertyp ist Gaußsche Reaktion).
Bei digitalen Oszilloskopen gibt es mindestens zwei Teile: den Y-Kanal des zu testenden Signals und den Abtastteil.
Der Y-Kanal dient zur Verstärkung (oder Dämpfung) des zu testenden Signals und die Bandbreite ist für den Y-Kanal. Wenn der Y-Kanal alle Sinussignale im Bereich von 0 bis 10 MHz gleichmäßig und ohne Verzerrung verstärken kann, beträgt seine Bandbreite 10 MHz. Da komplexe Wellenformen aus Sinussignalen mit verschiedenen Harmonischen bestehen und diese Harmonischen eine potenziell sehr große Bandbreite bilden, ist es besser, die Bandbreite Ihres Y-Kanals zu vergrößern, um eine echte Verstärkung komplexer Signale sicherzustellen.
Es reicht nicht aus, einen Y-Kanal mit ausreichender Bandbreite zu haben. Um die Wellenform zu erfassen, müssen Sie das durch den Y-Kanal verstärkte Signal abtasten! Die Geschwindigkeit dieser Abtastung ist die Abtastrate. Je schneller die Abtastrate, desto mehr Punkte pro Zeiteinheit können zur Erfassung der komplexen Wellenform verwendet werden, und die endgültige Zusammenstellung der angezeigten Wellenform kommt dem realen komplexen Signal näher.
Obwohl Bandbreite und Abtastrate zwei unterschiedliche Parameter sind, sind sie beide für die tatsächliche Wiederherstellung der gemessenen Wellenform sehr wichtig.
Warum ist das Signal umso weniger verzerrt, je größer die Bandbreite ist?
Komplexe Signale können in unzählige hochfrequente sinusförmige Harmonische zerlegt werden, und diese hochfrequenten Harmonischen bilden die Details des ursprünglichen Signals. Wenn Ihre Bandbreite nicht groß genug ist (hauptsächlich, weil das obere Ende nicht hoch genug ist), können die höher harmonischen Signale nicht effektiv verstärkt und durchgelassen werden (sie werden blockiert oder gedämpft). Infolgedessen wird das Signal, das Sie am Ende des Y-Kanals erhalten, verzerrt (die Details des komplexen Signals gehen verloren).
Daher ist es wichtig, die Bandbreite des Y-Kanals so weit wie möglich zu erhöhen, um die Signaldetails (ohne Verzerrung) wiederherzustellen.
Die Bandbreite ist die Fähigkeit, die Signalfrequenz widerzuspiegeln. Je größer die Bandbreite, desto genauer und effizienter können die verschiedenen Frequenzkomponenten des Signals (insbesondere Hochfrequenzkomponenten) verstärkt und angezeigt werden. Außerdem ist die Anzeige präziser. Wenn die Bandbreite nicht ausreicht, gehen viele Hochfrequenzkomponenten verloren, wodurch das Signal natürlich ungenau angezeigt wird und große Fehler auftreten. Die Abtastrate ist die Frequenz der Signalumwandlung von Analog zu Digital (d. h. die Anzahl der Erfassungen pro Sekunde). Je höher die Frequenz, desto höher die Signalerfassung pro Zeiteinheit, desto mehr Signalinformationen bleiben im Signal erhalten, desto mehr Informationen gehen verloren und desto weniger Informationen gehen verloren. Durch die Umwandlung in digitale Werte kann der Signalwert präziser wiedergegeben werden. Auf dem LCD-Display wird die Signalwellenform dann präziser und vollständiger angezeigt. Je mehr Abtastpunkte vorhanden sind, desto klarer ist die Anzeige. Je mehr Abtastpunkte vorhanden sind, desto mehr Punkte werden angezeigt und desto klarer ist die Anzeige.
Einfach ausgedrückt spiegelt die Bandbreite den Frequenzbereich des Signals wider, der angezeigt werden kann, während die Abtastrate die Details der Signalwellenform widerspiegelt.
Warum ist es so, dass die verschiedenen Frequenzkomponenten (insbesondere Hochfrequenzkomponenten) im Signal umso genauer und effizienter verstärkt und angezeigt werden können, je größer die Bandbreite ist?
Wenn beispielsweise die Bandbreite eines Audioverstärkers relativ klein ist, z. B. die Bandbreite von 50 Hz bis 15 kHz, können Signale über 15 kHz nicht effektiv verstärkt werden. Die Ausgabe ist sehr klein oder sogar gar nicht vorhanden und Sie können den Ton über 15 kHz nicht hören. Wenn die Bandbreite des Verstärkers größer ist, z. B. 10 Hz bis 20 kHz, kann der gesamte Ton verstärkt und ausgegeben werden. Der komplette Audioton kann ausgegeben werden. Oszilloskope zeigen dasselbe.
