Osiloskoplar, sinyal kalitesini kontrol etmek veya devrelerdeki sorunları gidermek için sinyallere açılan bir pencere olarak kullanılırlar.

Bu makalede üzerinde yoğunlaşacağımız üzere, dijital bir osiloskop, dalga formlarını yakalar ve depolar. Dalga formları, bir sinyalin gerilimini ve frekansını, sinyalin bozulup bozulmadığını, sinyaller arasındaki zamanlamayı, bir sinyalin ne kadarının gürültü olduğunu ve çok daha fazlasını gösterir.

Yeni bir osiloskop seçiminde göz önünde bulundurmanız gereken beş kriter vardır.

Ne kadar bant genişliğine ihtiyacınız var?

Sistem bant genişliği, bir osiloskobun bir analog sinyali ölçme yeteneğini belirler. Daha net bir şekilde ifade edersek, cihazın doğru bir şekilde ölçebileceği maksimum frekansı belirler. Bant genişliği ayrıca fiyatta önemli bir belirleyici faktördür.

Osiloskopların bantgenişliği belirlenirken ölçülen sinyal gücünün -3dB zayıfladığı frekans değeri baz alınır. Gerilim açısından ifade edilirse bu yaklaşık %30 zayıflamaya tekabül eder. Örneğin, 100 MHz'lik bir osiloskopun genellikle 100 MHz'de % 30'dan daha az zayıflamaya sahip olduğu garanti edilir. % 2'den daha iyi gerilim doğruluğu sağlamak için, girişlere uygulanan sinyalin frekansı 20 MHz'den düşük olmalıdır. Dijital sinyaller için yükselme ve düşme süresinin ölçülmesi önemlidir. Bant genişliği -örnekleme hızı ile birlikte- bir osiloskobun ölçebileceği en düşük yükselme süresini belirler.

Osiloskop prob ile birlikte kullanıldığında oluşan ölçüm sisteminin kendine ait bant genişliği değeri olacaktır. Düşük bant genişliğine sahip bir prob kullanıldığında sistemin de bantgenişliği de prob bant genişliği ile sınırlanmış olur. Bu yüzden probun bantgenişliği en az osiloskop bant genişliği kadar yüksek olmalıdır.

Yükselme süresi nedir ve neden önemlidir?

Analog elektronik uygulamalarında daha çok bant genişliği önemli iken, dijital elektronik uygulamalarında daha çok darbe ve step tipi sinyallerin yükselme süresi önemlidir.

Yükselme süresi ne kadar hızlı olursa, hızlı geçişlerin kritik ayrıntıları o kadar doğru olur.

Hızlı yükselme süresi doğru zaman ölçümleri için de gereklidir. Osiloskoplar için yükselme süresi belirlenirken aşağıdaki formülden faydalanılır.

Yükselme Süresi x Bant Genişliği = k

k = 0.35  (1GHz bant genişliğine kadar)

 Bant genişliğine benzer şekilde, bir osiloskobun yükselme süresi ölçülecek sinyalin en hızlı yükselme süresinden 5 kat daha hızlı olmalıdır.

Örneğin. 4 ns yükselme süresine sahip bir sinyal için 800 ps'den daha hızlı yükselme süresine sahip bir osiloskop gerekir. Not: Bant genişliğinde olduğu gibi, bu temel kurala ulaşmak her zaman mümkün olmayabilir. Çoğu lojik ailede, sinyallerin yükselme/düşme süreleri (kenar hızları) clock frekanslarına oranla çok yüksek olabilir. Örneğin 20 MHz clock frekansına sahip bir işlemcinin frekansı düşük olsa da, 800 MHz işlemciye benzer yükselme sürelerine sahip sinyallere sahip olabilir. Yükselme süreleri kare dalgaları ve darbeleri incelemek için çok önemlidir.

Örnekleme hızı ne kadar olmalı?

Bir osiloskobun örnekleme hızı, bir film kamerasının kare hızına benzer. Osiloskopun dalgaformunun ayrıntılarını ne kadar iyi yakalayabileceğini belirler.

Örnekleme hızı (saniyedeki örnek sayısı, Sample / sn) bir osiloskobun sinyali ne sıklıkla örneklediğini belirtir. Burada yine, bir "beş kez kuralı" öneriyoruz: Sinyalin en yüksek frekans bileşeninin en az 5 katı kadar örnekleme oranı kullanın.

(Osiloskoplar, uygulamanıza ve yakalamak istediğiniz sinyal türüne göre 1 ilE 200 GS/s arasında çok çeşitli örnekleme oranlarıyla birlikte gelir.

Ne kadar hızlı örneklerseniz, kaçırdığınız içerik o kadar az olur osiloskobun gösterdiği sinyal gerçeğine o kadar yakın olur.

 Ancak aynı zamanda hafızanızı da o kadar hızlı doldurursunuz, bu da bakabileceğiniz zaman aralığını sınırlar.

Kanal Sayısı

Dijital osiloskoplar, depolamak ve görüntülemek için analog kanalları örneklemektedir. Genel olarak, daha fazla kanal daha iyidir, ancak kanal eklemek ek maliyet oluşturur.

2, 4, 6 veya hatta 8 analog kanalın seçilip seçilmeyeceği uygulamanıza bağlıdır. Örneğin iki kanal, bir komponentin giriş ve çıkışını karşılaştırmanıza olanak tanır. Dört analog kanal daha fazla sinyal karşılaştırmaya ve matematiksel fonksiyonlarda esnekliğe imkan tanırken, 6 veya 8 kanal ile birden çok veri yolu analizi ile birlikte aynı anda gerilim ve akım sinyalleri ölçülerek güç analzi yapılabilabilir.

Mixed Sinyal Osiloskoplar analog osiloskoplara 8 ya da 16 bit dijital kanal ekleyerek, lojik analizörler gibi sinyallerin 1 ya da 0 seviyelerini gösterebilir ya da veriyolu görünümünde birkaç bit birleştirilerek bir paralel veriyolu tanımlanabilir ve veriyolu görünümü ile içeriği izlenebilir.

 Hangisini seçerseniz seçin, tüm kanallar iyi bir ölçüm aralığı, doğruluk, lineerlik,  ve elektrostatik deşarja karşı daha dayanıklılığa sahip olmalıdır.

Bazı cihazlarda maliyet düşürmek adına ADC kanallar arasında paylaşımlı olabilir. Bu durumda açık olan kanal sayısına göre örnekle oranı düşmektedir.

Uyumlu probları dikkate alın

İyi ölçümler prop ucunda başlar. Skop ve prob bir sistem olarak birlikte çalışır, bu nedenle bir osiloskop seçerken probları iyi değerlendirdiğinizden  emin olun.

Ölçümler sırasında problar gerçekte devrenin bir parçası haline gelir ve ölçümü değiştiren dirençli, kapasitif ve endüktif yükleme sağlar. Etkiyi en aza indirmek için, osiloskobunuz ile kullanılmak üzere tasarlanmış probları kullanmak en iyisidir.

Yeterli bant genişliğine sahip pasif probları seçin. Probun bant genişliği osiloskobun bant genişliği ile eşleşmelidir.

Osiloskobunuza uyumlu prob seçenekleri ne kadar geniş olursa, osiloskobunuzu da bir o kadar farklı bir uygulama alanlarında kullanabilirsiz. Bu yüzden osiloskobunuzu satın alırken probe seçeneklerini incelemek de faydalı olacaktır.

İşiniz için doğru probu kullanın

Pasif problar

10x zayıflamaya sahip problar devrenize kontrollü bir empedans ve kapasitans sunar ve çoğu ground referanslı ölçüm için uygundur. Çoğu osiloskop ile birlikte standart olarak gelirler - her bir giriş kanalı için bir tane gerekir.

Yüksek gerilim diferansiyel problar

Diferansiyel problar, ground referanslı bir osiloskop ile güvenli, doğru bir şekilde kayan(floating) ve diferansiyel ölçümler alınmasını mümkün kılar. Her laboratuvarda en az bir tane olmalıdır!

Lojik problar Lojik probları, Mixed Sinyal Osiloskobunun girişine dijital sinyaller gönderir. Bunlar, PCB üzerindeki küçük test noktalarına bağlanmak için tasarlanmış aksesuarlar içerir.

Akım Probları Bir akım probu eklemek elbette osiloskobun akımı ölçmesini sağlar, ancak aynı zamanda anlık gücü hesaplamasını ve görüntülemesini de sağlar.

Tetikleme

Tüm osiloskoplar kenar tetikleme sağlar ve çoğu darbe genişliği tetikleme sunar. Dalgaformlarındaki anormallikleri yakalamak ve kayıt uzunluğunu en iyi şekilde kullanmak için, daha gelişmiş tetikleme seçenekler sunan bir osiloskop arayın.

Tetikleme seçenekleri ne kadar geniş olursa osiloskop o kadar çok yönlüdür (ve bir sorunun temel nedenine o kadar hızlı ulaşırsınız!):

-Dijital / pals tetikleyicileri: pals genişliği, kısa pals, yükselme / düşme süresi, setup/hold
-Lojik tetikleme
-Seri veri tetikleyicileri: gömülü sistem tasarımları hem seri (I2C, SPI, CAN / LIN…) hem de paralel veri yolları kullanır.
-Video tetikleme

Kayıt Uzunluğu

Kayıt uzunluğu, bir dalga formunu yakalarken kullanılacak  nokta sayısıdır. Bir osiloskop yalnızca sınırlı sayıda örnek depolayabilir, bu nedenle genel olarak kayıt uzunluğu ne kadar büyükse o kadar iyidir.

İhtiyacınız olan kayıt uzunluğunu belirlemek için aşağıdkai formülü kullanabilirsiniz:

Yakalanan zaman = kayıt uzunluğu / örnekleme oranı.

Bu formüle göre 1 MSample kayıt uzunluğuna sahip bir osiloskop 250 MS / sn örnekleme hızı ile osiloskop 4 ms sürelik bir sinyal yakalayabilir.  Günümüz osiloskop modelleri uygulamanıza göre uygun bir kayıt uzunluğu sağlamak için isteğe bağlı kayıt uzunluğu seçenekleri sunmaktadır.

Örneğin, iyi bir temel seviye osiloskop, kararlı bir sinüs dalgası sinyali için fazlasıyla yeterli olan (belki 500 noktaya ihtiyaç duyan) 2.000 nokta kayıt uzunluğuna sahip olabilir.  Daha gelişmiş üst düzey osiloskoplar ise, 1 GSample gibi yüksek değerlere çıkabilir, ki özellikle yüksek hızlı seri veriyolu uygulamaları için önemlidir.