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da **mrc** » 3 mar 2012, 13:40

Buon pomeriggio.

Ipotizzando di dover misurare, tramite oscilloscopio, il rise time in uscita di un generico apparato elettronico le cui caratteristiche riportano che tale misura non deve superare i 15 nsec.

Premettendo che il rise time è la misura del tempo impiegato da un segnale per salire dal 10% al 90% del suo valore a regime.

In teoria per eseguire tale misura occorrerebbe in ingresso un segnale, ideale, con un fronte di salita uguale a zero.
Siccome in questo mondo di ideale non c' è nulla, quanto dovrebbe durare al massimo il fronte di salita del segnale in ingresso per poter avere e misurare, correttamente, in uscita un fronte attorno ai 15 nsec :?:

Se si deve eseguire una misura di rise time, come abbiamo ipotizzato, attorno ai 15 nsec, sarebbe corretto usare un oscilloscopio con una banda passante di 1GHz :?:

Cioè:

quindi:

$BP=\frac{1}{10^{-9}}$

Avreste la possibilità, per favore, di chiarirmi queste perplessità?

Grazie.

da **DirtyDeeds** » 3 mar 2012, 14:29

In genere ciò che si fa è misurare il tempo di salita e poi correggere il risultato per i tempi di salita dell'oscilloscopio e del generatore di segnali.

Guarda per esempio qui o questo articolo.

da **mrc** » 4 mar 2012, 9:45

Grazie

DirtyDeeds!

Ho letto i due articoli che mi hai gentilmente segnalato.
Dal secondo di questi ho ricavato il seguente risultato.
Considerando che nella maggioranza dei casi si usa il metodo "Gaussiano", applicando la tabella, riportata in quell' articolo, al mio esempio di cui al post n°1 si ottengo:

supponendo di dover misurare un rise time attorno ai 15 nsec,
imponendo una accuracy del 10%,

ricavo la frequenza massima del mio segnale: Fmax

$Fmax=\frac{0,35}{rise time}=\frac{0,35}{15\cdot 10^{-9}}=23,333 MHz$

ricavo il valore della banda passante che dovrebbe avere l' oscilloscopio per misurare il rise time:

$Fmax\cdot 1,3=30,33MHz$

da questa ricavo il numero dei sample al secondo:

$30,33\cdot 10^{6}\cdot 4=121,33 samples/sec$

Quindi per misurare un rise time di 15 nsec occorre un oscilloscopio con una banda passante minima di 35MHz.

Avresti la possibilità di dirmi, per favore, se la procedura e la conclusione è corretta?

da **mrc** » 4 mar 2012, 10:31

Correggo un errore che ho commesso nel risultato dell' ultima operazione.

In realtà non risulta:

121,33 samples/sec

ma

Approfitto di questo post per chiederti un ulteriore chiarimento,

DirtyDeeds.

DirtyDeeds ha scritto:...è misurare il tempo di salita e poi correggere il risultato per i tempi di salita dell'oscilloscopio e del generatore di segnali.

Cosa intendi per correggere il risultato?

da **mrc** » 10 mar 2012, 9:20

Leggendo il PDF consigliato da

DirtyDeeds, http://www.edn.com/file/19209-263113.pdf, mi sono reso conto che se si utilizza un oscilloscopio digitale, per misurare il rise time, occorre considerare, nell' utilizzo della tabella presente in quel PDF, la parte relativa al FLAT response.
Quindi i calcoli, per determinare il valore della banda passante necessaria per eseguire in maniera corretta la misura del rise time, diventano:

ACCURACY= 10%,
Rise Time da misurare è nell' intorno dei 15ns,

ricavo la frequenza massima del mio segnale:

$Fmax=\frac{0,5}{rise time}=\frac{0,5}{15\cdot 10^{-9}}=33,333 MHz$

ricavo il valore della banda passante che dovrebbe avere l' oscilloscopio per misurare il rise time:

$Fmax\cdot 1,2=40MHz$

da questa ricavo il numero dei sample al secondo:

$30,33\cdot 10^{6}\cdot 2,5=100Msamples/sec$

Ho avuto occasione di eseguire una misura del rise time di un segnele ad onda quadra in uscita da un generatore di funzioni, riporto il risultato di tale misurazione:

l' oscilloscopio usato aveva una banda passante di 60MHz

e una capacità di campionamento di 1GS/s

,
il segnale ad onda quadra aveva una ampiezza di 16V
dalle caratteristiche del generatore di funzioni ho letto che il fronte di salita dell' onda quadra doveva risultare
< 15ns

usando la base dei tempi, dell' oscilloscopio, impostata sulla portata minima di 5ns/Div

ho ottenuto la misura del rise time tra 10% e il 90% di 13ns

.

Come si può osservare il valore del rise time è molto simile al valore del mio esempio ( era di 15ns ) e il valore della banda passante dell' oscilloscopio usato è dello stesso ordine di grandezza di quello ottenuto dai calcoli visti sopra.

Quindi posso concludere che la misura del rise time eseguita è corretta a meno di un errore del +/-10%.

Penso che in questo caso la procedura e la conclusione siano corrette.
Eventualmente avete, per favore, la possibilità di segnalarmi gli errori commessi :?:

Come avevo chiesto una settimana fa nel mio post precedente.
Avreste, la possibilità, di chiarirmi la seguente affermazione :?:

DirtyDeeds ha scritto:In genere ciò che si fa è misurare il tempo di salita e poi correggere il risultato per i tempi di salita dell'oscilloscopio e del generatore di segnali.

Non mi è chiaro perché occorra correggere il risultato visto che, ad esempio, nel caso della misura da me eseguita non ho dovuto fare nessuna correzione.
Infatti dalle caratteristiche del generatore di funzioni si evince che il rise time dell' onda quadra generata è
< 15ns

ed io ho misurato un rise time di 13ns

, in accordo con le caratteristiche.

da **DirtyDeeds** » 10 mar 2012, 11:05

mrc ha scritto:mi sono reso conto che se si utilizza un oscilloscopio digitale, per misurare il rise time, occorre considerare, nell' utilizzo della tabella presente in quel PDF, la parte relativa al FLAT response.

In generale, no, dipende dalla risposta dell'oscilloscopio che usi. Sei sicuro che il tuo oscilloscopio abbia una risposta di tipo flat?

mrc ha scritto:ricavo la frequenza massima del mio segnale:

Non proprio, ma questo conto non serve.

mrc ha scritto: io ho misurato un rise time di 13ns, in accordo con le caratteristiche.

Il fatto che sia in accordo con le specifiche, non significa che il tuo risultato sia corretto.

Alura:

1) Tu hai misurato $t_\text{r,meas}\approx 13\,\text{ns}$ .
2) Avendo l'oscilloscopio una banda limitata, il tempo di salita da te misurato è

$t_\text{r,meas}\approx\sqrt{t_\text{r}^2+t_\text{r,osc}^2}$

Il tempo di salita corretto è quindi

$t_\text{r}\approx\sqrt{t_\text{r,meas}^2-t_\text{r,osc}^2}$

Assumendo che la risposta del tuo oscilloscopio sia di tipo flat (controlla sulle specifiche, anche se non tutti i costruttori lo specificano), si ha

$t_\text{r,osc} = \frac{0{,}45}{60\times 10^6\,\text{Hz}}\approx 7{,}5\,\text{ns}$

da cui

$t_\text{r}\approx\sqrt{13^2-(7{,}5)^2}\,\text{ns}\approx 11\,\text{ns}$

Questo è il tempo di salita dell'impulso corretto per il tempo di salita dell'oscilloscopio: poi, però, potrebbero esserci altri errori: per esempio, come hai collegato il generatore all'oscilloscopio?

da **mrc** » 10 mar 2012, 13:32

DirtyDeeds ha scritto:Il fatto che sia in accordo con le specifiche, non significa che il tuo risultato sia corretto.

Hai ragione, mi sono espresso male, volevo dire che comunque le misure non dovrebbero essere affette da un errore molto grosso essendo la misura dentro i parametri indicati dalle caratteristiche del generatore.

DirtyDeeds ha scritto:Sei sicuro che il tuo oscilloscopio abbia una risposta di tipo flat?

No.

DirtyDeeds ha scritto:Assumendo che la risposta del tuo oscilloscopio sia di tipo flat (controlla sulle specifiche, anche se non tutti i costruttori lo specificano)...

Ho letto che di solito sono gli oscilloscopi analogici ad usare il gaussian mode, invece gli oscilloscopi digitali usano il flat mode.

Ho controllato nel manuale dell' oscilloscopio ma non ho letto nessun riferimento a flat mode o al gaussian mode.
Il manuale si trova al seguente link e l' oscilloscopio usato è un TDS1002 della Tektronix.

http://courses.washington.edu/phys334/d ... Manual.pdf

DirtyDeeds ha scritto:.... come hai collegato il generatore all'oscilloscopio?

Il collegamento l' ho eseguito utilizzando un cavetto BNC/BNC collegato tra l' uscita del generatore di funzioni e l' ingresso dell' oscilloscopio.

da **DirtyDeeds** » 10 mar 2012, 14:03

mrc ha scritto:Ho controllato nel manuale dell' oscilloscopio ma non ho letto nessun riferimento a flat mode o al gaussian mode.

A p. 154 viene specificato il tempo di salita del tuo oscilloscopio, minore di 5,8 ns. Questo è il tempo che si può trovare applicando l'equazione

$t_\text{r,osc}\approx \frac{0{,}35}{60\,\text{MHz}}\approx 5{,}8\,\text{ns}$

Il fattore 0,35 ci dice che la specifica è compatibile con una risposta di tipo gaussiano. Con questo valore del tempo di salita dell'oscilloscopio si ha

$t_\text{r}\approx\sqrt{13^2-(5{,}8)^2}\,\text{ns}\approx 12\,\text{ns}$

(Con il livello di incertezza di una misura di questo tipo la differenza non è veramente così significativa).

mrc ha scritto:Il collegamento l' ho eseguito utilizzando un cavetto BNC/BNC collegato all' uscita del generatore di funzioni e l' ingresso dell' oscilloscopio

Senza una terminazione a 50 ohm? Quanto vale la resistenza di uscita del generatore? Tipicamente è di 50 ohm e, allora, tenendo conto che il cavo si comporta da linea di trasmissione, conviene terminare il collegamento con una resistenza a 50 ohm, secondo questo schema:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

La cosa migliore sarebbe usare una resistenza 50 ohm montata in un passante coassiale (si trovano nel materiale RF): in assenza di una resistenza passante, si possono usare un connettore bnc a T e una terminazione a 50 ohm.

Se il cavo non è correttamente terminato e il tempo di salita è breve, a causa di riflessioni, si possono avere distorsioni nella forma degli impulsi che generano errori nella misura del tempo di salita del generatore.

da **mrc** » 10 mar 2012, 14:44

DirtyDeeds ha scritto:Senza una terminazione a 50 ohm?

No.

DirtyDeeds ha scritto:Quanto vale la resistenza di uscita del generatore? Tipicamente è di 50 ohm

Hai ragione, la resistenza di uscita del generatore è 50 ohm.

DirtyDeeds ha scritto:tenendo conto che il cavo si comporta da linea di trasmissione, conviene terminare il collegamento con una resistenza a 50 ohm, secondo questo schema....

Non so se riuscirò ad eseguire di nuovo la stessa prova, anche se mi piacerebbe, usando le resistenze da 50 ohm come mi hai indicato.
Le misurazioni che ho riportato in questo thread non le ho eseguite a casa mia quindi non so se avrò l' opportunità di ripeterle.

Se riesco ad eseguirle le riporterò in questo thread.

Per il momento ti ringrazio moltissimo

DirtyDeeds! iOi