Wykonując rutynowe pomiary przy użyciu oscyloskopu cyfrowego zwykle milcząco godzimy się z tym, że ich dynamika nie może być lepsza niż 8 decybeli. Zastosowanie specjalnych zabiegów programowych pozwala wprawdzie sztucznie podwyższyć ten parametr o 3, 4 decybele, ale nie dzieje się to „za darmo“. Opracowując rodzinę oscyloskopów WaveRunner 6 Zi, dysponujących 12-bitowymi przetwornikami A/C, LeCroy uczynił w tym zakresie olbrzymi krok naprzód. To prawdziwy cios w konkurencję.
Do tej pory pomiary prowadzone z rozdzielczością 12-bitową były domeną specjalizowanych kart pomiarowych, digitizerów itp. W oscyloskopach cyfrowych, nawet bardzo wysokiej klasy, montowane są zwykle 8-bitowe przetworniki analogowo-cyfrowe. Z góry więc ograniczają one teoretycznie dynamikę pomiarów do ok. 48 dB (20 * log(2^8) = 48,16). Wprawdzie przetworniki stosowane w specjalizowanych kartach pomiarowych mają rozdzielczość 12, a nawet 16 bitów, ale uzyskiwana w tych urządzeniach częstotliwość próbkowania jest rzędu co najwyżej kilku do kilkudziesięciu kiloherców. Należy zadać sobie pytanie, czy w codziennej praktyce pomiarowej konieczne jest sięganie po urządzenia wykonujące pomiary z rozdzielczością wyższą niż 8 bitów. Oczywiście nietrudno jest znaleźć urządzenia, w których dynamika sygnału jest większa niż 48 dB. Spodziewać się można, że będą ją miały chociażby aplikacje z co najmniej 12-bitowymi przetwornikami analogowo-cyfrowymi, pod warunkiem, że będą się one charakteryzowały odpowiednio niskimi szumami. Potencjalnymi użytkownikami oscyloskopu HRO 66 Zi będą konstruktorzy urządzeń medycznych, motoryzacyjnych, energetycznych, a także specjalnych urządzeń dla badań związanych z fizyką, atomistyką, sportem.
Siła uderzenia
Jaką korzyść daje zastosowanie przetworników 12-bitowych w oscyloskopach WaveRunner HRO 66 Zi łatwo można policzyć. Sygnał 12-bitowy ma teoretyczną dynamikę 72,2 dB, a więc jest to o ok. 24 dB więcej niż można zmierzyć nawet dobrym oscyloskopem cyfrowym. I teraz najważniejsze, to jest właśnie cios w konkurencję, oscyloskop WaveRunner HRO 66 Zi mierzy sygnały analogowe w paśmie 600 MHz, próbkując je z szybkością 2 GSa/s. Stosując dodatkowe, a więc sztuczne, środki programowe, tzw. ERES ( Enhanced Resolution ) rozdzielczość można dodatkowo podwyższyć nawet do 15 bitów. W specyfikacji oscyloskopu HRO 66 Zi jest podawany także parametr RIS ( Random Interlaved Sampling ) odpowiadający próbkowaniu w czasie ekwiwalentnym, podawanym często dla oscyloskopów cyfrowych, szczególnie tych tańszych. Jest on równy 200 GSa/s, ale pamiętamy, że może być stosowany wyłącznie do oglądania przebiegów okresowych i zupełnie nie nadaje się do wykrywania przypadkowych zakłóceń impulsowych.
Mówiąc o dynamice sygnału nie sposób przemilczeć zagadnień związanych z szumami. Pomijając układy wejściowe specjalnie zaprojektowane pod kątem minimalizacji szumów, w oscyloskopie HRO 66 Zi zastosowano aż 4 filtry ograniczające pasmo pomiarowe. Mają one częstotliwości progowe: 20, 100, 200 i 350 MHz. Ich włączenie jest uzasadnione w wielu przypadkach, nie zawsze przecież mierzymy w pełnym zakresie częstotliwościowym. Pamiętać również należy, że katalogowe pasmo 600 MHz (-3 dB) jest uzyskiwane na wejściu 50-omowym. Ustawiając impedancję wejściową na 1 MΩ należy liczyć się z ograniczeniem pasma do 500 MHz. Ubocznym skutkiem pracy z wejściem 50-omowym jest jednak istotne zmniejszenie dopuszczalnej amplitudy napięcia mierzonego do 5 VRMS ±10Vpp. Ostatecznie, uwzględniając wszystkie czynniki wpływające na dynamikę pomiaru, oscyloskop HRO 66 Zi odznacza się i tak doskonałym wynikiem, za jaki należy uznać 55 dB (SNR). Nie bez znaczenia jest również porównanie czułości DC. Półprocentowa dokładność wskazań napięcia DC oscyloskopu LeCroy’a jest 4-krotnie lepsza niż analogiczny parametr dla tradycyjnych przyrządów z przetwornikami 8-bitowymi. Porównanie dokładności odwzorowania przebiegów przez HRO 66 Zi i zwykły oscyloskop przedstawiono na rys. 1.
Rys. 1. Porównanie dokładności odwzorowania przebiegów dla próbkowania 8- i 12-bitowego
