¿Por qué el límite de ancho de banda de los osciloscopios digitales es de 20 MHz?

La función de un osciloscopio es transformar señales eléctricas invisibles a simple vista en imágenes visibles. Cuanto mejor sea el osciloscopio, mejor podrá restaurar la verdadera apariencia de la señal. señal que vemos como “Belleza”. Sin embargo, en la medición real, el ruido en el circuito de hardware es inevitable. A veces, el ruido es incluso mayor que la señal que realmente necesitamos medir, lo que aumenta en gran medida los obstáculos para medir y analizar la señal. Por lo tanto, es particularmente importante cómo eliminar eficazmente el ruido e intentar que el osciloscopio solo muestre las señales que necesitamos observar y analizar.

La limitación del ancho de banda es una buena solución. Abra el menú de canales del osciloscopio y podremos ver la columna de ancho de banda, que incluye "Completo", "Qualpass", "Lowpass" y "20M". El "20M" es una limitación de ancho de banda mediante hardware, que atenúa los componentes con frecuencias superiores a 20MHz en la señal. La imagen de arriba es la señal medida por un osciloscopio de ancho de banda de 300MHz, y la imagen de abajo es la forma de onda después de activar el límite de ancho de banda del hardware de 20M.

Puedes ver que después de activar el límite de ancho de banda de 20 M, la forma de onda se vuelve mucho más delgada y muchos componentes de alta frecuencia en la señal se atenúan.

Dado que los circuitos de filtro analógicos son más complejos que los filtros digitales, y si se desea filtrar diferentes bandas de frecuencia, se necesitan más dispositivos, por lo que los osciloscopios generalmente solo tienen un filtro de 20M incorporado. El filtrado digital se puede implementar a través de hardware programable FPGA, que puede atenuar los armónicos en diferentes bandas de frecuencia con mayor precisión y confiabilidad.

La siguiente imagen es la forma de onda obtenida después de pasar el filtrado digital de paso bajo 20M. Se puede ver que la forma de onda es más suave que el filtrado de hardware analógico.

Entonces, dado que el filtrado digital tiene tantas ventajas, ¿por qué el osciloscopio todavía tiene un filtro analógico de 20M incorporado? Lo que cabe señalar aquí es que el filtro analógico puede eliminar el alias de señales durante el proceso de conversión de analógico a digital del osciloscopio, mientras que el filtro digital solo puede filtrar el ruido en la banda base y no tiene poder para señales que ya han sido alias. En otras palabras, si la frecuencia del ruido es mayor que la frecuencia de muestreo, no puede procesarse mediante filtrado digital.