La tecnología sigue avanzando y eso hace que los osciloscopios con anchos de banda de varios GHz hoy en día sean la norma. Sin embargo, los métodos tradicionales de comprobación del ancho de banda pueden ser complejos e introducir errores, sobre todo si el ancho de banda se calcula a partir de la medida del tiempo de subida. Aquí es donde entra en juego el calibrador de osciloscopios 9500C de Fluke Calibration.
Este instrumento comprueba el ancho de banda real de osciloscopios de hasta 4 GHz y también puede comprobar respuestas de pulso exactas con flancos rápidos de retorno a tierra cuyas amplitudes son de 5 mVp-p y 3 Vp-p junto con tiempos de subida/bajada de hasta 125 ps.
¿Qué es el ancho de banda?
En los osciloscopios, el ancho de banda es el de los canales verticales y se aplica la definición habitual de la frecuencia a la cual la respuesta cae 3 dB desde su valor de baja frecuencia, o hasta el 70,7% en términos de amplitud de la tensión. Cuando se trabaja de osciloscopios, el ancho de banda se utiliza a menudo como una diferenciación genérica del rendimiento, similar a cómo se utiliza la resolución con un multímetro digital. Comparar un multímetro de 5,5 dígitos con un multímetro de 4,5 dígitos es como comparar un osciloscopio de 400 MHz con un osciloscopio de 1 GHz.
¿Cómo medimos el ancho de banda?
El enfoque obvio para medir el ancho de banda es utilizar una señal de onda sinusoidal y determinar la frecuencia a la que la amplitud de la señal mostrada disminuye en 3 dB (70,7%) respecto a una referencia de baja frecuencia.
Una pantalla de osciloscopio típica que muestra una disminución de la amplitud de la onda sinusoidal de 3 dB
Por qué no debería calcular el ancho de banda a partir de una prueba de tiempo de subida
Sin embargo, el uso de un proceso que no provenga de una fuente especial para calibración de osciloscopios le obliga a tener en cuenta los efectos externos en su salida. Sin una fuente especial para calibración de osciloscopios, muchos han utilizado generadores de señal nivelados y un medidor de potencia, que pueden incorporar errores de los efectos de la exactitud del generador, el desajuste y el contenido de armónicos al determinar un valor pico a pico a partir de una salida de potencia de RF calibrada. Además, es posible que vea complejidades adicionales debido a la forma de la amplitud, su impacto en la atenuación en el punto de 3 dB y la exactitud al determinar el ancho de banda. Esto dificulta la obtención de señales con la frecuencia y exactitud requeridas para los osciloscopios con anchos de banda más elevados, lo que lleva a calcular el ancho de banda a partir de una prueba de tiempo de subida.
El ancho de banda puede estar relacionado con el tiempo de subida (tr); el cálculo del ancho de banda equivalente a partir de un tiempo de subida medido se conoce como imputación. El ancho de banda (BW) se puede imputar (calcular) a partir de
BW=k/tr
- k=0,35 para osciloscopios de <1 GHz
- k=0,4 a 0,45 para osciloscopios de >1 GHz
que solo es válido si la respuesta del osciloscopio sigue la de un filtro gaussiano teórico.
Sin embargo, la mayoría de los osciloscopios no siguen una respuesta gaussiana, por lo que a menudo se introducen errores en el ancho de banda imputado aquí. Una simple prueba de tiempo de subida no proporcionará información sobre la forma de la amplitud del osciloscopio. En ausencia de una fuente de onda sinusoidal adecuada, este método ha sido popular como alternativa y aún se utiliza para los osciloscopios con un ancho de banda muy alto, por encima de 6 GHz.
Uso de flancos rápidos para pruebas
Se utiliza un flanco rápido de alta integridad para probar la respuesta de pulso del osciloscopio, midiendo el tiempo de subida del canal vertical y buscando cualquier aberración, áreas de subimpulso y sobreimpulso en el flanco mostrado.
Recuerde que el tiempo de subida observado depende de la velocidad del límite utilizado para la prueba y el tiempo de subida real del límite utilizado debe conocerse y corregirse; de lo contrario puede haber un error significativo en la medida.
Comprobación del ancho de banda con el calibrador de osciloscopios 9500C de Fluke Calibration
El calibrador de osciloscopios 9500C de Fluke Calibration puede proporcionar formas de onda sinusoidales niveladas con una alta exactitud de hasta 4 GHz, calibradas directamente en términos de tensión pico a pico.
En situaciones como esta, cuando se necesitan anchos de banda y una pureza de señal más altos, el 9500C con tecnología Active Head Technology™ le permite ser más eficiente, eficaz y productivo porque duplica el rendimiento de un calibrador multiproducto.
Mediante el uso de la tecnología Active Head Technology™, el Fluke Calibration 9500C puede suministrar ondas sinusoidales niveladas con una exactitud de hasta 4 GHz, lo que permite realizar pruebas de ancho de banda reales de los osciloscopios a ese nivel.