Gli utenti alla ricerca di un oscilloscopio si trovano di fronte a una vasta gamma di fornitori e di oscilloscopi con innumerevoli caratteristiche (ad esempio larghezze di banda comprese tra 50 MHz e 1 GHz e perfino 4 GHz, velocità di campionamento da 500 MS/sec a 5 Gs/sec e oltre, risoluzioni di 8 o 12 bit, tensioni di ingresso minime comprese tra 2 mV/div e 500 µV/div, ecc.). Con un groviglio simile di fornitori, che comprende sia società molto note sia piccole aziende semisconosciute, è bene che i potenziali utenti conoscano gli importanti criteri di selezione di un oscilloscopio. Si presume che tutti i potenziali utenti a un certo punto dei loro studi abbiano utilizzato un oscilloscopio e magari pensino di sapere tutto su questo strumento. Eppure gli oscilloscopi moderni fanno molto di più che solo visualizzare il segnale; infatti offrono molte funzioni appositamente create per l'analisi di segnali complessi. Alcune di queste, quali frequenza di campionamento, profondità di memoria e funzioni matematiche, possono facilitare molto il lavoro dell'operatore.
Larghezza di banda
La larghezza di banda di un oscilloscopio influisce molto sulla qualità del risultato delle misure. L'errore di misura deve essere il più contenuto possibile. Come saprete, la larghezza di banda di un oscilloscopio è definita come la frequenza alla quale si riduce di 3 dB la misura di un'onda sinusoidale. Aumentando la frequenza dell'onda sinusoidale e mantenendo costante l'ampiezza, l'ampiezza misurata diminuisce. La larghezza di banda dello strumento è definita come la frequenza alla quale l'ampiezza diminuisce di 3 dB. Pertanto un oscilloscopio con una larghezza di banda di 100 MHz acquisisce un'onda sinusoidale da 100 MHz con un'ampiezza di 1 Vpp ad appena 0,7 Vpp, il che equivale a un errore del 30%. Per ridurre questo errore in modo significativo, ricordate che un terzo della larghezza di banda corrisponde a un errore del 5%, un quinto a un errore del 3% e così via. Quindi per misurare un segnale da 100 MHz si deve utilizzare un oscilloscopio da 300 MHz o anche 500 MHz.
Velocità di campionamento
La velocità di campionamento è la seconda più importante caratteristica di un oscilloscopio digitale, e deve essere 2,5 o 3 volte maggiore della larghezza di banda di un segnale analogico. Secondo il teorema di campionamento di Nyquist-Shannon, la frequenza di campionamento deve essere almeno doppia della frequenza che si vuole rilevare. Inoltre il segnale deve essere campionato a intervalli di tempo costanti. Gli effetti alias si verificano quando una di queste condizioni non è soddisfatta. Pertanto la velocità di campionamento di un oscilloscopio usato per misurare segnali sconosciuti deve essere la più alta possibile (ad esempio 1Gs/sec, 2Gs/sec, 4Gs/sec o maggiore). La velocità di campionamento è particolarmente importante nell'analisi di singoli segnali per non perdere informazioni rilevanti. La frequenza di campionamento è meno critica in caso di segnali ripetitivi. Gli oscilloscopi offrono funzioni speciali anche per questi tipi di segnali.
Profondità di memoria
La profondità di memoria di un oscilloscopio ha un impatto fondamentale sulla qualità dei risultati delle misurazioni. Il segnale in ingresso viene digitalizzato dal convertitore analogico-digitale e il flusso di dati risultante viene caricato nella memoria ad alta velocità dell'oscilloscopio. Sebbene molti utenti pensino che la massima frequenza dell'oscilloscopio si applichi a tutte le impostazioni di deflessione orizzontale, la memoria del dispositivo è limitata. Quindi la velocità di campionamento deve essere ridotta con periodi di campionamento crescenti, rendendo il processo di campionamento piuttosto lento per timeframe lunghi. Più la capacità della memoria è elevata, più a lungo l'oscilloscopio riesce a operare alla massima velocità di campionamento senza perdere informazioni importanti sui segnali. Pertanto gli utenti devono verificare l'effetto che l'impostazione della deflessione orizzontale ha sulla velocità di campionamento. La profondità di memoria necessaria può essere calcolata moltiplicando la durata del fenomeno da osservare per la velocità di campionamento. Lunghi periodi di campionamento e risoluzioni temporali elevate richiedono una capacità di memoria maggiore. Per supportare grandi quantità di dati occorrono profondità di memoria maggiori di 100 milioni di punti. La funzione zoom integrata consente di ingrandire i dettagli di un segnale e di valutarli in modo più approfondito. Si suppone che l'oscilloscopio sia uno strumento adatto a svolgere questo compito. Le funzioni di registrazione, riproduzione e analisi in tempo reale offerte da tutti gli oscilloscopi Rigol possono essere utilizzate per individuare in modo semplice eventuali impulsi spuri transitori al di fuori di una maschera specifica o glitch ripetitivi. Queste funzioni rivelano immediatamente dove e quando questi transitori si sono verificati in un segnale. I dettagli possono essere esaminati con la funzione zoom, mentre la funzione statistica consente di valutare e misurare l'evento. La valutazione degli errori è facilitata da una scala percentuale codificata per colore. I moderni oscilloscopi offrono pratici metodi di valutazione con funzioni matematiche standard e complesse, utilizzando integrali, differenziali, logaritmi, ecc.
Numero di canali
Gli oscilloscopi sono in genere dotati di 2 o 4 canali. Occorre tuttavia notare che, a volte, la velocità di campionamento viene divisa per due in molti oscilloscopi a 2 canali e per quattro in molti oscilloscopi a 4 canali. Ad esempio, avendo a disposizione due Adc separati, si può utilizzare la velocità di campionamento massima per due canali. In un oscilloscopio a 4 canali, due canali possono operare con la velocità di campionamento massima (ad esempio canali 1 e 3), mentre volendo utilizzare 4 canali, la velocità di ogni canale si dimezza. Questa situazione influisce anche sulla profondità di memoria perché, raddoppiando il numero di canali, si avrà a disposizione solo metà memoria per ogni canale.
Velocità di cattura
La velocità di cattura, un'altra importante caratteristica dell'oscilloscopio, definisce la frequenza usata dal dispositivo per misurare e visualizzare i risultati. Più la frequenza è elevata, maggiori saranno le probabilità di catturare eventi transitori, glitch compresi. Occorre rispondere a tutte queste domande prima di poter definire le caratteristiche desiderate di un oscilloscopio. Dopo tutto, questi criteri sono ugualmente importanti e comportano la gestione di una notevole quantità di dati. Per questo la profondità di memoria è un criterio di selezione di grande importanza. Una memoria molto profonda consente agli utenti di acquisire grandi flussi di dati, mentre le attività di analisi, inclusa la decodifica di bus seriali o altre operazioni statistiche, possono essere effettuate successivamente.
Decodifica dei bus seriali
L'analisi dei protocolli sono favorite da una memoria grande dell'oscilloscopio. Queste applicazioni figurano tra le funzioni più importanti dell'oscilloscopio. La domanda più frequente è: quali protocolli sono supportati dall'oscilloscopio? I bus seriali, inclusi I²C, Spi, Can, FlexRay e RS-232, sono sempre più utilizzati nelle applicazioni e nei dispostivi tecnici/elettronici. Sebbene tutti i principali fornitori di oscilloscopi offrano funzioni di decodifica dei protocolli e la capacità di attivare un trigger su eventi di protocollo, le prestazioni di questi programmi sono molto diverse tra loro. Se vi è capitato di dover decodificare manualmente un protocollo, sicuramente apprezzerete il valore della funzione di decodifica in tempo reale. Di solito le applicazioni di analisi dei protocolli vengono offerte come opzioni software da ordinare insieme all'oscilloscopio o da aggiungere in un secondo tempo. In genere le schede tecniche forniscono informazioni dettagliate sui protocolli supportati da una determinata famiglia di oscilloscopi. Riguardo al protocollo Spi, è interessante sapere quale sia la massima velocità di trasmissione dati supportata dall'oscilloscopio o se il supporto riguarda una Spi a 2, 3 o 4 fili o solo un sottoinsieme. In un contesto I²C si dovrebbe sapere se viene supportato anche il protocollo con il bit di lettura/scrittura nel campo di indirizzo. Capita abbastanza spesso di dover decodificare più di un bus seriale alla volta. In tal caso come si fa a configurare l'oscilloscopio in uso? Come si fa a passare da un bus all'altro e selezionarne uno come sorgente del trigger? Queste sono le domande più comuni. Funzioni di decodifica a parte, la profondità della memoria è un requisito importante per catturare, tra le altre cose, grandi segnali video in quanto facilita la registrazione di un segmento di segnale completo, seguita da un ingrandimento adeguato e da una post-analisi dettagliata. È sempre importante acquisire completamente tutti i dati grezzi da sottoporre a eventuali analisi successive. Quindi, l'elevata velocità di campionamento degli oscilloscopi Rigol migliora nettamente la qualità di visualizzazione. Grazie alla funzione di modulazione della luminosità degli oscilloscopi Ultra Vision di Rigol (display Wvga ad alta risoluzione, 800x400 pixel, 256 livelli di luminosità) vengono messi in evidenza anche i dettagli più difficili da catturare e visualizzare (come rumore o jitter). Per finire esaminiamo un'altra importante caratteristica dell'oscilloscopio, le funzioni di trigger che consentono una precisa attivazione dei trigger su eventi di protocollo (linee bus, bit singoli) o segnali video.
Funzioni di trigger
Il trigger sui fronti è supportato da tutti gli oscilloscopi general-purpose, ma sono molto utili anche altre funzioni di trigger. Ai progettisti di circuiti con collegamenti di dati seriali gli oscilloscopi devono offrire funzioni di trigger per diversi standard, quali I²C, Spi, RS-232/Uart, Usb, Can o FlexRay. Le funzioni di trigger “protocol-oriented” possono aiutare i tecnici nelle operazioni di debug. Inoltre la funzione di trigger sui glitch può attivare un trigger su glitch positivi o negativi o impulsi più larghi o più stretti.
Precisione e affidabilità
L'elevata velocità di cattura (fino a 180.000 forme d'onda al secondo) e la notevole profondità di memoria offerte dagli oscilloscopi Ultra Vision Rigol sono ideali per la cattura di glitch, l'analisi dei guasti e la decodifica dei protocolli dei bus seriali. Esse sono molto utili anche per analizzare grandi quantità di dati quali ad esempio segnali video. Il triggering attivato da diverse combinazioni di segnali garantisce la massima precisione e affidabilità dell'analisi e della valutazione dei dati acquisiti.
