Resolvi publicar em meu blog o
que deve ser observado para adquirir um osciloscópio.
A compra de um osciloscópio é sem
sombra de dúvida um verdadeiro investimento, por isso é importante analisar bem
as características que devem ser observadas para não se arrepender depois.
No tempo dos osciloscópios analógicos não
havia muito com o que se preocupar, o maior problema era com a largura de banda
(BW), sem que não deixasse de se preocupar com a sensibilidade da
entrada vertical e, evidentemente, escolher uma marca que tivesse credibilidade.
Hoje, a melhor opção, sem
dúvida, é comprar um osciloscópio digital, primeiro o tamanho e o peso reduzido
e segundo, por trazer embarcado muito mais recursos, que não se encontra em
um osciloscópio analógico.
Largura
de banda "BW"
A variável mais importante para a escolha deve ser o valor da largura de banda ou Band Width que costuma aparecer
nos catálogos apenas como BW.
Se o dinheiro não for o
problema, então compre logo a maior BW que você achar no mercado e certamente
você terá um osciloscópio com uma infinidade de recursos adicionais, porém se a grana estiver curta é bom começar a
entender exatamente o que significa BW no caso de um osciloscópio para fazer uma boa escolha, mas que caiba no seu orçamento.
Os engenheiros definem BW com
a frequência mais alta na qual a amplitude do sinal de entrada sofre uma
atenuação de 3 dB o que na prática corresponde a um erro de 30%.
Vou pegar como exemplo um
sinal puramente analógico (uma onda senoidal) de 10 MHz e amplitude 1 Vpp.
Se a BW do osciloscópio
for de 10 MHz o sinal aparecerá na tela com -3dB, ou seja, com 0,7 Vpp.
Então para ver este sinal qual
deveria ser a BW do osciloscópio?
Fabricante como a Tektronix, recomenda que para sinais puramente analógicos a BW deva ser, no
mínimo, o dobro da frequência que se deseja examinar, logo, neste caso,
devera ser um osciloscópio de 20 MHz, no mínimo.
O ideal para um sinal analógico seria considerar uma BW três vezes maior e para um sinal digital
cinco vezes maior.
Só que hoje nós vivemos em um
mundo digital e a menos que você trabalhe com equipamentos estritamente
analógicos, o que é quase impossível, você estará sempre se deparando com
sinais digitais.
Para sinais de clock digitais
a recomendação dos fabricantes é que a BW seja, no mínimo, cinco vezes a
frequência de clock o que permitiria “enxergar” até o quinto harmônico e no
nosso exemplo precisaríamos de um osciloscópio de BW igual a 50 MHz.
Sample
rate ou taxa de amostragem
Outra variável importante que só existe nos osciloscópios digitais é a taxa de amostragem ou
sample rate.
Este é um parâmetro um
pouquinho mais complicado de entender, e para simplificar, vou começar dizendo
que ele está relacionado à “velocidade” do osciloscópio em gerar as amostras a
fim de produzir uma melhor resolução na exibição da forma de onda quando se
trata de sinais complexos.
Um conceito importante em
processamento de sinais digitais é dado pelo Teorema de Amostragem de Nyquist.
Em resumo este teorema diz que
a frequência de amostragem deve ser maior que o dobro da frequência máxima do
sinal a qual costuma ser chamada de frequência de Nyquist (fN).
No tópico anterior onde
abordei a BW vimos que para analisar um sinal de frequência igual a BW do
osciloscópio teríamos uma atenuação de 3dB, entretanto o fato do sinal ter sido
atenuado não significa que as frequências acima da BW tenham “desaparecido” e, portanto,
elas devem ser amostradas. Fabricante como Tektronix, por
exemplo, recomenda um sample rate quatro ou cinco vezes maior que o BW especificado
para que se possa ver o que está “escondido”.
Profundidade
de memória
Um outro parâmetro que só
iremos encontrar nas especificações dos osciloscópios digitais cujo termo
original em inglês é memory depth.
O número máximo de amostras de
um sinal que um osciloscópio pode colher está intimamente relacionado à
profundidade de memória de aquisição que ele possui.
Mesmo que a “propaganda”
anuncie uma alta taxa de amostragem (sample rate) ainda assim isto não
garantirá que ele sempre utilizará esta alta taxa. Um osciloscópio exibe sua taxa
mais rápida quando a base de tempo está ajustada para taxas de tempo mais
rápidas.
Porém se a base de tempo for
ajustada para faixas mais lentas, quando se deseja capturar maiores tempos de
expansão do sinal, o osciloscópio automaticamente reduzirá sua taxa de
amostragem em função de sua memória de aquisição disponível o que depende da profundidade
de memória que ele possui.
Não irei me aprofundar nesse
assunto por ser muito complicado o seu entendimento para quem não tem
conhecimento mais profundo sobre o funcionamento do osciloscópio.
Resumo
É claro que o preço é um fator
importante, mas deve-se pôr na balança tudo que falei aqui e analisar o que
chamo de custo x benefício, e ponderar se a hora de comprar o seu osciloscópio é agora, ou esperar para
juntar um pouco mais de dinheiro e não se arrepender depois.
Prof. José Carlos.
