¿Osciloscopio con FFT o analizador de espectro?

Question

¿Podría alguien explicarme, por favor, qué aplicaciones exigen una u otra y por qué? Por lo que he leído se trata de los 'dB'; ¿es eso cierto? ¿Y por qué?

Al principio, veo que los osciloscopios de almacenamiento digital (DSO) con función FFT y los analizadores de espectro (SA) son la misma cosa... obtienen una señal del dominio del tiempo y la convierten en el dominio de la frecuencia y podemos comprobar todos los armónicos y componentes de frecuencia de una señal y analizarla de una forma totalmente nueva........ Pero como los DSO suelen ser mucho más baratos que los SA, me sigo preguntando qué funcionalidades ofrecerá el SA que no pueda ofrecer un DSO. ¿Se trata de la precisión, la velocidad de cálculo (la FFT de mi DSO es realmente lenta), el ancho de banda (los DSOs baratos suelen llegar sólo hasta los 100MHz), o sólo depende de los modelos y no de que sea un DSO o un SA? ¿Hay algo más que no sepa y que me puedas decir?

Answer 1

Para responder simplemente - un osciloscopio es una herramienta esencial para cualquier laboratorio de electrónica, mientras que un SA no es generalmente (a menos que usted es un ingeniero de RF, e incluso entonces usted necesita un buen alcance) y para una buena calidad mucho más caro en comparación (aunque Rigol acaba de sacar algunos SA bastante potente a precios decentes tipo alcance)
La función FFT de tu DSO medio servirá para la mayor parte del trabajo, así que a menos que tu rango de frecuencias de interés sea, por ejemplo, > 500MHz o así (si es así, háznoslo saber), entonces el DSO es la herramienta de elección.

Básicamente, uno hace la amplitud frente al tiempo (scope), y el otro hace la amplitud frente a la frecuencia (SA)

Ejemplo de alcance:
Digamos que tienes una señal digital que funciona de forma intermitente, podrías comprobarlo en el osciloscopio y buscar sobre/bajos, anillos, ruido, gltiches, etc.

Ejemplo de SA (simple): Digamos que tienes una señal y quieres comprobar los componentes armónicos de la misma, puedes mirar en la pantalla de SA y comprobar los armónicos (por ejemplo, una onda sinusoidal pura debería ser un solo pico en la pantalla, a su frecuencia, una onda cuadrada sería una serie decreciente de armónicos Impares)

Onda cuadrada en un analizador de espectro:

La misma señal en un osciloscopio se vería así:

Answer 2

Un osciloscopio con función FFT utiliza el análisis matemático incorporado de la forma de onda almacenada para calcular el contenido de frecuencia y la amplitud de la señal. Se muestra en la pantalla como un gráfico de frecuencia frente a la amplitud, al igual que un analizador de espectro.

Un analizador de espectro de tipo analógico "verdadero" mide realmente la amplitud en cada frecuencia (pasos) de la señal y no necesita hacer ninguna operación matemática sobre la amplitud medida, aparte de la necesaria para mostrar los valores de medición con precisión en la pantalla.

Es cierto que muchos osciloscopios ofrecen una función FFT, pero a menos que se utilice un osciloscopio nuevo y caro, la pantalla resultante es más bien una guía que equivale a un analizador de espectro real.

Dicho esto, la nueva generación de instrumentos digitales combinados ofrece realmente los mismos resultados de análisis de espectro y mediciones de osciloscopio que los instrumentos de una sola tarea. Sin embargo, no son baratos, pero son útiles porque el contenido frecuencial/analógico puede sincronizarse con la forma de onda del osciloscopio digital para identificar las señales que causan problemas relacionados con la RF o la CEM.

Answer 3

Los visores suelen ser digitales ahora o DSO y se pueden comprar en $50 to $ 5K dependiendo de las especificaciones, el rendimiento y el ancho de banda. Se pueden interconectar en puertos USB, IEEE488, PCI y muchos otros. Ofrecen almacenamiento para formas de onda repetitivas y de 1 disparo y funciones matemáticas.

Los analizadores de espectro miden la densidad espectral y los SA digitales utilizan la FFT para calcular el espectro, mientras que los SA de RF utilizan el barrido de doble o triple conversión, como un sintonizador de televisión, pero con preamplificadores, filtros y convertidores de registro muy precisos, ya que las mediciones son más convenientes para mostrar un rango dinámico amplio, como 100 dB. Se utilizan para sísmica, audio, analizadores de rodamientos mecánicos en grandes turbinas, radio, microondas, espectro óptico y más. Pueden ser útiles para hacer gráficos de Bode, gráficos de filtros, pruebas de emanación de RF, pruebas de radio, diseño de antenas, radar, diseño de celulares y verificación de pruebas.

Hay literalmente miles de aplicaciones diferentes para los analizadores de espectro además de para los ingenieros de radio en todos los campos de la industria donde los ingenieros necesitan analizar el espectro en un dispositivo particular, ya sea mecánico, óptico o eléctrico. Conozco a un pariente de la familia que utiliza uno para analizar las turbinas de Gigawatt GE en Japón para los armónicos de los rodamientos, que es un fuerte indicador de la calidad del producto y los factores de envejecimiento.

Los analizadores de redes son aún más precisos que los SA y llevan incorporados generadores de seguimiento con entradas dobles para poder medir una función de transferencia. Vienen en amplios rangos de frecuencia y pueden ser usados para medir el margen de fase en SMPS para pruebas de estabilidad o pruebas de PLL o pérdida de inserción, pérdida de retorno, gráficos SMith, etc. y pueden ser tan precisos como 0.1dB desde 0.1 a 50 GHz o un sub-rango de interés como 0 ~ 1MHz Estos pueden costar $100K cada uno. HP y Anritsu son los dos principales proveedores en América.

Pero para el audio plano, existen herramientas de software gratuitas para visualizar las señales de audio y el análisis del espectro utilizando el MIC, la entrada de línea o el audio interno.

Por ejemplo, Audacity es un programa. Todavía tengo el viejo Cool Edit Pro 2. Versión. Forma de onda por cortesía de AC-DC (Hell's Bells)

Answer 4

La diferencia es que el analizador de espectro tiene un mezclador frontal que le permite desplazar el rango de frecuencias que escucha, mientras que un osciloscopio permanece fijo en el extremo inferior.

Esto significa que es posible ver las señales a frecuencias más altas y, al mismo tiempo, se filtran las señales que están fuera del área de observación, por lo que se puede ajustar el preescalador del ADC para obtener una mejor resolución.

Por otro lado, a los mezcladores no les gusta nada la corriente continua, así que en el trabajo normal de EE, tampoco podrás utilizar un analizador de espectro en lugar de un osciloscopio.

Answer 5

Los analizadores de espectro (SA) actuales rara vez tienen una sintonía de barrido completa. La mayoría hace FFT y une los canales para formar un intervalo de frecuencias.

Además, una clase de medición SA moderna, como el análisis vectorial de señales, no puntúa los canales, sino que mide los canales completos basándose en la tasa de muestreo de FI. El ancho de banda de análisis, que suele estar en torno a [frecuencia de muestreo de FI/1,25], es de hasta 1 GHz, para los SA de gama alta -- Keysight UXA .

No exhaustivo del ámbito de aplicación frente al espectro

1. La digitalización del alcance desde la banda base hasta la gama de frecuencias deseada. SA convierte las señales de RF y las digitaliza en IF
2. La posibilidad de digitalizar en IF permite a SA tener una mejor resolución vertical. La resolución vertical de un osciloscopio es mayormente de 8 bits, mientras que SA es de hasta 14 bits. (Los diseñadores de digitalizadores cambian la velocidad de muestreo por la resolución vertical)
3. Un osciloscopio es útil para el análisis en el dominio del tiempo. Un espectro es mejor para el análisis en el dominio de la frecuencia. Un SA que tenga una mejor resolución vertical tendrá un mejor rendimiento en la relación S/N, permitiendo ver la señal a un nivel de potencia muy bajo. Mientras que un osciloscopio que tenga una mayor frecuencia de muestreo permitirá una mejor resolución temporal de cierto tipo de mediciones, como el tiempo de subida.
4. Un ámbito puede ser más de un puerto mientras que SA es un puerto. Por lo tanto, un osciloscopio es capaz de realizar una comparación en el dominio del tiempo de varios canales, como la fase, el tiempo de subida del pulso, etc.

Arriba: El osciloscopio mide los pulsos multicanal