Qual osciloscópio devo comprar?
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.
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