Evaluación de la resolución frecuencial en osciloscopios comerciales

Abstrac

Digital and analogue oscilloscopes are necessary instruments in any teaching and research laboratory. Today’s oscilloscopes can acquire signals and represent them in the time and frequency domains. User manuals describe well the time base and the storage capability, but they do not mention the important relationship between the number of data and the sampling frequency. These parameters are directly responsible of the frequency resolution that can be attained in a Fourier analysis. In this paper we compare various oscilloscopes with respect to the capacity they give the user to choose the number of data and the sampling frequency independently, and thus determine the frequency resolution, and avoid large unnecessary data files. The analysis was performed acquiring a mono chromatic signal with different oscilloscopes and different time basis. Results for a 10 Khz signal showed that when the auto button was used, there was up to a 50 % error in the expected frequency, while only a 0.9 % error was obtained with oscilloscopes that allow the user to choose independently the sampling frequency and the number of data.

En la enseñanza o en la investigación el osciloscopio digital es un instrumento imprescindible. En la actualidad los osciloscopios digitales desplazan más a los osciloscopios analógicos, esto tiene como consecuencia que los usuarios deban familiarizarse con el lenguaje que implica el uso de sistemas digitales. En lo particular la conversión de señales analógicas a digitales, así mismo las tarjetas adquisidoras, se sustentan en un teorema conocido como el Teorema de Nyquist. Este teorema manifiesta la importancia de adquirir una señal a una frecuencia de muestreo mayor a la máxima frecuencia involucrada en la señal que se desea estudiar; no obstante, este teorema no dice nada sobre el número de muestras que debe contener la señal adquirida. El número de muestras y la frecuencia de muestreo determinan la resolución en frecuencia, este parámetro es importante cuando la información que se desea estudiar está en el dominio de las frecuencias. Sin embargo, el número de muestras es fijo en muchos instrumentos de adquisición y la frecuencia de muestreo es una variable intrínseca con la base de tiempo del osciloscopio y generalmente depende del fabricante. Este trabajo expone la importancia de la resolución en frecuencia, y así mismo alerta en el uso de un botón propio de los  osciloscopios digitales conocido como autoset. Con estos propósitos se adquiere una señal monocromática con distintos osciloscopios y se presentan las gráficas de las frecuencias obtenidas con las distintas bases de tiempo. Así mismo se obtiene que una óptima resolución en frecuencia no implica un gran número de muestras y mucho menos un exceso de velocidad de muestreo.

http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0035-001X2015000400012&script=sci_abstract&tlng=en

 

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