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EDA/SW/T&M 12-BIT SCOPES te l’azienda ha aggiunto la serie WaveSurfer 4000HD alla linea di prodotti HD. La serie comprende quattro oscilloscopi con larghezze di banda di 200, 350, 500 e 1.000 MHz. Tutti campionano a 5 GS/s, una frequenza di tutto rispetto per un oscilloscopio a 12 bit. Per com- pletare l’offerta, sono anche disponibili ingressi digita- li interni a segnale misto, DVM, generatore di funzioni e contatore di frequenza. Il tutto, compresa la risoluzione di 12 bit, viene offerta a un prezzo ragionevole. Naturalmente, aumentare la risoluzione di un oscillo- scopio implica molto più che la semplice scelta di un ADC diverso. Richiede anche il miglioramento del rap- porto segnale/rumore (SNR) del front-end dell’oscil- loscopio in modo che l’ADC non accumuli rumore. Un oscilloscopio a 12 bit con un front-end a 8 bit è sem- pre un oscilloscopio a 8 bit. La famiglia di oscillosco- pi WaveSurfer 4000HD, tuttavia, ha implementato con successo il concetto di alta definizione. La risoluzione verticale a 12 bit, unita a un front-end a basso rumo- re, offre prestazioni a 12 bit che, nel mondo reale, si traducono effettivamente a una sensibilità di 16 volte maggiore su qualsiasi intervallo di ampiezza rispetto a un oscilloscopio a 8 bit. Misure a 12 e 8 bit Gli oscilloscopi HD sono destinati ad applicazioni di misura in cui sono coinvolte forme d’onda con eleva- ta gamma dinamica. Si tratta di misure che includono contemporaneamente una componente di segnale ad ampiezza elevata e bassi livelli di segnale. Si prenda ad esempio un’applicazione come un telemetro a ul- trasuoni. Questo trasmette un impulso ad ampiezza elevata, quindi attende la ricezione di un eco a bassa ampiezza dal bersaglio. Il segnale ad ampiezza elevata determina l’intervallo di tensione richiesto dell’ampli- ficatore verticale dell’oscilloscopio. La risoluzione e il rumore del sistema determinano il segnale di eco mi- nimo misurabile (Fig. 1). La griglia superiore mostra in sovrapposizione i se- gnali acquisiti con risoluzione a 12 e 8 bit. La diffe- renza osservabile è minima tra le forme d’onda so- vrapposte. La griglia centrale mostra la forma d’onda a 12 bit espansa in orizzontale e in verticale. La griglia inferiore è la stessa porzione della forma d’onda a 8 bit. La perdita di dettaglio nei segnali di basso livello nella versione a 8 bit è piuttosto evidente. Si noti inol- tre che i picchi di segnale nella rappresentazione a 12 bit mostrano evidenti differenze che si perdono nella versione a 8 bit. Applicazioni di misura coc elevata gamma dinamica Le misure con elevata gamma dinamica includono l’ecolocalizzazione e applicazioni come radar, sonar e LiDAR. Molte tecnologie di imaging medicale come RMN e RMI si basano su tecniche simili: il rimbalzo di un impulso ad alto livello dal corpo e l’acquisizione e analisi degli echi o delle emissioni stimolate dal se- gnale trasmesso. Analogamente, la tecnologia basata sugli ultrasuoni come i test non distruttivi (NDT) uti- lizza impulsi a ultrasuoni riflessi per rilevare crepe e guasti nei materiali solidi. Anche le misure di integrità della potenza, in cui ven- gono misurati piccoli segnali dell’ordine dei millivolt, come rumore e ripple, su tensioni del bus comprese tra 1 e 48 V o più, richiedono oscilloscopi con alta gamma dinamica. Si prenda ad esempio la misura dei segnali da un tele- metro a ultrasuoni (Fig. 2). Il telemetro a ultrasuoni emette cinque impulsi per ciascuna misura, distanziati di circa 16,8 ms. Anziché registrare il tempo di fermo tra questi impulsi, l’oscilloscopio a 12 bit WaveSurfer 4104HD di Teledyne LeCroy utilizza l’acquisizione in modalità sequenziale che suddivide la memoria dell’o- scilloscopio in un numero di segmenti selezionabile dall’utente (cinque nell’esempio preso in considera- zione). Ogni segmento acquisisce un impulso trasmesso e applica una marcatura temporale al punto di trigger. La traccia superiore è la forma d’onda acquisita con ciascun segmento marcato. Una traccia di zoom (gri- glia inferiore) mostra un segmento selezionato, in que- Fig. 1 – Lo stesso segnale a ultrasuoni rappresentato con una risoluzione verticale a 12 e a 8 bit. La traccia superiore comprende le due versioni del segnale completo sovrapposte l’una sull’altra. Le tracce inferiori mostrano una porzione ingrandita della forma d’onda. La differenza non è significativa se si osservano le componenti del segnale ad ampiezza elevata, ma i segnali di livello inferiore evidenziano un chiaro vantaggio per la rappresentazione a 12 bit (Fonte: Digi-Key Electronics) 61 - ELETTRONICA OGGI 488 - SETTEMBRE 2020