Hallo,
habe neulich ein Billigscope (USB-DSO für PC - HANTEK 6022BE) gekauft.
Es hat wohl maximal einen Bandbreite von 20MHz.
Hier der Link zum Hersteler, dort stehen auch die technischen Daten (auf
"Parameters" klicken).
http://www.hantek.com/en/ProductDetail_2_31.html
Eigentlich wollte ich es nehmen, um Ladespannungen bei der Akkuladung
aufzuzeichnen.
Habe dann spaßeshalber auch mal einen Sinus-Funktionsgenerator
angeschlossen und höherfrequente Signale dargestellt. Siehe da, es
können tatsächlich Signale bis 20MHz dargestellt werden. Die
Kurvendarstellung ist zwar leicht pixelig, aber das Sinussignal läßt
sich eindeutig erkennen.
Nun frage ich mich, wie das funktioniert. Wenn man ein 20MHz-Sinussignal
mit 48Ms/s einsampelt, dürfte doch allenfalls eine Art Rechtecksignal
dabei herauskommen.
Vielleicht weiss jemand von euch, warum hier ein Sinus dargestellt
werden kann.
brunomitterer schrieb:> Vielleicht weiss jemand von euch, warum hier ein Sinus dargestellt> werden kann.
man Abtasttheorem
Du kannst das Sinussignal darstellen, da du mit geringfügig mehr als
zwei Stützstellen pro Periode eben den Sinus mitteln kannst. Du
kannst natürlich nicht mehr als einen Sinus bei dieser Frequenz
mehr rekonstruieren, aber Fourier besagt ja dann auch, dass jede
vom Sinus abweichende Signalform einen Oberwellenanteil hat. Wenn
du den wegnimmst — nun, dann bleibt halt bloß der Sinus der Grundwelle
noch übrig.
Danke für die ausführliche Antwort!
Habe zum Vergleich den CLKOUT-Anschluss eines AVRs mit 20MHz-Quarz ans
6022BE angeschlossen.
Hier müsste ein Rechtech mit 5Vpp angezeigt werden. Stattdessen wird ein
Sinusignal mit 1Vpp angezeigt.
Das spricht stark für deine Theorie, dass der eingesampelte Rechteck
softwaremäßig "beschönigend" in ein Sinussignal umgewandelt wird.
Die Dämpfung von 5Vpp auf 1Vpp ist auch nicht ohne...
... schrieb:> Die Mathematik der uncoolen Jungs, die jetzt dein Leben erklärt, schlägt> für dein Problem sin(x)/x-Interpolation vor.
sin(x)/x-Interpolation ist tatsächlich per Buttom standardmäßig
aktiviert. Das macht den Rechteck zum Sinus oder was bewirkt diese
Funktion?
brunomitterer schrieb:> Das spricht stark für deine Theorie, dass der eingesampelte Rechteck> softwaremäßig "beschönigend" in ein Sinussignal umgewandelt wird.
Er wird bereits durch das Antialiasing-Filter am Eingang in einen
solchen umgewandelt.
brunomitterer schrieb:> Die Dämpfung von 5Vpp auf 1Vpp ist auch nicht ohne...
Und zeigt, daß
du das Clock Signal durch deine Messung zu stark belastest, so daß die
Amplitude geringer wird
und
Dein Eingangsverstärker des Oszis am oder über dem Limit ist und nicht
mehr messen sondern nur noch schätzen kann.
Denk daran bei der Grenzfrequenz hast du schon eine Abschwächung um 3dB,
das sind nur noch das 0,7 fache des eigentlichen Signals.
Udo Schmitt schrieb:> Und zeigt, daß> du das Clock Signal durch deine Messung zu stark belastest, so daß die> Amplitude geringer wird
Lt. Hersteller hat der Tastkopf eine
Input Impedance von 1MΩ 25pF .
Jörg Wunsch schrieb:> Er wird bereits durch das Antialiasing-Filter am Eingang in einen> solchen umgewandelt.
Das Antialiasing-Filter ist ein Hardware-Filter?
brunomitterer schrieb:> Das Antialiasing-Filter ist ein Hardware-Filter?
ja, ein TP, die max. (analog) Bandbreite des Oszis ergibt sich durch die
Grenzfrequenz von diesem TP.
brunomitterer schrieb:> Das Antialiasing-Filter ist ein Hardware-Filter?
Ja, wie sonst? Das Ding heißt ja so, weil es die höheren Frequenzen
bereits vor der Digitalisierung wegwerfen muss, denn danach kann
man diese nicht mehr von ihren Aliasen im Basisband unterscheiden.
Du solltest dir wirklich mal wenigstens den Wikipedia-Beitrag zum
Abtasttheorem durchlesen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon-Abtasttheorem
brunomitterer schrieb:>> Und zeigt, daß du das Clock Signal durch deine Messung zu>> stark belastest, so daß die Amplitude geringer wird>> Lt. Hersteller hat der Tastkopf eine> Input Impedance von 1MΩ 25pF .
Das bezweifele ich. Das ist ein typischer Wert für die Impedanz
des Oszi-Eingangs.
Ein 1:1-Tastkopf hat üblicherweise ca. 150pF. Das entspricht
bei 20MHz einem Scheinwiderstand von 53 Ohm (!!!).
Bei einem 10:1-Tastkopf ist man immerhin erst bei 10MOhm / 25pF.
Possetitjel schrieb:> Das bezweifele ich. Das ist ein typischer Wert für die Impedanz> des Oszi-Eingangs.>> Ein 1:1-Tastkopf hat üblicherweise ca. 150pF. Das entspricht> bei 20MHz einem Scheinwiderstand von 53 Ohm (!!!).>> Bei einem 10:1-Tastkopf ist man immerhin erst bei 10MOhm / 25pF.
Richtig, habe es grade nachgemessen (nur Tastkopf + Kabel):
1:1 165pF
10:1 20pf
Thomas schrieb:> ja, ein TP, die max. (analog) Bandbreite des Oszis ergibt sich durch die> Grenzfrequenz von diesem TP.
Bei einen Oszillograf welche eine vernünftig konstante Gruppenlaufzeit
hat wird der Frequenzgang mit 6db/ Oktave begrenzt. Die Steilheit reicht
bei weiten nicht aus um Aliasingprodukte zu verhindern.
Das Zauberwort für Frequenzen nähe der halben Samplingfrequenz oder
sogar drüber abzutasten, heißt Randomsampling.
Da wird die Kurve mehrmals abgetastet und jedes mal ein anderes Stück
der Kurve digitalisiert. Das kann man z.B. dadurch erzielen, in dem bei
jeden Durchgang der Triggerzeitpunkt ein anderer ist.
Das wurde schon bei den alten HP54600 Serie gemacht. Die hatten Anfangs
auch nur 20 Msamples , konnten aber 100MHz und höher einwandfrei
darstellen. Nur halt eben nicht im Singleshot .
Ralph Berres
Ralph Berres schrieb:> Das Zauberwort für Frequenzen nähe der halben Samplingfrequenz oder> sogar drüber abzutasten, heißt Randomsampling.>> Da wird die Kurve mehrmals abgetastet und jedes mal ein anderes Stück> der Kurve digitalisiert. Das kann man z.B. dadurch erzielen, in dem bei> jeden Durchgang der Triggerzeitpunkt ein anderer ist.
Danke für die ausführliche Antwort! Ist das das gleiche wie
"Undersampling"?
Das ganze funktioniert aber nur für sich periodisch wiederholende
signale, wenn ich es richtig verstanden habe (weil immer ein anderer
Teil der Kurve abgetstet wird).
Was ich noch nicht verstehe:
Arbeitet das besagte HANTEK 6022BE auch mit Random- bzw. Undersampling
und kann man damit halbwegs genau auch ein 20MHz-Rechtecksignal abbilden
oder wird ein 20MHz-Signal egal mit welcher Wellenform immer als
"sinusartig" abgebildet?
(letztlich reduziert es sich auf die Frage: bin ich zu "doof" um ein
Rechtecksignal ordentlich einzuspeisen oder ist das 6022BE zu "doof",
ein Rechtecksignal ordentlich darzustellen? :O| )
brunomitterer schrieb:> Ist das das gleiche wie> "Undersampling"?
Ja.
> Das ganze funktioniert aber nur für sich periodisch wiederholende> signale, wenn ich es richtig verstanden habe
Ja.
> Arbeitet das besagte HANTEK 6022BE auch mit Random- bzw. Undersampling
Davon ist nicht auszugehen.
Nicht nur, dass dann die Abtastlogik darauf ausgerichtet sein müsste,
sondern es müsste vor allem der Eingangsteil für diese Frequenzen
geeignet sein. Bandbreite in diesem Bereich kostet aber Geld.
> oder ist das 6022BE zu "doof",> ein Rechtecksignal ordentlich darzustellen? :O| )
Ja, das kann deine Aufgabe einfach nicht lösen. Mit einem Oszi mit
20 MHz Analogbandbreite kannst du dir noch so einigermaßen einen
Rechteck mit 1 MHz angucken, aber nicht viel mehr.
Ralph Berres schrieb:> Thomas schrieb:>> ja, ein TP, die max. (analog) Bandbreite des Oszis ergibt sich durch die>> Grenzfrequenz von diesem TP.>> Bei einen Oszillograf welche eine vernünftig konstante Gruppenlaufzeit> hat wird der Frequenzgang mit 6db/ Oktave begrenzt. Die Steilheit reicht> bei weiten nicht aus um Aliasingprodukte zu verhindern.>> Das Zauberwort für Frequenzen nähe der halben Samplingfrequenz oder> sogar drüber abzutasten, heißt Randomsampling.>> Da wird die Kurve mehrmals abgetastet und jedes mal ein anderes Stück> der Kurve digitalisiert. Das kann man z.B. dadurch erzielen, in dem bei> jeden Durchgang der Triggerzeitpunkt ein anderer ist.>> Das wurde schon bei den alten HP54600 Serie gemacht. Die hatten Anfangs> auch nur 20 Msamples , konnten aber 100MHz und höher einwandfrei> darstellen. Nur halt eben nicht im Singleshot .
Nichtsdesto kannst du die Eingansstufe eines Oszilloskops als TP
1.Ordnung modellieren, und die Grenzfrequenz von diesem TP ist immer die
kleinste, d.h. bei einem Oszilloskop mit x Hz Analogbandbreite ist immer
dieser TP der ausschlaggebende Faktor. So habe ich das zumindest mal
gelernt.
lg
Danke für die Antworten!
Jörg Wunsch schrieb:> Ja, das kann deine Aufgabe einfach nicht lösen. Mit einem Oszi mit> 20 MHz Analogbandbreite kannst du dir noch so einigermaßen einen> Rechteck mit 1 MHz angucken, aber nicht viel mehr.
Das kenne ich auch so.
Deshalb war ich ganz verwundert, als plötzlich ein 20MHz-Signal als
weitgehend sauberer Sinus dargestellt wurde.
Da her auch meine Frage hier im Forum.
brunomitterer schrieb:> Deshalb war ich ganz verwundert, als plötzlich ein 20MHz-Signal als> weitgehend sauberer Sinus dargestellt wurde.
Klar, der Sinus ist ja die Basis aller Schwingungen (siehe Fourier).
brunomitterer schrieb:> Deshalb war ich ganz verwundert, als plötzlich ein 20MHz-Signal als> weitgehend sauberer Sinus dargestellt wurde.
Wieso? Oberwellen des 20 MHz-Signals werden bei dieser Abtastung nicht
mehr erfasst, also KANN es nur ein Sinus sein. Für ein Rechteck müsste
die Samplingrate ja weit über 100 MHz liegen.
Um es nochmal klarzustellen: ein 20 MHz-Signal ohne Oberwellen IST ein
Sinus.
Welche Kurvenform das Originalsignal hat, kann mit dieser Messung
schlicht und einfach nicht festgestellt werden.
Georg
Georg schrieb:> Welche Kurvenform das Originalsignal hat, kann mit dieser Messung> schlicht und einfach nicht festgestellt werden.
Danke für die klaren Worte!
Georg schrieb:> Wieso? Oberwellen des 20 MHz-Signals werden bei dieser Abtastung nicht> mehr erfasst, also KANN es nur ein Sinus sein. Für ein Rechteck müsste> die Samplingrate ja weit über 100 MHz liegen.
Nochmal Diese Annahme gilt nur für Einzelschuss
Im Randomsamplingverfahren kann man sehr wohl auch Signale , welche das
Abtasttheorem verletzten würden einwandfrei und vollständig erfassen.
Unzählige Oszillografen von HP arbeiten nur mit 20Msamples obwohl sie
bis 150MHz analoge Bandbreite besitzen, und auch einwandfrei darstellen.
Ralph Berres
Du hast übrigens 250MHz Samplingrate, undzwar Echtzeit-Sampling. Das
heißt, dein 20MHz-Sinus wird 12,5 mal je Periode abgetastet. Schon ohne
Sin x/x-Interpolation reicht das für eine ansehnliche Darstellung aus.
Die Scopes, die ich habe, können alle wahlweise linear, oder mit sinx/x
interpolieren. Letzteres benötigt mehr Rechenzeit und äußert sich gerne
durch eine langsamere Bildschirmaktualisierung.
Wenn das Signal keine Anteile hat, die höherfrequent sind, als die halbe
Abtastrate, beschönigt sin x/x auch nichts, sondern stellt das Signal
realitätsnäher dar, als die lineare Interpolation.
Kevin K. schrieb:> Du hast übrigens 250MHz Samplingrate, undzwar Echtzeit-Sampling. Das> heißt, dein 20MHz-Sinus wird 12,5 mal je Periode abgetastet.
Beim Hantek 6022BE ???
