Realtime mode u Agilent 54621A, prokládané vzorkování

 V minulém příspěvku jsem nastínila existenci položky Acquire::Real v menu osciloskopu s tím, že mi není moc jasné co ta volba vlastně dělá a na toto téma jsem vyslovila určité hypotesy. První z nich je, že zapnutí této funkce vypne prokládání vzorků. To se dá celkem snadno ukázat:

Při kmitočtu 100MHz a samplerate 200MS/s musí signál v podstatě zmizet a to se se zapnutým Real mode stane.

Pokud se Real mode vypne, signál se znovu objeví.

Tímto se dá ukázat, že jednak osciloskop umí prokládané vzorkování (zůstává otázkou jakou rychlostí) a že zapnutí Acquire::Real jej opravdu vypne. Otázkou zústává, proč se položka v menu jmenuje takto neintuitivně a její popis je poměrně zmatený. Utvrzuje mne to v přesvědčení, že tato volba dělá ještě něco, otázkou zůstává co. Pochopitelně funkce sama není až tak neužitečná, jsou situace, kdy je naopak velice důležitá. Především ji potřebujete ve všech případech, kdy se signál osciloskopu jeví jako periodický, ale ve skutečnosti periodický není, případně se při daném nastavení nelze na periodicitu spolehnout. Mezi takové signály patří různá data, výstupy pattern generátorů a podobné věci, které jsou zmíněny v návodu k osciloskopu, nicméně do kategorie podobných signálů patří i něco, co na první pohled nebudete podezírat z neperiodicity - DSB modulace, tedy AM s potlačenou nosnou, ve spektru dva peaky ve vzdálenosti dvojnásobku modulačního kmitočtu.

Abych osvětlila svoji ideu, musím obálku takového signálu předvést v časové oblasti.

Zde se ještě nic zázračného neděje bez ohledu na zapnutý nebo vypnutý real mode. Signál je totiž periodický, tedy z tohoto úhlu pohledu. Pokud se ale podíváme na signál s poněkud větším zvětšením v časové ose, periodicita se rázem začne vytrácet, protože po každém průchodu nulou má každá další perioda buď větší amplitudu, nebo menší amplitudu. Pokud v tento moment použijeme prokládané vzorkování, tj. složíme obraz z několika po sobě jdoucích period, musíme logicky obdržet strašlivý zmatek, protože výsledek je složen proměřením několika různých po sobě jdoucích period a složením výsledku do jediného obrazu. A víme, že každá další perioda má buď vyšší amplitudu, nebo nižší amplitudu, ale nikdy stejnou. A to je skutečně to, co obdržíme.

A tady pochopitelně zapnutí Real mode pomůže, protože všechny vzorky jsou získány z jednoho průběhu, tudíž nejsou skládány z několika period, čili jediné, co vidíme, je důsledek „digitálního fosforu“, čili výpočetně generovaného dosvitu stínítka.

I zdánlivě periodický signál se může snadno rozbít užitím prokládaného vzorkování. V celé té věci zůstávají přirozeně různé otázky. Například kolikrát je prokládáno (čili samplerate v prokládaném režímu). 

Z uvedeného je naprosto jisté, že osciloskop umí prokládat vzorky, otázkou je na jaký samplerate se dokáže dostat. Druhou otázkou je co ještě zapnutí Real mode způsobí. Každopádně důsledek vypnutí prokládaného vzorkování je zřejmý. Pokud jsem s lavinovým pulserem dosáhla náběžné hrany 3.9ns, potom je jasné, že v Real mode bude nejkratší náběžná hrana definovaná nikoliv analogovým frontendem, ale vzdáleností mezi dvěma vzorky, která v případě 200MS/s odpovídá 5ns. Reálně se ale podařilo změřit něco kolem 10ns, což však není nikterak nečekaná hodnota a v podstatě záleží na časovém napozicování skutečného pulzu právě mezi dva vzorky, čili osciloskop bude zobrazovat řekněme jeden nulový, jeden nějaký, jeden nulový a na toto bude pasovat sinc(x) aproximaci, čili ono těch 10ns v podstatě odpovídá nejen očekávaným výsledkům, ale také šířce pásma 35MHz. Na tomto místě začínám cítit velké špatné. Totiž osciloskop disponuje funkcí BW limit, která omezuje šířku pásma na 30MHz. Její zapnutí je indikováno rozsvícením tabla BW, které se zařazením funkce Real mode sice nerozsvítí, avšak otázkou je co udělá analogový frontend osciloskopu. Myslím si, že mám další věc k průzkumu.