Noções básicas sobre largura de banda: A especificação de equipamento de teste nº 1 que você precisa conhecer

O que é largura de banda e como isso impacta no desempenho do seu osciloscópio? Esse conhecimento é importante? E você sabe o que a largura significa de fato?

O Daniel Bogdanoff da Keysight te explica tudo sobre esse parâmetro no vídeo abaixo. Understanding Bandwidth – The #1 Test Gear Spec You Need to Know. O vídeo é narrado em inglês, mas nós preparamos uma transcrição para que você acompanhar e entender tudo sobre os temas que ele está abordando. Bom Vídeo!

Hoje, vamos dar uma olhada em uma maneira diferente de pensar sobre largura de banda. O que realmente é largura de banda e o que isso significa para seus sistemas?

Olá, sou Daniel Bogdanoff, e hoje vamos abordar sem dúvida a mais fundamental de todas as especificações de equipamentos de teste – largura de banda.

No equipamento de teste 101, você ouve que a largura de banda é simplesmente o componente de frequência mais alta que você pode medir ou produzir. Por exemplo, um osciloscópio de 100 MHz pode medir uma onda senoidal de 100 MHz. Mas, esse sinal será atenuado em cerca de 3 dB, porque no equipamento de teste 201 você ouve que o sinal realmente sai um pouco perto da largura de banda máxima do seu sistema. De fato, você pode ver frequências que excedem a largura de banda do seu osciloscópio.

Por exemplo, aqui está um sinal de 40 MHz e 5 Vpp canalizado no meu osciloscópio de 1,5 GHz. Sem problemas. Mas, então, ativei o limite de largura de banda de 20 MHz do meu osciloscópio, ainda vejo minha onda senoidal de 40 MHz, mas a tensão pico a pico atenuou até 2,1 volts. Então, basicamente, eu consigo ver um sinal que dobra a largura de banda do meu osciloscópio.

O mesmo vale para a saída de um gerador de funções, mas é mais difícil ver isso na prática porque o software não permite que você defina uma frequência mais alta que a saída máxima declarada pelo gerador. Em um gerador de 100 MHz, você simplesmente não pode mudar a configuração de frequência para mais de 100 MHz. Portanto, isso levanta a questão: por que nós, projetistas de equipamentos de teste e medição, simplesmente dizemos que o gerador pode produzir uma frequência mais alta e depois limitar a amplitude nessas frequências estendidas? Ou então, por que não posso dizer que meu osciloscópio tem uma largura de banda maior? Aqui eu sou capaz de medir o dobro da largura de banda nesse osciloscópio. Certamente faria nossas especificações parecerem melhores!

Para responder a isso, precisamos examinar mais de perto o que a largura de banda realmente significa. Como se vê, não é sobre o Hertz, os ciclos por segundo, é sobre o tempo de subida. É sobre a rapidez com que o sinal sobe e desce. Velocidade de borda. Vamos dar um exemplo. Um motorista de entrega tem um carro que pode viajar a 100 km / h no máximo. Ele precisa fazer uma entrega a 50 km, por isso levará 1 hora para entregar a encomenda e voltar. Sua frequência é de 1 entrega por hora. Em seguida, ele deve entregar dois pacotes que estão a apenas 25 km de distância. Levará apenas 30m para cada pacote e sua frequência será de 2 entregas por hora. Sua frequência dobrou, mas sua velocidade não mudou.

O mesmo acontece com equipamentos de teste e largura de banda. A largura de banda de um osciloscópio ou a saída do gerador é semelhante à taxa de entrega (entregas por segundo), enquanto o tempo de subida é semelhante à velocidade do motorista. Claro, ele pode entregar mais pacotes se as entregas estiverem mais próximas, mas a velocidade da viagem não muda. É o mesmo com o equipamento de teste.

Outra maneira de pensar sobre isso é em termos de componentes de frequência. Largura de banda refere-se aos componentes de frequência quando você olha para o domínio da frequência, mas o tempo de subida ou a velocidade da borda no domínio do tempo. Observe minha velocidade de borda mudar enquanto alterna o limite de largura de banda.

Aqui está o que está acontecendo.

Quando o sinal fica positivo, o rastreamento do osciloscópio começa a se mover positivo. Mas, isso deve ser feito de forma linear, o que significa que não pode simplesmente subir magicamente para o novo valor de tensão. A velocidade que o osciloscópio se ajusta à mudança é ditada por sua largura de banda. Portanto, é possível medir tecnicamente uma frequência maior que a largura de banda máxima do osciloscópio, mas não é possível medir uma velocidade de borda mais rápida que a largura de banda máxima do osciloscópio.

O mesmo vale para um gerador de funções. A velocidade da borda da saída atinge o máximo em sua largura de banda máxima. É por isso que um gerador de funções de 100 MHz pode criar uma onda senoidal de 100 MHz, mas não uma onda quadrada de 100 MHz. O Hertz é o mesmo, mas as velocidades da borda são muito diferentes.

Portanto, se você estiver escolhendo um gerador de funções, pense em que tipos de sinais você deseja gerar, não apenas na largura de banda máxima. Uma regra geral para ondas quadradas é que você precisa de um gerador com 3x a largura de banda da sua frequência de ondas quadradas. Você pode usar esse conhecimento para enviar algumas das especificações do seu osciloscópio, mas isso já assunto para um outro vídeo.

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