Frecuencias comunes de señales analógicas

Supongo que "como una señal analógica" significa en un osciloscopio en lugar de un analizador lógico.

Para una señal digital, es importante poder verificar la integridad de la señal y ver si está sujeta a problemas como zumbido, diafonía, reflejos, fluctuaciones, atenuación, etc.

Esto solo se puede hacer con un osciloscopio con un ancho de banda superior a las frecuencias presentes en la señal; recuerde que con una señal digital hay frecuencias mucho más altas que la presente fundamental, qué tan alto lo dicta el tiempo de subida de la señal. Para una señal digital de 1 MHz, generalmente querrá un ancho de banda de al menos 5 MHz, preferiblemente mucho más alto.
Para depurar un microcontrolador pequeño típico (p. ej., PIC, Atmel AVR, Arduino, etc.), es preferible un ancho de banda de alcance de al menos 50 MHz. Esto debería ser capaz de manejar casi todas las situaciones que pueda encontrar.

Hay muchas señales por encima de 1 MHz que necesitan verificación, la mayoría de las señales de reloj de microcontroladores son > 1 MHz, SPI suele ser > 1 MHz, USB, etc. Los diseños de FPGA pueden funcionar a 100 MHz, ADC y DAC de alta velocidad, etc.

En un analizador lógico, todo lo que puede ver es si está por encima de cierto nivel o por debajo de cierto nivel (como un osciloscopio de 1 bit), por lo que, si bien son útiles de otras maneras, no son adecuados para verificar la integridad de la señal.

La imagen de abajo (tomada en un MSO - Osciloscopio de señal mixta, una combinación de un osciloscopio y un analizador lógico) es un buen ejemplo de los problemas que causan las diafonías y por qué se necesita un osciloscopio para ver lo que realmente está sucediendo. Observe que las formas de onda están bastante alejadas de la idea de una señal digital "perfecta":

Para la flecha roja más a la izquierda, el segundo trazo hacia abajo es el trazo de transmisión, y el trazo superior hacia abajo es la "víctima" (trazo de recepción) y el pulso de la mano derecha está invertido. Podemos ver en el aumento de la señal de "transmisión" que provoca un pico en la traza de recepción, lo que resulta en una falla no deseada en la pantalla lógica, que es lo que "vería" el receptor digital.

En esta imagen superior podemos ver la degradación de la señal provocada por una traza mal terminada, provocando reflejos. En la parte inferior podemos ver la misma señal después de haber terminado correctamente:

En el analizador lógico, ambas señales pueden funcionar, pero no hay forma de saber cuán marginal es la primera señal sin verificar con un osciloscopio. La traza terminada incorrectamente solo puede causar problemas de manera intermitente, por lo que es importante poder verificar su integridad.

Mirando su enlace al diseño de DPScope, veo que está basado en dsPIC. No será comparable con nada que pueda comprar (puede obtener un alcance analógico de 20 MHz por << £ 50 hoy en día, y un DSO de 5-10 MHz para similar)
Sin embargo, sería un gran proyecto con fines educativos, y lo hará obtenga algo perfectamente utilizable para fines de baja frecuencia (por ejemplo, audio, UART, PWM). Además, te divertirás construyéndolo. Si está pensando en hacerlo, le diría que lo haga, pero no espere que se ocupe de todas sus necesidades de depuración. Si su presupuesto es limitado, obtenga un osciloscopio analógico barato; por lo general, obtendrá el mayor ancho de banda por su dinero.
Recuerde el problema del huevo y la gallina: necesita un visor para construir y probar un visor ;-)

Una regla general aproximada es que desea aproximadamente 10 veces el ancho de banda como la frecuencia de la señal digital que desea ver en un osciloscopio. Esto supone que desea ver la forma de la onda, no solo cuando sube o baja.

Los osciloscopios modernos tienen dos problemas relacionados con el ancho de banda: el ancho de banda de la electrónica analógica para recibir su señal y presentarla al A/D interno, y la frecuencia de muestreo de ese A/D. Nyquist dice que necesita al menos el doble de la frecuencia de muestreo de la frecuencia de interés más alta. Sin embargo, ese es el mínimo teórico absoluto. En la práctica, normalmente necesita un par de veces más que eso al menos.

El alias de muestreo de un alcance se vuelve molesto y, a veces, puede darle una idea completamente equivocada o realmente confundirlo si no se da cuenta de lo que está sucediendo. Una tasa de muestreo de 10 a 20 veces la frecuencia más alta que puede manejar el osciloscopio suele ser correcta. Tenga en cuenta que 2x es el límite garantizado de fallas. Por ejemplo, un osciloscopio de 60 MHz puede tener una frecuencia de muestreo de 1 GHz más o menos.

P ¿Bajo qué situaciones sería necesario tener un ancho de banda capaz de medir estas líneas digitales como señales analógicas?

A Depuración de errores fantasma en presencia de ruido de RF o EMI, como transitorios de la línea de alimentación, eventos de ESD, ráfagas de potencia de RF y, por último, pero no menos importante, un EMP. La diafonía es otra fuente de interferencia y común a los paquetes de señales RS232 en pares de cables múltiples.

Hasta ahora, todas las demás respuestas también brindan información correcta.

La comunicación de datos externos con cables de par trenzado sin blindaje (UTP) es buena, pero en algunos casos no es suficiente para proteger los datos de errores transitorios. El blindaje puede proporcionar 40 ~ 60 dB de reducción y el filtrado con magnetismo también puede reducir el ruido de modo común, pero nunca elimina el ruido analógico por completo. Entonces, todas las señales digitales son analógicas con un margen suficiente para que las tratemos como señales binarias la mayor parte del tiempo.

P ¿Qué señales analógicas importantes (o señales digitales que deben probarse como una señal analógica)

R Puedo enumerar cientos de señales seriales de comunicación que se consideran digitales y que deben considerarse analógicas; pero en general; Las unidades de disco leen/escriben datos de los cabezales, el receptor de telemetría, las señales I2C que fallan en un modo de acceso compartido, las señales de Ethernet que causan altas tasas de error, los repetidores T1, todos los enlaces del receptor de datos ópticos, las pruebas de depuración de la tasa de error de DVD. etc. etc. Otra es la lógica de las condiciones de "carrera", en cuyo caso una señal cambia de estado justo cuando está siendo muestreada por un reloj.

Q tienen frecuencias más altas que las enumeradas anteriormente?

R El pulso más rápido que he visto es el de un dedo humano que descarga 10 kV en la perilla de una puerta. El tiempo de subida fue de 20 pS usando un alcance extremadamente rápido hace 20 años. Los arcos de plasma son causados ​​por la tunelización de electrones en un estado de plasma creado cuando el aire se descompone al exceder su voltaje de resistencia dieléctrico de generalmente 1 kV por mm.

Foto reciente de expertos en EOS/ESD... todavía no tiene suficiente ancho de banda para capturar el evento, pero no está mal con un tiempo de subida de 336ps.

http://www.analog.com/static/imported-files/quality_assurance/eos_esd_chapter_091400b_103.pdf

Le propongo que todas las señales digitales son de naturaleza analógica y para comprender completamente los problemas de confiabilidad, debe comprender todos los circuitos equivalentes analógicos de las señales digitales. La búsqueda reciente en Google acaba de mostrar el circuito equivalente analógico que discutí en los comentarios de una parte HDA de un HDD con modelo de descarga EOS del efecto triboeléctrico en discos móviles debajo de cabezales de grabación para grabación magnética.

Todos pensamos en los discos como un medio de almacenamiento digital. Ahora, descuidando las propiedades magnéticas y centrándonos solo en las propiedades OES/ESD de los pulsos de descarga de picosegundos, este es el circuito equivalente que algunos investigadores han ideado. Estaba al tanto de este modelo en mi mente a principios de los años 80 cuando era Gerente de Ingeniería de Pruebas en Burroughs/Unisys y restauramos alrededor de 100 periféricos antiguos diferentes, creamos HDD OEM nuevos y probamos para la integración de sistemas. Así que tuvimos varias salas limpias Clase 100 y muchos servoescritores en los que tuvimos que resolver estos problemas, como el modelado para descarga electrostática (ESD) en esta foto.

Ref: http://www.credencetech.com/products/more/New_EOS_Test_Recording_Heads.pdf

esto es una vieja noticia para mí... pero un muy buen artículo. lo que refuerza la necesidad de ALCANCE ANALÓGICO de señales digitales muy comunes en la vida cotidiana. (ESD)