¿Cómo seleccionar el ancho de banda (bandwidth) correcto de un osciloscopio?

Todos los osciloscopios exhiben una respuesta pasa bajas que se dispara a frecuencias altas, como se muestra en la Figura 1. La mayoría de osciloscopios con un ancho de banda por debajo de 1Ghz tienen una respuesta en Frecuencia Gaussiana, la cual se aproxima a un filtro pasa bajas de un polo. La frecuencia más baja a la que la señal de entrada es atenuada por 3 dB es considerada como el ancho de banda del osciloscopio. Una señal atenuada -3dB se interpreta como un error de amplitud de -30%. En otras palabras, si se introdujera una señal de 1 Vp-p a 100Mhz dentro de un osciloscopio con ancho de banda de 100Mhz, la señal medida sería 700mVp-p (-3 dB= 20 Log (0.707/1.0). Por lo tanto no se puede esperar hacer mediciones precisas usando un osciloscopio que tiene el mismo ancho de banda que la señal a medir.

Figura 1. La mayoría de osciloscopios con un ancho de banda por debajo de 1Ghz tienen una respuesta en Frecuencia Gaussiana.

Entonces ¿Cuál es el ancho de banda que se debe elegir para una aplicación? Por pura analogía de medición de señales, se debería escoger un osciloscopio que tenga una especificación de ancho de banda por lo menos tres veces mayor a la frecuencia máxima de la señal que se requiera medir. A 1/3 del ancho de banda de un osciloscopio la atenuación de la señal es mínima. Pero ¿Qué pasa con el ancho de banda para aplicaciones digitales? Como regla general, Keysight Technologies, Inc. Recomienda escoger un osciloscopio de ancho de banda al menos cinco veces la velocidad máxima del reloj del circuito a medir. Por ejemplo, si la velocidad de reloj es de 100 Mhz se debería escoger un osciloscopio de 500Mhz o mayor. Si se toma en cuenta este criterio se podrá capturar hasta el quinto armónico con una mínima atenuación, como se aprecia en la Figura 2. El quinto armónico de una señal es crítica para determinar la forma general de una señal digital.

Figura 2. a) Una señal de reloj de 100Mhz capturada por un osciloscopio de 100Mhz. b) Una señal de reloj de 100Mhz capturada por un osciloscopio de 500Mhz.

Referencias

[1] Keysight, Nota de aplicación. 5991-2714EN, págs. 3-4.

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