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Entendiendo mejor la profundidad de memoria (deep memory) de un osciloscopio

May 1, 2018

La profundidad de memoria de un osciloscopio indica cual sera la resolución en pantalla que sera posible visualizar. Generalmente la profundidad de memoria (“deep memory” en inglés) especificada por los osciloscopios no es la que se utiliza para mostrar las mediciones. Los osciloscopios muestrean a la mayor frecuencia de muestreo cuando la base de tiempo utilizada es la más rápida. Pero cuando se configura una base de tiempo baja para capturar una ventana mayor en la pantalla, el osciloscopio automáticamente reduce su frecuencia de muestreo basado en la disponibilidad de memoria.

 

Por ejemplo, supongamos que tenemos un osciloscopio de 1 GSa/s y una profundidad de memoria de 10 Kp. Si el osciloscopio está configurado con una base de tiempo de 10ns/div para capturar una ventana de 100ns de la señal  (10ns/div x 10 divisiones = 100ns ventana de tiempo), En ese caso el osciloscopio solo necesita 100 puntos de memoria para llenar toda la pantalla mientras muestrea a su velocidad  máxima de 1 GSa/s. Pero si el osciloscopio se configura con una base de tiempo de 10us para capturar  una ventana de 100us, el osciloscopio reducirá automáticamente su frecuencia de muestreo a 100MSa/s (10 k muestras/ 100us  = 100MSa/s). Para determinar la memoria requerida  para una aplicación basta con saber cuál es la ventana de tiempo requerida y la frecuencia máxima de muestreo. Por lo tanto tenemos que:

 

Profundidad de memoria = Ventana de tiempo x frecuencia de muestreo.

 

En la Figura 1, se puede apreciar un osciloscopio  de la serie 3000 de Keysight capturando una señal digital compleja a 100us/div para tener un tiempo de captura de 1ms. Este osciloscopio tiene una profundidad de hasta 4,000,000 puntos de adquisición de memoria, puede mantener su máxima frecuencia de muestro de 4 Gsa/s  incluso usando la misma ventana de tiempo que con el osciloscopio de 1GSa/s. En la parte superior de la pantalla del osciloscopio se puede ver  la captura de la forma de onda completa, mientras que en la parte inferior se puede apreciar un acercamiento usando la función “zoomed-in”, donde se puede apreciar que las señal sigue siendo totalmente visibles.

 

 

Figura 1.- Captura de una señal digital compleja.

 

Con esto en mente se puede llegar a la conclusión que una profundidad de memoria mayor siempre es mejor,  pero no siempre es así, en primera una mayor profundad de memoria significa un mayor precio, y en segunda muestrear formas de onda muy grandes hace que se requiera un mayor tiempo de procesamiento, esto significa que la velocidad de actualización de formas de onda se reduce significativamente. Es por esta razón que los osciloscopios actuales en el mercado tienen la opción de seleccionar manualmente la profundidad de memoria requerida.

Los equipos de keysight ofrecen una tecnología llama “MegaZoom”, que ayuda a gestionar automáticamente la profundidad de memoria del osciloscopio de tal manera que se siempre se puede mantener la mayor frecuencia de muestreo.

 

Memoria Segmentada

 

Algunos osciloscopios tienen un modo especial de operación  llamado “segmented memory acquisition” o en español memoria segmentada. La memoria segmentada puede extender el tiempo de adquisición del osciloscopio, dividiendo su profundidad de memoria en pequeños segmentos como se puede apreciar en la Figura 2.

 

Figura 2.- Adquisición tradicional vs Adquisición de memoria segmentada.

 

 

 El osciloscopio solo captura las formas de onda de interés a una frecuencia de muestreo muy alta, con las etiquetas de tiempo se puede saber exactamente cuando fue tomada la señal. Este modo de operación es especialmente útil cuando se capturan ráfagas de señales. Por ejemplo los pulso producidos por un radar, una ráfaga laser al igual que un bus de datos continuos.

 

Referencias

 

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

 

 

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