Nyquist in de prakijk !

Geinig.

Die "200MHz" is de bandbreedte van het analoge deel. Daar heb je dus in dit geval WEL wat aan, ook al sample je maar op 100MHz.

Rigol scopes hebben de verhouding andersom. De mijne sampled op 400MHz, terwijl de analoge bandbreedte maar 50MHz is. Iets nieuwere modellen samplen gewoon echt op 1GHz, terwijl analoog maar 50 of 100Mhz beschikbaar is.

Ik geloof dat jou scoop een zwik samples neemt en dan gaat passen hoe deze het beste binnen het bestaande plaatje passen. In theorie moet het VEEL sneller kunnen dan wat je ziet gebeuren, ik vermoed dat er een (te) langzame CPU in je scoop zit voor het heftige rekenwerk.

Da's een mechanisme dat in veel scoops wel gebruikt wordt (als ik je goed begrijp althans). Samplen op een heel hoge frequentie is best lastig, zeker wat jaren terug. Om dan toch een een signaal met hoge resolutie te kunnen afbeelden, lukt dat met een repeterend signaal. Je sampled dan steeds op een volgend moment vanaf het triggerpunt, maar over verschillende periodes vh signaal. De sample rate kan dan heel laag zijn, maar de resolutie heel hoog.

Dit doe je met een sample&hold. Je neemt samples in en de ad-convertor heeft voldoende tijd om te converteren. Zoals flipflop zegt met een verloop in tijd.

Nu ik er zo eens over nadenk moeten ze misschien ook wat doen tegen aliasing. Dit is spiegeling van frequenties hoger dan de nyquist frequentie (die de helft van de sample rate) is naar lagere frequenties.

Moderne DSO's hebben deze mode ook. (equivalent sample mode) Het is feitelijk niets meer dan hoe een analoge sample scoop werkt. Mijn 1GHz Tek plugin uit de 60's sampled ergens rond de 15kHz als ik het goed onthouden heb.

Ik ken jou scoop niet maar wat ik van die analoge sample scoops weet is dat wanneer je trigger niet juist is ingesteld geven ze een vreselijk veel lagere frequentie aan. En jou trace is niet eens getriggerd. Bij een analoge scoop is het eenvoudig te testen. Als je de tijdbasis verdraaid blijft de frequentie gelijk.

[Bericht gewijzigd door fred101 op zondag 3 januari 2016 10:35:37 (11%)]

Guys, idealiter sample je steeds iedere 10ns (100MHz), maar begin je 1, 2, 3 .... 9ns na de trigger. Maar DIE hardware heeft het ding niet. Ze sampelen gewoon door, herkennen waar de trigger "ongeveer" zit en gaan dan digitaal lopen gokken, op basis van het signaal welke offset DEZE sample-run heeft gehad t.o.v. de eerste run.... (belangrijk hiervoor is dat de analoge bandbreete niet hoger mag zijn dan de effectieve samplerate)

Ik ga er wel van uit dat de 100 MHz sample rate echt wel om de 10 ns een sample opslaat, anders kan je toch nooit een eenmalig signaal meten (single shot modus)? Het is natuurlijk een oud beestje (jaren 90 schat ik), maar toendertijd was het wel één van de betere scoops. Het vermoeden dat mijn meting niet OK was, kwam eigenlijk doordat er wel steeds getriggerd werd, maar het beeld nooit stabiel werd.
Ik vermoed dat de modus "Repetitive Signal" samples neemt om de 11 ns, en daarna hieruit een 1 GHz signaal probeert te reconstrueren. Nu ja, de scoop geeft zelfs 10 GHz sampling aan, dus dan zou deze na elke 10,1 ns een sample moeten opslaan.

Nee, zo werkt het niet. Hij sampled een (kort, want dat ding van jou is oud) stukje zeg 0,0,0,4,5,5,5 met de trigger hier op het vierde sample. Daarna sampled hij weer een stuk: 0,0,0,3,5,5,5 de gok is dan dat ie IETS links van de eerste hoort: als je rechte lijnen tussen de samples trekt, komt ie daar terecht. Zo kan je van ieder nieuw sample, door het te verschuiven t.o.v. de eerdere metingen de relatieve positie proberen te achterhalen.

Jou aanname is dat je signaal repeteert op zeg PRECIES 10MHz. Dan kom je met zo'n sampletijd van 10.1ns precies 0.1ns later op de volgende iteratie van het signaal zou komen. Enerzijds is dat niet zo, want hij zal allicht tientallen microseconden (eerlijk gezegd: waarschijnlijk tientallen miliseconden!) later pas weer kunnen samplen. Maar goed. Stel hij kan na 1 us weer samplen, dan zou je dus op zodanig moeten samplen dat je 1000.1 ns later met de volgende run begint. Je moet dus samplen op 10.001ns periode MITS het signaal een EXACT veelvoud van 1 microseconde periode heeft.... "Not going to happen".

In werkelijkheid ben jij aan het meten aan een 168MHz signaal. Dat deelt niet makkelijk in de samplefrequentie.

Hij sampled wat en gaat digitaal puzzelen waar die tussen de vorige samples past. (en dat lukt veel beter met jou mooie sinus dan met mijn vrijwel-perfecte blokgolf voorbeeld).

Volgens mij werkt het nog weer anders:

De scoop triggert analoog. Na de trigger wordt er een variabele tijd (met stapjes van 0.1ns) gewacht met daadwerkelijk sampelen.

Dit vereist een trigger- en ingangscircuit dat met 10GHz overweg kan, maar de daadwerkelijke A/D conversie en digitale signaalverwerking kan vele malen trager.

Dat is volgens mij de "makkelijke" manier van uitleggen. Maar: Dan kan je dus niets in beeld brengen wat VOOR de trigger zit. Dat zijn mensen met een DSO wel gewend tegenwoordig.... En je moet een delaylijn van 10ns hebben met 100 taps.

Als ik google naar images voor de TDS420A, dan zie ik op de derde regel (op mijn scherm) een wat wilde sinus staan. Ik zie een blokje midden in beeld. Ik denk dat dat de trigger voorstelt. (Het is een still uit een youtube video of zo. Ik heb na enele seconden naar een leeg scherm staren de video afgebroken).

Opgelet, deze "10 GHz" mode werkt alleen met repeterende signalen ! Het signaal dat opgebouwd wordt (duurt verschillende seconden, zie de video) heeft dus geen direct verband meer met de trigger ! Ik ga inderdaad mee met de mening van blurp : ergens moet er getriggerd worden met een herhaalnauwkeurigheid van 0,1 ns. Alleen op deze wijze kan zinvol een trace terug opbouwen van maximum 5 GHz. Tevens moet dan ook de sampletijd max 0,1 ns bedragen !

Op 4 januari 2016 10:41:16 schreef RP6conrad:
Opgelet, deze "10 GHz" mode werkt alleen met repeterende signalen !

Een scoop werkt zowiezo beter voor repeterende signalen. Of beter gezegd, signalen die lang genoeg duren of vaak genoeg voorbij komen zodat hij ze een paar keer kan sampelen om het beeld op te bouwen.
En dat heeft zeker wel verband met de trigger. Zonder trigger heeft hij geen referentie. Roll mode werkt zonder trigger.

Hoe langer het te meten signaal duurt, de meer kans je ook hebt om het te vangen cq te zien. Een DSO meet maar een paar % van de tijd. De rest heeft hij nodig voor verwerking. Een analoge scoop scoort daar heel veel beter maar houdt de data niet vast. Je ziet eenmalig iets voorbij flitsen.

Bedenk dat het signaal waar je naar kijkt een soort gemiddelde is van een heleboel herhalingen wat met een vrij lage snelheid op het scherm wordt gezet. Een niet repeterend signaal moet dus heel traag zijn of lang genoeg bestaan. Daar is een DSO weer handig. Ik gebruikt dan meestal single shot.

Ik heb een 1GHz sample scoop zonder delayline. Dan merk je pas het belang van zo'n ding. De delay zorgt er voor een delay tussen signaal en trigger zodat je puls niet pas zichtbaar is vanaf het trigger moment.

REW, waarom aftakkingen ?

En zoals ik eerder schreef, zolang je, zoals in jou filmpje bij een sample scoop geen goede trigger instelt ga je lopende signalen van een veel lagere frequentie zien. Mogelijk kan hij echt in gewone mode geen 168MHz weer geven, geen ervaring met dit soort oude DSO's
maar zolang hij niet triggert weet je dat eigenlijk niet zeker.

Guys, Jullie houden vol dat allerlei hardware in dat ding zit om deze feature mogelijk te maken.

Als we nu even ons verplaatsen naar het ontwerp-kantoor van TEK toen dit ding gemaakt werd. Marketing heeft besloten dat de 100M samples/s scoop ook een 1GHz mode moet hebben. Dan komen er twee engineers bij de baas, de ene zegt: Ik moet analoge triggering hebben, een instelbare delay van 0-10ns met 1ns stapjes (voor 10GHz: 0.1ns stapjes, fred: hier is je delay lijn).

De andere zegt: Ik denk dat ik het in software kan.

Wat denk je dat de baas dan beslist? "geen hardware" toch?

En dat is dus wat ze doen: Als je al weet waar de trigger ligt, hoef je alleen maar 10 tussenposities te proberen en te kijken welke er het beste "past".

Mijn oude HP Digitizing Oscilloscope HP54504A haalt 50MHz real time en 400MHz bij "Repetitive".
De interne trigger haalt 400MHz.

@rew: De scope(s) van fred zijn nog uit een tijd dat de baas besloot: "Hardware, want voor software hebben we een gymzaal vol elektronica nodig"

Desalniettemin heb je gelijk qua samplen voor de trigger. Dat kan in software, of als je trigger stabiel genoeg is met een PLL.
Wat de scope-fabriek daadwerkelijk gemaakt heeft weet ik niet, het zou me niet verbazen als er meerdere varianten bestaan.

Een sterke hint over HOE ze het gedaan hebben krijg je te zien in het filmpje: Het bouwt langzaam en onregelmatig op. Als het met de hardware-incrementeel-trigger methode zou werken, dan zou je eerst op x= 1-11-21.. pixels te zien krijgen dan 2-12-22... En omdat je direct weet waar je sample past in het geheel hoef je niet eerst een tijd te rekenen. Dat kan dus veel sneller dan dat je in het filmpje ziet.

@ rew,

Dat heb je goed het zelfde gebeurt met interliniering bij een tv (video) signaal.

Gr Henk.

Uit HP54504A Service Manual

De track-and-hold hybrid is hazdware.

Blijkbaar heeft rew toch gelijk : dit vond ik nog over Tek : http://www.tek.com/document/application-note/real-time-versus-equivale…
Equivalent-Time Sampling
When a DSO uses equivalent-time sampling, it can acquire any signal up to the analog bandwidth of the scope regardless of the sample rate. In this mode, the scope gathers the necessary number of samples across several triggers. The input signal must be repetitive to generate the multiple triggers needed for equivalent-time sampling. In equivalent-time, a slower, lower-cost digitizer provides the same accuracy on repetitive waveforms as a higher cost DSO with a faster sampler. For example, the TDS 460 offers a 350 MHz bandwidth with only a 100 MS/s sampling rate on each of its four channels.

The TDS 400 and TDS 500 Series scopes use a common method called random equivalent-time sampling. Although these scopes acquire samples sequentially after each trigger, each acquisition starts at a different time with respect to the trigger. Figure 1 depicts how random equivalent-time sampling works.

Real-Time Versus Equivalent-Time Sampling

Figure 1. Random equivalent-time sampling digitally reconstructs a waveform using several trigger events.

Because equivalent-time sampling requires a repetitive signal, it has certain restrictions. A DSO in equivalent-time cannot create a meaningful display from a single-shot event. Also, the signal must repeat identically each time or the displayed waveform will be distorted. Figure 2 illustrates what happens to a display when a repetitive signal changes over time. The scope creates sharp vertical lines, or hashing, indicating the differences in the signal across multiple acquisitions. A viewer could easily misinterpret these lines and conclude that they represent high-frequency noise riding on the signal.

Dat ziet er niet random uit.

Aangezien de ADC te langzaam is, wordt er een S/H gebruikt en dat is hardware.

Sample and Hold is sowiso al nodig in de ADC zelf, afaik.

Zelfs bij een flash adc (1 comparator per bit) zul je ook op een bepaald kloksignaal data uitlezen, dan is het toch handig als 'ie niet precies net op dat moment veranderd, dus ook daar S/H.

De lecroy 9450 van de makerspace doet zelfs iets slims met 4 adc's om aan die 400Ms/s te komen die 'ie heeft. De analoge bandbreedte is echter nog veel groter dan de 40Mhz die je bij die samplesnelheid zou verwachten, er staat trots 350Mhz vermeld op het front. Dus die doet ook ook equivalent-time sampling.

Maarja, bij een analoge scope moet je ook een repeterend signaal hebben, voor een stabiel beeld.

4 ADC's heeft Tek ook gebruikt. Had probleem met klok-jitter.

Inderdaad. Voor een betrouwbare AD conversie heb je eigenlijk altijd een sample-en-hold nodig. Heb je een "flash" converter, dan loop je het risco dat de outputs gaan veranderen op je samplemoment, en dus onbetrouwbaar worden (stel van 1->0 is IETS sneller dan van 0->1, dan zit er tussen 0x7f en 0x80 een moment van 0x00. Dat geeft lelijke effecten). Dat is de meest waarschijnlijke. Maar voor de mensen die een "successive approximation" ADC hebben (zoals in de meeste microcontrollers), als je signaal "langzaam" van 0x70 naar 0x90 onderweg is tijdens de AD conversie, dan zal ie bij de apporoximation stap "0x80 of meer?" nee krijgen, maar omdat de input tegen de tijd dat ie aan de lagere bitjes toe is, hoger dan 0x80 is, krijg je dus >0x60? Ja, >0x70? ja, > 0x78? Ja. >0x7c? ja, > 0x7e? ja, -> 0x7f. Zo zal je bij stijgende signalen opvallend veel "1tjes" in je ADC resultaten zien. En bij dalende signalen juist veel nulletje. Ook dat zie je als je een sample-reeks op je beeldscherm presenteert. Kortom, je hebt (zoals Luke al zegt) altijd een S&H nodig. Kennelijk heeft HP een extra S&H toegevoegd om de een of andere reden. En marketing heeft besloten daar een "pluspunt" van te maken. Mij best.

Misschien hebben de verschillende fabrikanten wel verschillende methodes gebruikt. Niemand van T&M hier toevallig?