¿Qué es un Osciloscopio de Muestreo?
Un osciloscopio es un instrumento de medición eléctrica que representa los cambios en señales eléctricas (voltajes) a lo largo del tiempo en forma de ondas.
Los osciloscopios de muestreo, también conocidos como osciloscopios de tiempo equivalente, realizan muestreos múltiples en diferentes puntos temporales, técnica llamada muestreo de tiempo equivalente, que se emplea para capturar señales repetitivas.
Diferenciándose por no contar con atenuadores ni circuitos de amplificación en la etapa previa, los osciloscopios de muestreo son especializados en la medición de señales de alta velocidad.
Usos de los Osciloscopios de Muestreo
El uso básico de los osciloscopios es comprobar los cambios en las señales eléctricas. Además de la tensión, se puede medir una amplia gama de fenómenos, como la temperatura, la humedad, la velocidad y la presión.
Las principales aplicaciones de los osciloscopios de muestreo son la medición de señales eléctricas de alta velocidad, señales ópticas y mediciones de impedancia mediante TDR (Reflectometría en el Dominio del Tiempo).
La TDR puede utilizarse para evaluar directamente la calidad (integridad de la señal) de las señales digitales que fluyen a través de las placas de circuitos impresos y los cables que las conectan. También se utiliza para medir el rendimiento de LSI y analizar fallos.
Principio de los Osciloscopios de Muestreo
Los osciloscopios digitales convierten las tensiones medidas en datos digitales mediante convertidores A/D, los almacenan en la memoria y los muestran en la pantalla como formas de onda.
La parte de entrada consta de un circuito vertical y un sistema de disparo, que se convierte en la señal adecuada en la etapa anterior. A continuación, un convertidor A/D muestrea la señal a intervalos esporádicos y la convierte en un valor digital.
Los métodos de muestreo incluyen el muestreo en tiempo real, en el que el registro de la forma de onda se obtiene en un único momento, y el muestreo en tiempo equivalente, en el que parte de la forma de onda se captura en un muestreo y la forma de onda original se reproduce en varios momentos. En este último caso, la resolución temporal es mucho mayor que el periodo de muestreo real, lo que permite medir señales rápidas.
Los osciloscopios de muestreo sólo admiten el muestreo en tiempo equivalente. La atenuación/amplificación tiene lugar después del muestreo, de modo que la señal se convierte a una frecuencia más baja y se pueden utilizar amplificadores de bajo ancho de banda. Por lo tanto, se admite un amplio ancho de banda de frecuencia, pero el rango dinámico (una medida del rango de magnitud de la señal, la relación entre el valor máximo y el mínimo) es limitado.
Estándares Compatibles con los Osciloscopios de Muestreo
Los osciloscopios de muestreo son compatibles con varios estándares adecuados para capturar señales de alta velocidad:
- Ethernet: Utiliza una interfaz estándar de 10 Gb definida en IEEE802.3ae.
- SDH/SONET: Cumple con el estándar de interfaz de 10 Gb especificado por ITU-T.
- OTN: Se ajusta a la norma de comunicación de red de transmisión óptica especificada por el UIT-T.
- Canal de fibra: Cumple con el estándar de interfaz de 10 Gb especificado por ANSI.
- InfiniBand: Se emplea para conexiones de ultra alta velocidad entre controladores de almacenamiento. Los estándares incluyen SDR/DDR/QDR/FDR/EDR. La velocidad de comunicación varía según el número de canales agrupados, siendo EDR el estándar más alto con hasta 300 Gbps.
- CPRI: Es el estándar de comunicación predominante hasta 4G, con velocidades que van de 1,2288 Gbit/s a 9,8304 Gbit/s según el ancho de banda de LTE.
Interfaces de Osciloscopios de Muestreo
Existen dos interfaces principales para los osciloscopios de muestreo:
- Eléctrica diferencial: detección mediante señales eléctricas utilizando dos hilos en direcciones opuestas entre sí (señal de origen y señal de fase invertida de la señal de origen).
- Óptico: puede evaluarse sin señal de disparo conectando un módulo óptico/dispositivo de transmisión óptica.
Ejemplos de Mediciones en las que se Utilizan Osciloscopios de Muestreo
Los siguientes son ejemplos de mediciones en las que se utilizan osciloscopios de muestreo para la evaluación de módulos ópticos:
- Análisis del patrón de ojos: la forma de onda del patrón de ojos se analiza sumando las formas de onda de las señales periódicas.
- Prueba de máscara ocular: comprueba si la relación de apertura del patrón ocular es la requerida por cada norma utilizando el análisis de patrón ocular anterior.
- Medición TDECQ: es una medición de la calidad de la señal óptica PAM4.
Precio de los osciloscopios de muestreo “Dependiendo de las prestaciones, algunos de los de alto rendimiento tenían un precio mínimo de 4.550.000 yenes japoneses en adelante. También hay modelos más baratos con funciones más limitadas, pero en general son más caros debido a sus altas prestaciones.