Fundamentos de Osciloscopios Digitales | Mediateca de EducaMadrid

Bienvenidos a la serie de seminarios virtuales de Keysight centrados en los fundamentos de la instrumentación de medida en radiofrecuencia. 00:00:02

El seminario de hoy se titula Fundamentos de Osciloscopios Digitales. 00:00:09

Permítanme presentarles al ponente de hoy. 00:00:15

Benjamín García es ingeniero de soluciones digitales en la organización de ventas de Keysight Technologies situada en España para MAI. 00:00:17

Ha desempeñado diversas responsabilidades en Keysight desde el año 2000, desarrollando un profundo conocimiento en diferentes soluciones de Keysight. 00:00:25

Y yo soy Adolfo del Solar, ingeniero de soluciones de RF en Keysight, y como Benjamín estoy ubicado en España, y nos encargamos de servicios pre-venta y post-venta en las soluciones de Keysight. 00:00:32

Durante la presentación puede hacernos llegar preguntas mediante la ventana Q&A en la parte superior derecha. Intentaremos responderlas en vivo, pero si nos quedamos sin tiempo, les responderemos por correo electrónico. 00:00:43

La grabación del evento estará disponible para su visualización después de finalizar el evento y puede acceder a ella utilizando el mismo enlace que utilizó para conectarse al evento. 00:00:54

Por favor, complete nuestra encuesta de satisfacción, valoramos su opinión y nos ayudará a dar un mejor servicio y podrá aprovechar para solicitar que le contactemos. 00:01:04

También recomendamos a los oyentes de la grabación que completen la encuesta y que aprovechen las herramientas interactivas incluidos los enlaces de interés. 00:01:14

Y ahora, les dejo con la presentación. 00:01:21

Buenos días y bienvenidos a un nuevo seminario de Fundamentos de Medida de X-Eye Technologies. 00:01:24

Me llamo Benjamín García y soy ingeniero de soluciones digitales de X-Eye Technologies en España y seré su ponente en el día de hoy. 00:01:35

Durante la presentación de este seminario navegaremos por los fundamentos de funcionamiento de los osciloscopios digitales modernos, 00:01:44

con la idea de conocer sus características, capacidades y principales especificaciones, 00:01:51

de forma que podamos seleccionar la solución más adecuada y adaptada a nuestras necesidades y proyectos. 00:01:56

Empezaremos viendo qué es un osciloscopio digital. 00:02:04

Los osciloscopios digitales no son herramientas de vendida nuevas, 00:02:08

pero muchas de sus capacidades y características han ido evolucionando en los últimos años 00:02:11

y recordar su funcionamiento nos ayudará cuando tenemos que tomar la decisión 00:02:16

de elegir o comprar un nuevo osciloscopio para tener medidas fiables en nuestros proyectos. 00:02:21

Veremos lo que quizás son las cuatro especificaciones clave cuando seleccionamos un osciloscopio. 00:02:28

El ancho de banda, la velocidad de muestreo, la resolución vertical y la memoria de adquisición. 00:02:34

La relación que existe entre estas especificaciones y muchas otras especificaciones que se derivan de estas 00:02:41

y que pueden llegar a ser tan importantes o más para nuestra medida, para nuestro diseño, 00:02:48

como puede ser por ejemplo la respuesta en frecuencia o el número efectivo de bits o la tasa de actualización de nuestro osciloscopio. 00:02:53

Finalmente, veremos algunas de las capacidades de disparo de los osciloscopios digitales actuales, 00:03:02

así como características de las sondas de osciloscopio. 00:03:08

Ambas partes, el disparo y las sondas, son críticas en muchos proyectos 00:03:11

y determinan con qué capacidad somos capaces de capturar la forma de onda en el momento que deseamos 00:03:16

y con las características que deseamos. 00:03:23

Empecemos con la primera parte de nuestro seminario. 00:03:29

¿Qué es un osciloscopio digital? 00:03:32

¿Por qué necesitamos osciloscopios digitales en el mercado actual, con los retos del mercado actual? 00:03:35

Si pensamos en nuestros proyectos actuales, el mundo va cada vez más rápido 00:03:43

y nuestros retos en la toma de decisiones crecen de forma exponencial. 00:03:48

Nuestros diseños utilizan cada vez componentes más pequeños, con niveles de integración mayores, con una mayor complejidad. 00:03:53

Todo ello se traduce inmediatamente en una mayor complejidad a la hora de hacer pruebas, a la hora de hacer medidas. 00:04:02

No sólo nuestros proyectos son más complejos, sino que la tendencia del mercado hace también que todos nuestros proyectos sean más cortos 00:04:09

en el tiempo. Nos encontramos con la necesidad de tomar decisiones en plazos menores y requerimos 00:04:18

de herramientas que nos faciliten esta toma de decisiones. ¿Cuáles son nuestras principales 00:04:24

necesidades? Cumplir con los plazos y a ser posibles ser los primeros de disponer de la 00:04:30

solución en el mercado. Además, esta solución debe ofrecer todas las posibilidades que el mercado 00:04:36

nos demanda para ser lo más competitiva posible, lo que implica muchas veces enfrentarnos a nuevas 00:04:43

tecnologías, a tecnologías modernas. Debemos ser capaces rápidamente de tomar decisiones basadas 00:04:49

en las medidas precisas y visualizar las señales que realmente importan en nuestros diseños y que 00:04:55

nos permiten tomar estas decisiones. En el caso de una incidencia necesitamos disponer de herramientas 00:05:01

que nos permitan depurar nuestros proyectos, capturar y visualizar situaciones complejas 00:05:09

que nos permitan realizar informes y tomar las decisiones oportunas. 00:05:15

Y todo ello sin olvidar que tenemos unos presupuestos muy limitados. 00:05:20

Es en este contexto de continuos retos, de retos crecientes, de toma de decisiones en nuevas tecnologías, 00:05:28

de decisiones rápidas, de medidas nuevas donde Keysight Technologies presenta soluciones 00:05:35

a lo largo de todo el ciclo de diseño. 00:05:42

Las soluciones de Keysight Technologies comprenden desde el hardware, que trataremos por ejemplo 00:05:45

en el día de hoy con los osciloscopios digitales, buscando el hardware más adecuado a las necesidades 00:05:51

que tenemos en cada instante, pasando por el software y o herramientas de control para facilitar 00:05:58

la visualización, el informe, en definitiva, esa toma de decisiones. Finalmente, todo ello se complementa 00:06:04

con las personas que ayudarán tanto en la formación, en el soporte, en la puesta en marcha, en el soporte 00:06:13

postventa o todo aquello que sea necesario para cumplir con nuestros plazos. Y en este mundo de retos 00:06:19

crecientes donde el osciloscopio digital nos presenta una herramienta sumamente útil para 00:06:28

la toma de decisiones. El osciloscopio digital es una herramienta que nos puede ayudar desde 00:06:36

la típica captura de señales de baja velocidad hasta la depuración y el análisis de los 00:06:44

problemas más complejos tanto de integridad de señal como de integridad de potencia que 00:06:49

podamos tener en nuestros diseños, con distintos perfiles, soluciones, tipos de ancho de banda, 00:06:54

formas que podamos necesitar según el diseño en el que estemos trabajando. 00:07:03

El osciloscopio digital es una herramienta viable para visualización, captura y análisis 00:07:09

de las formas de onda, desde anchos de banda sumamente sencillos hasta los más avanzados 00:07:17

Y podemos pensar que en algunas aplicaciones actuales, como son, por ejemplo, las comunicaciones de gran ancho de banda, pueden ser la única solución viable para esta toma de decisiones. 00:07:23

Y visto todos estos retos de mercado en los que nos encontramos y la necesidad de disponer de herramientas como los osciloscopios para poder tomar estas decisiones, veamos finalmente qué es un osciloscopio o un osciloscopio digital. 00:07:34

Los osciloscopios digitales son herramientas de medida electrónica que nos permiten visualizar las señales en un sistema de dos dimensiones. 00:07:54

Normalmente el eje vertical en estas dos dimensiones suele ser la amplitud de nuestra señal, voltaje principalmente, pero puede ser también corriente o potencia dependiendo de la señal que queramos visualizar. 00:08:06

Y el eje horizontal suele ser el tiempo. Es decir, los osciloscopios son herramientas que nos permiten visualizar las formas de onda, caracterizar su variación con respecto a un instante temporal, instante disparo como veremos, y por consiguiente tomar decisiones en cuanto al correcto o no comportamiento de la señal en nuestro diseño y por consiguiente de nuestro diseño. 00:08:20

En el diagrama presente en esta transparencia tenemos el diagrama de bloque simplificado del osciloscopio digital actual, en el que podemos ver los principales criterios de selección en la compra de un osciloscopio y que ya mencionamos anteriormente. 00:08:47

La señal a la entrada es digitalizada en un instante de tiempo y almacenada en una memoria para su posterior visualización o posprocesado. Normalmente, como hemos dicho, este posprocesado suele ser su visualización en una pantalla. 00:09:04

¿Cuánta cantidad de señal y con cuánta precisión vamos a capturar y almacenar la señal? 00:09:21

Dependen principalmente del ancho de banda analógico de nuestro sistema, 00:09:28

bien del osciloscopio, bien del osciloscopio más la sonda, 00:09:34

de las características de nuestro conversor analógico digital, 00:09:37

principalmente su velocidad de muestreo, frecuencia de muestreo y su resolución, 00:09:42

así como de la cantidad de memoria o cantidad de tiempo disponible para almacenar las muestras 00:09:47

que después utilizaremos para reconstruir o posprocesar nuestra señal capturada. 00:09:54

A lo largo de este seminario veremos estos conceptos y cómo afectan a la precisión de la señal reconstruida. 00:10:02

Empecemos con la primera de las especificaciones o criterio mencionado. 00:10:10

El ancho de banda analógico o ancho de banda de nuestro osciloscopio 00:10:14

y algunas de sus características relacionadas que pueden ser sumamente importantes a la hora de decidirnos por uno u otro osciloscopio. 00:10:18

Quizás el ancho de banda es la primera especificación que evaluamos cuando vamos a seleccionar un osciloscopio. 00:10:30

El ancho de banda afecta a qué señales podemos capturar, es decir, a la máxima componente espectral de la señal que podemos capturar. 00:10:36

pero también es la principal especificación que determina el coste de un osciloscopio. 00:10:46

Los osciloscopios digitales modernos pueden ir desde ancho de banda de pocos megahercios hasta cientos de gigahercios 00:10:52

con costes de unos centenares de euros a millones de euros. 00:10:59

En el ejemplo en pantalla, por ejemplo, tenemos un osciloscopio de 100 megahercios de ancho de banda 00:11:03

que tiene una velocidad de muestra de 5 gigamuestras por segundo. 00:11:08

Veremos posteriormente un poquito en detalle estas especificaciones. 00:11:12

El ancho de banda de un osciloscopio está íntimamente relacionado con el tiempo o con la rapidez de los pulsos que podemos capturar, 00:11:17

los tiempos de subida y bajada de dichas señales y la precisión con la que medimos estos tiempos de subida y bajada. 00:11:26

El ancho de banda de un osciloscopio nos determina la señal más rápida que podemos capturar con precisión. 00:11:34

Dependiendo del osciloscopio, señales más rápidas con componentes espectrales superiores al ancho de banda del osciloscopio 00:11:41

no serán capturadas o en el caso de ser capturadas, serán capturadas de forma imprecisa 00:11:49

Por consiguiente, el ancho de banda de un osciloscopio nos determina cuán rápido un flanco puede ser 00:11:55

cuán estrecho un pulso puede ser o qué máxima frecuencia puede tener nuestra señal 00:12:05

para que nuestro osciloscopio sea capaz de reconstruirla con precisión. 00:12:10

El ancho de banda de un osciloscopio digital es el punto en el cual su respuesta en frecuencia cae 3 dB, 00:12:16

como se puede ver en la transparencia que tenemos en pantalla. 00:12:23

Es decir, el ancho de banda de un osciloscopio digital está definido como la frecuencia 00:12:29

en la cual una onda sinusoidal es atenuada 3 dB en potencia, 00:12:34

o lo que es lo mismo, aproximadamente un 30% en amplitud. 00:12:39

Para un osciloscopio de 1 GHz de ancho de banda, si miramos una sinusoide de 1 GHz de frecuencia, 00:12:46

la amplitud con la que presentaríamos la señal es aproximadamente el 70% de la amplitud real de la señal capturada. 00:12:52

Es de aquí la importancia de tener un ancho de banda suficiente para presentar fielmente las señales capturadas 00:13:01

O visto de otra forma, el ancho de banda de un osciloscopio nos afecta directamente a la precisión en tiempo y en amplitud de las señales que capturamos. 00:13:07

Los osciloscopios digitales modernos presentan una gran variedad de respuestas en frecuencia. 00:13:19

En el ejemplo de la transparencia tenemos dos tipos de respuesta en frecuencia típicos de los osciloscopios digitales modernos. 00:13:25

Por un lado, tenemos en rojo lo que es nuestra respuesta gaussiana. 00:13:32

Esta respuesta gaussiana es típica de los sistemas analógicos tradicionales, de los osciloscopios analógicos antiguos 00:13:41

o en el caso actual de osciloscopios modernos, osciloscopios digitales de un gigaherzio o menos ancho de banda. 00:13:47

En verde se encuentra la respuesta plana máxima, también llamada brick wall. 00:13:54

Esta es una respuesta típica de osciloscopios de gran ancho de banda, con anchos de banda superiores a esos 1 GHz que mencionaba anteriormente. 00:14:04

Pero dependiendo de las necesidades de nuestras señales a capturar, de nuestro sistema, puede ser que necesitemos respuestas en frecuencia distintas. 00:14:14

Por ejemplo, respuesta Bessel-Thomson en comunicaciones ópticas. 00:14:25

En la transparencia podemos ver también la captura de una respuesta frecuencial de un osciloscopio de 1 GHz. 00:14:30

Es lo que tenemos aquí. En ella podemos ver cómo cae la amplitud con la frecuencia. 00:14:40

Cada respuesta en frecuencia presenta sus ventajas y compromisos, pero es importante recordar que si el contenido frecuencial de nuestra señal a medir es significantemente inferior al ancho de banda de nuestro osciloscopio, la respuesta en frecuencia no nos importará mucho. 00:14:50

La respuesta en frecuencia tomará una mayor importancia cuanto más nos acerquemos en el contenido espectral de nuestras señales a medir 00:15:08

en la rapidez de dichas señales al ancho de banda de nuestro osciloscopio 00:15:18

y nos afectará de una manera importante en la frecuencia de muestreo en nuestro osciloscopio 00:15:22

para reconstruir las señales fielmente y de forma precisa. 00:15:29

Veremos esto un poquito más adelante. 00:15:35

Lo que ahora nos importa es que el ancho de banda de nuestros osciloscopios o de nuestro osciloscopio digital nos afectará a la precisión en tiempo y en amplitud de la señal capturada o digitalizada. 00:15:37

normalmente podemos causar o lo que causaremos es que miraremos o capturaremos tiempos más lentos 00:15:54

y amplitudes menores si nuestra señal tiene componentes espectrales próximas al ancho de banda de nuestro osciloscopio 00:16:02

el ancho de banda de un osciloscopio está determinado normalmente por los componentes de su frontal de entrada 00:16:10

o sus componentes de entrada que conforman todo el osciloscopio 00:16:17

Estos pueden ser los atenuadores para adaptar el nivel de señal al nivel del conversor analógico digital, el propio sistema de adquisición o si estamos utilizando sondas externas, estas nos pueden también limitar el ancho de banda completo de nuestro sistema. 00:16:21

En el ejemplo que tenemos aquí en esta transparencia podemos ver que dependiendo del ancho de banda de nuestro sistema capturamos más o menos componentes espectrales y por tanto el resultado, la señal que representamos finalmente será más o menos precisa. 00:16:36

Esto, mencionado antes de la transparencia anterior, lo podemos ver con más detalle o de una forma numérica en el libro de Howard Johnson, Diseños de alta velocidad, un manual de magia negra, del cual en esta transparencia tenemos un pequeño resumen. 00:16:57

Howard Johnson vio que para señales digitales, para su correcta y precisa reconstrucción, era necesario tener en cuenta el ancho de banda del osciloscopio. 00:17:16

En señales digitales, el ancho de banda de nuestra señal, en este caso y lo como pone en la transparencia FNI, puede ser calculado a través del tiempo de subida o tiempo de bajada de nuestra señal, con las fórmulas que vemos en pantalla. 00:17:27

En otros tipos de señales o diseños, el ancho de banda requerido ya no es bien impuesto por el tipo de señal que vamos a medir. 00:17:45

Pues bien, dado el ancho de banda de nuestra señal, SFNI, y dada la precisión con la que queremos medir dicha señal, 00:17:53

precisión en tiempo y en amplitud como hemos visto en la transparencia anterior, 00:18:01

y dada la respuesta en frecuencia de nuestro osciloscopio, tenemos que para distintas precisiones necesitaremos distintos anchos de banda. 00:18:04

Todo ello lo podemos ver en esta tabla. Por ejemplo, si queremos capturar señales y medir sus amplitudes y tiempos con precisiones mejores del 3%, necesitaremos un osciloscopio con un ancho de banda aproximadamente del doble en el caso de que nuestra respuesta sea gaussiana o de 1,5 veces o 1,4 veces en el caso de que nuestra respuesta sea maximum flat o maximally flat. 00:18:14

Veamos lo mencionado en la transparencia anterior de otra forma. 00:18:46

Imaginemos en nuestro caso que tenemos una señal con tiempos de subida de 500 pico segundos. 00:18:50

O lo que es lo mismo, si los tiempos de subida son 500 pico segundos entre el 10 y el 90%, 00:18:56

nuestra componente espectral máxima será de 1 GHz. 00:19:01

Es decir, tenemos una señal contenida en 1 GHz de ancho de banda. 00:19:06

Si queremos medir este tiempo de subida de esta señal o medir esta señal con una precisión de un 3%, 00:19:10

el ancho de banda de nuestro osciloscopio debería ser aproximadamente 2 GHz si asumimos una respuesta gaussiana. 00:19:17

Es lo que vemos en esta línea. 00:19:25

Sin embargo, si nuestro diseño es capaz de tolerar márgenes superiores y errores en la medida que pueden llegar a ser hasta el 20%, 00:19:29

por ciento, entonces podríamos utilizar un osciloscopio de menos ancho de banda, por ejemplo 00:19:37

un osciloscopio de un gigaherzio de ancho de banda para medir la señal. Lógicamente un osciloscopio 00:19:42

de un gigaherzio tendrá un coste muy inferior a un osciloscopio de dos gigaherzios de ancho de banda. 00:19:49

Eso sí, con el osciloscopio de un gigaherzio de ancho de banda podríamos estar midiendo tiempos 00:19:55

de subida de nuestra señal en tono a 600 pico segundos. Antes de saltar a la siguiente 00:20:00

especificación, la velocidad de muestreo, tengamos en cuenta la importancia que tiene la respuesta en 00:20:09

frecuencia de nuestro osciloscopio. Más adelante mencionaremos el teorema de Nyquist, utilizado 00:20:16

para reconstruir la señal analógica a partir de las muestras digitales. En el caso de una respuesta 00:20:23

en frecuencia ideal, como la que tenemos en esta transparencia, frecuencias superiores al ancho de 00:20:29

banda del osciloscopio se ven completamente atenuadas y por consiguiente no son representadas 00:20:34

en el osciloscopio. Es decir, si pensamos en el teorema de Nyquist que veremos posteriormente, 00:20:41

si utilizamos una frecuencia de muestreo dos veces el ancho de banda del osciloscopio representado 00:20:47

en esta transparencia por Fn, tendríamos una reconstrucción totalmente correcta de nuestra 00:20:52

señal. Pero como hemos visto, nuestros osciloscopios digitales no presentan una respuesta frecuencial 00:21:00

ideal, sino que tienen distintas respuestas en frecuencia dependiendo de las características 00:21:10

del osciloscopio o de las características de la aplicación. En el caso en pantalla tenemos 00:21:15

ahora una respuesta gaussiana. Si utilizamos una frecuencia de muestreo igual a dos veces 00:21:20

el ancho de banda de nuestro osciloscopio, todas las componentes que aparecen en rojo 00:21:27

en esta transparencia serán atenuadas en un valor próximo al de la señal que queremos 00:21:34

reconstruir. Es decir, vamos a producir con estas componentes aliasing. Es decir, al reconstruir 00:21:40

nuestra señal, todas las componentes en rojo producirán efectos sobre la señal cuya consecuencia 00:21:50

será la errónea obtención o la errónea reconstrucción de la forma de onda que queremos 00:21:57

observar. Este aspecto, la correcta y precisa representación de la señal que queremos capturar, 00:22:03

la relación entre el ancho de banda y la velocidad de muestreo y el ancho de banda, 00:22:11

las componentes espectrales de nuestra señal a capturar, es crítico a la hora de utilizar 00:22:16

correctamente un osciloscopio digital. Normalmente el ancho de banda de un osciloscopio es algo 00:22:23

fijo y es el usuario el que juega con la velocidad de muestreo en base al ancho de banda de la 00:22:29

señal que quiere capturar para evitar estos efectos de aliasing. Osciloscopios de altas 00:22:35

prestaciones nos permiten jugar también con el ancho de banda del osciloscopio y de esta 00:22:43

forma evitar todos estos efectos indeseados. En el caso de osciloscopios de respuesta gaussiana, 00:22:48

para minimizar el efecto que las componentes frecuenciales por encima del ancho de banda 00:22:57

del osciloscopio puedan producir, los fabricantes de osciloscopios del mercado utilizamos frecuencias 00:23:01

de muestreo entre 4 y 5 veces el ancho de banda de nuestro osciloscopio. Esto es algo que se puede 00:23:08

ver en la transparencia. Podemos ver que utilizando una frecuencia de muestreo cuatro veces el ancho 00:23:15

de banda de nuestros osciloscopios, las componentes espectrales que producirán aliasing están 00:23:21

suficientemente atribuladas o pueden ser consideradas despreciables. En ocasiones se utilizan frecuencias 00:23:27

incluso superiores a estos márgenes de cuatro o cinco veces. Por ejemplo, si recordamos la primera 00:23:36

transparencia que puse en este apartado vimos un osciloscopio de 100 megahercios con 5 giga 00:23:41

muestras por segundo. A efectos de precisión en la medida es normalmente suficiente con velocidades 00:23:47

de cuatro o cinco veces el ancho de banda. Velocidad de muestreo muy superiores pueden 00:23:53

implicarnos compromisos en el tiempo de captura dado que el tamaño de la memoria suele ser algo 00:23:59

fijo, pero también y dependiendo de la aplicación pueden sernos muy útiles para optimizar nuestra 00:24:05

captura, por ejemplo reduciendo el ruido. En el caso de osciloscopios con respuesta plana máxima 00:24:13

brick wall, este tipo de respuestas se aproxima mucho más a la respuesta ideal vista antes o 00:24:22

anteriormente. Las componentes frecuenciales por encima del ancho de banda son mucho más atenuadas, 00:24:28

La caída es mucho más abrupta, pronunciada y teóricamente, velocidades de muestreo en torno a dos veces y media, como marcamos aquí, a dos veces y media, son más que suficientes para la reconstrucción correcta de la señal en nuestro display, en nuestro osciloscopio digital, sin producirse esos efectos de aliás. 00:24:34

Antes de finalizar con este apartado de ancho de banda y sobre todo en aplicaciones de gran ancho de banda, en aplicaciones por ejemplo de 6 GHz o más, tenemos que tener en cuenta que tan importante es la respuesta en frecuencia de nuestro osciloscopio como sus características. 00:24:55

Para una misma señal, con las mismas componentes espectrales, osciloscopios con el mismo ancho de manda y velocidad de muestreo pueden dar resultados muy distintos si la respuesta en frecuencia de los mismos no está correctamente corregida. 00:25:15

La respuesta en frecuencia de un osciloscopio, tanto en módulo como en fase, actúa como un filtro para la señal de entrada y es importante que esta respuesta esté correctamente corregida si queremos obtener una correcta representación y unas correctas medidas. 00:25:31

En el caso que vemos en esta transparencia podemos ver que la respuesta tanto en magnitud como en fase no están corregidas, con lo cual distorsionamos nuestra señal en la etapa de entrada y las medidas que obtendremos no serán las correctas. 00:25:49

Buscaremos siempre respuestas en frecuencia lo más planas posibles en amplitud, 00:26:05

lo más lineales posibles en fase y que la señal que vayamos a medir esté contenida en esta respuesta en frecuencia. 00:26:11

En el caso de X-Sight, nuestros osciloscopios presentan en la etapa de entrada filtros de corrección, 00:26:21

FPGAs que nos permiten corregir estos aspectos para obtener una fiel representación de la señal que queremos medir. 00:26:29

Incluso en el caso de soluciones de gran ancho de banda, se ofrecen soluciones, sistemas de calibración que nos permiten corregir cualquier deriva de estos filtros. 00:26:39

Veamos la siguiente especificación clave de los osciloscopios digitales modernos. 00:26:51

La velocidad de muestreo. 00:26:59

La velocidad de muestreo es la segunda especificación clave de los osciloscopios en la que normalmente nos fijamos a la hora de seleccionar la solución que mejor se adapta a nuestro proyecto. 00:27:01

La velocidad o tasa de muestreo es la velocidad a la cual el osciloscopio mide la amplitud de la señal analógica a su entrada. 00:27:13

¿Cuántas veces medimos la amplitud de esta señal en un segundo? 00:27:23

Los osciloscopios digitales muestran la señal analógica a la entrada, midiendo la amplitud. 00:27:27

Tasas de muestreo de una gigasample por segundo indica que medimos la amplitud mil millones de veces por segundo. 00:27:34

De hecho, la señal que vemos después en la pantalla del osciloscopio no es una señal continua de por sí, 00:27:43

sino millones o billones de muestras individuales conectadas para formar la señal capturada. 00:27:50

Como vimos en el anterior apartado, la velocidad de muestreo tiene una íntima relación con el ancho de banda. 00:27:55

Para poder capturar y representar señales de una determinada velocidad, de un determinado ancho de banda, de una determinada frecuencia máxima, necesitamos una mínima velocidad de muestreo. 00:28:03

Concretamente, para poder capturar y visualizar las señales correctamente, la velocidad o tasa de muestreo de nuestro osciloscopio debe ser mayor a un determinado valor, 00:28:14

Valor que normalmente está definido por Nyquist y por la respuesta en frecuencia vista anteriormente. 00:28:24

Este valor suele estar entre 2,5 veces y 5 veces el ancho de banda de osciloscopio que hemos visto anteriormente. 00:28:31

En la pantalla tenemos nuevamente el ejemplo de nuestro osciloscopio de 100 MHz de ancho de banda con 5 gigamuestras por segundo. 00:28:39

Desde un punto de vista conceptual, la señal analógica a la entrada es muestreada de tal forma que para un determinado instante de tiempo 00:28:47

tenemos un valor digital que depende de la resolución de nuestro conversor analógico digital, es decir, una palabra binaria de n bits. 00:29:00

Estas muestras, estas palabras binarias de n bits, son almacenadas en la memoria profunda del osciloscopio 00:29:09

y posteriormente presentadas en una pantalla en un display, y todo ello refirido a un instante temporal. 00:29:15

Este instante temporal es el disparo, el evento de disparo. 00:29:24

Las muestras suelen estar conectadas mediante algún tipo de interpolación para conseguir un aspecto más analógico. 00:29:28

En el modo en tiempo real, este es el modo de muestreo más típico e intuitivo de los osciloscopios digitales, 00:29:35

Todas las muestras son obtenidas referidas a este evento, a este instante temporal, el evento de disparo o condición de disparo. 00:29:45

Esto es representado en la transparencia que tenemos en pantalla como un 1. 00:29:53

Es decir, en el mismo instante temporal capturamos todas las muestras. 00:29:58

Esta captura es síncrona con el reloj del muestreo. 00:30:04

La señal de entrada va siendo muestreada y toda su captura se presenta en la pantalla cuando aparece la condición de disparo. 00:30:08

Este tipo de muestreo es requerido para señales no repetitivas, donde existe una correspondencia 00:30:15

evidente entre el instante de la captura, la muestra tomada y el evento de disparo. 00:30:20

La resolución de las muestras o el tiempo entre las muestras, denominado intervalo de 00:30:26

muestreo, corresponde al inverso de la velocidad de muestreo, como podemos ver en esta parte. 00:30:31

Las principales ventajas de este tipo de muestreo es que podemos capturar toda la información 00:30:39

de un solo disparo. Captura información completa de las señales incluso en señales no repetitivas 00:30:44

con información pre y post disparo. Con una única captura somos capaces de reconstruir toda la forma 00:30:52

de onda. Lógicamente el ancho de banda de la señal capturada dependerá de la velocidad de muestreo y 00:31:01

el tamaño, el tiempo que capturamos de señal, dependerá de la memoria profunda disponible. 00:31:08

Por supuesto, no es el objetivo de este seminario explicar el teorema de Nyquist, que ya hemos 00:31:18

mencionado anteriormente, pero en el caso del muestro en tiempo real y siguiendo este 00:31:23

teorema debemos siempre cumplir con el mismo si queremos reconstruir nuestra señal capturada. 00:31:28

El teorema de Nyquist establece que para una señal limitada en frecuencia, contenida en 00:31:35

un ancho de banda, con una frecuencia máxima Fmax, la velocidad de muestreo que tenemos 00:31:41

que tener para poder reconstruir esta señal de una forma precisa y sin aliasing debe ser 00:31:49

al menos superior en dos veces a esta frecuencia máxima. Esto es lo que tenemos en esta fórmula. 00:31:56

Este detalle ya lo vimos cuando hablamos de la respuesta en frecuencia del ancho de banda 00:32:07

de nuestros osciloscopios digitales y nos determinará la fidelidad de la señal reconstruida. 00:32:12

Por otro lado, otro tipo de osciloscopios utilizan otro tipo de muestreo para obtener 00:32:22

y capturar la señal. El muestreo de tiempo equivalente es bastante diferente del muestreo 00:32:28

en tiempo real. En este caso, reconstruimos la señal a través de múltiples capturas, 00:32:33

no en una única captura como en el caso de los osciloscopios digitales en tiempo real. 00:32:40

desplazamos las muestras un tiempo controlado entre captura y captura 00:32:46

y a través de múltiples capturas somos capaces de reconstruir nuestra señal. 00:32:49

La señal por lo tanto es reconstruida no en una única captura sino en múltiples capturas. 00:32:55

El ancho de banda del osciloscopio y la densidad de muestras que tenemos 00:33:01

no está limitada por el conversor analógico digital. 00:33:04

Concretamente, una de las ventajas de los osciloscopios de tiempo equivalente 00:33:08

es la de utilizar conversores analógicos digitales más lentos y que por lo tanto pueden ser mucho más precisos, 00:33:12

tener mayor resolución de bits, mayor resolución vertical y mayor resolución horizontal. 00:33:20

Estos conversores analógicos digitales de mayor resolución y menor ancho de banda suelen ser también de menor coste, 00:33:25

lo que hace que los osciloscopios de tiempo equivalente también suenan tener menor costes. 00:33:33

Además, como el control de desplazamiento en el tiempo puede ser muy preciso, esta técnica nos permite también reconstruir la señal muy fielmente 00:33:37

Las contrapartidas del tiempo equivalente son que, como hemos comentado, la señal se reconstruye en múltiples capturas 00:33:48

Es decir, necesitamos que la señal sea repetitiva con el evento de disparo para poderla reconstruir correctamente 00:33:56

no estando pensado este modo de funcionamiento para señales que varíen dinámicamente en el tiempo. 00:34:03

Sí que para comunicaciones digitales de alta velocidad se puede utilizar un osciloscopio de tiempo equivalente 00:34:10

para representar diagramas de ojos. 00:34:16

Además, como hemos comentado, el control temporal es muy preciso 00:34:20

y de esta forma podemos conseguir esa altísima resolución requerida o ese mínimo jitter 00:34:24

en el caso de esas comunicaciones digitales de alta velocidad o diagramas de ojos. 00:34:30

Pero para construir ese diagrama de ojos necesitaremos una señal síncrona con nuestra comunicación serie, 00:34:36

normalmente la señal de reloj, bien proporcionada de forma física o bien recuperada con algún módulo de recuperación de la señal de reloj 00:34:44

para poder superponer los distintos bits y poder hacer mediciones. 00:34:52

En la transparencia que tenemos ahora en pantalla podemos ver cómo funciona un osciloscopio de tiempo equivalente en el tiempo para capturar una señal. 00:34:57

En él podemos ver que a través de múltiples adquisiciones vamos pintando finalmente la forma de onda. 00:35:10

Lógicamente para poder hacer esto con precisión la señal ha de ser repetitiva con la condición de disparo y el tiempo capturado. 00:35:18

De hecho, a día de hoy, los osciloscopios de tiempo equivalente, por su coste y precisión, son la referencia en el mercado en comunicaciones digitales de alta velocidad. 00:35:28

Entre sus ventajas ya mencionadas están su gran ancho de banda, con soluciones por encima de los 100 GHz, su bajo nivel de ruido, tanto en amplitud como en Jitter, y su altísima resolución vertical, además de poder combinar módulos eléctricos y ópticos en un mismo equipo. 00:35:39

Por su parte, los osciloscopios en tiempo real, la captura en tiempo real, es idónea en depuración para capturar escenarios largos y dar a su versatilidad en múltiples aplicaciones que pueden ser de las comunicaciones digitales de alta velocidad mencionadas anteriormente a temas de potencia, integridad de señal, comunicaciones inalámbricas y muchas más. 00:35:56

Además, con la salida al mercado del osciloscopio UXR de Kisei Technologies, nos encontramos con un osciloscopio en tiempo real, por fin, que puede ofrecernos las prestaciones de precisión en medida de un osciloscopio de tiempo equivalente. 00:36:22

Por último, y antes de dejar este apartado, un aspecto que mencionar es cómo son las muestras presentadas finalmente en el display. 00:36:40

Ya hemos hablado antes que estas muestras son conectadas. 00:36:54

En el diagrama de bloques vimos que las muestras almacenadas en la memoria profunda son luego presentadas en la pantalla 00:36:58

y que estas muestras normalmente para su representación se unen. 00:37:05

La unión de las muestras se suele hacer mediante una interpolación, habitualmente seno de X partido por X, que permite la suavización de la forma de onda, dando una apariencia más analógica, además de la mejora de la resolución horizontal de las muestras. 00:37:09

En pantalla tenemos el ejemplo del menú de adquisición de los osciloscopios de X-Eye Technologies, en el cual podemos seleccionar el tipo de interpolación seno de X partido de X que queremos o en su caso desactivarlo. 00:37:24

Pasemos a ver la tercera especificación clave de los osciloscopios digitales modernos, la resolución vertical. 00:37:40

Si seguimos pensando en el diagrama de bloques del osciloscopio que vimos al inicio, 00:37:58

tras el canal analógico de entrada, que nos definía el ancho de banda de nuestro osciloscopio, 00:38:02

teníamos un conversor analógico digital que estaba caracterizado por su velocidad de muestreo, 00:38:07

que como podemos ver en la pantalla, nos define la resolución horizontal, 00:38:12

y por una resolución vertical o número de bits. 00:38:17

Dado un número de bits en concreto, nuestro conversor analógico digital presentará 2 a la n niveles de resolución vertical. 00:38:22

Es decir, para una escala vertical en concreta, tendremos, según la resolución del conversor, 2 a la n niveles. 00:38:31

En el caso de 8 bits, pues tendremos 256 niveles. 00:38:41

En el caso de 10 bits tendremos 1024 niveles 00:38:45

Claramente, más bits, mejor resolución 00:38:51

¿Pero significa esto mayor precisión? 00:38:55

Veamos esto un poquito más en detalle 00:38:59

Los osciloscopios digitales modernos presentan a su entrada distintas escalas de tensión 00:39:00

dentro de un rango para adaptar el nivel de la señal analógica de la entrada 00:39:07

al nivel del conversor analógico digital 00:39:11

Estas escalas de tensión, estos voltios por división o escala vertical que es como se conoce 00:39:14

dependen del osciloscopio en concreto, de cómo está diseñada su etapa de entrada 00:39:21

Los osciloscopios digitales modernos pueden presentar distintas escalas verticales 00:39:26

que pueden variar desde los milivoltios por división hasta los voltios por división 00:39:33

Incluso pueden presentar distintas impedancias de entrada 00:39:38

típicamente un mega ohmio o alta impedancia y o 50 ohmios 00:39:42

y distintas escalas voltios por división según su impedancia de entrada 00:39:47

Además, los osciloscopios digitales suelen presentar las señales en un display con 8 divisiones verticales 00:39:52

que conforman el rango de entrada a escala completa para una determinada escala vertical 00:40:00

Dada esta escala vertical, estos voltios por división 00:40:06

Dada la escala completa, ocho veces esta escala vertical, obtenemos la amplitud máxima que podemos introducir en el osciloscopio en dicha escala sin producir una sobrecarga. 00:40:11

El número de bits de nuestro conversor analógico digital nos definirá entonces la resolución vertical. 00:40:27

a más bits mejor resolución o visto de otra manera menor error de cuantificación a la hora 00:40:33

de presentar nuestra señal. Estos cálculos los podemos ver en la transparencia en pantalla 00:40:41

suponiendo un voltio de escala completa si tenemos 8 bits el error de cuantificación que tenemos está 00:40:47

en torno a los 3,9 milivoltios. A 10 bits, a tener 1024 niveles, el error es inferior 00:40:57

a ese milivoltio. ¿Esta mejor resolución vertical implica una mayor fiabilidad en la 00:41:05

presentación de nuestra señal? La resolución vertical o el error de cuantificación que 00:41:13

hemos visto anteriormente es un parámetro importante a tener en cuenta de los osciloscopios 00:41:20

digitales modernos. Pero cuando el objetivo es la fiel representación de la señal a 00:41:24

la entrada, este parámetro nos es insuficiente. En principio podemos pensar que más bits, más 00:41:30

resolución, implica también menor ruido. ¿Menor ruido de cuantificación? Sí, pero esto no tiene 00:41:37

que ser totalmente cierto en los diseños reales. Tanto la etapa de entrada del osciloscopio, así 00:41:43

como las posibles no linealidades del conversor analógico digital, pueden introducir imperfecciones, 00:41:50

ruido en nuestro sistema que hagan que los bits adicionales que hemos conseguido con el conversor 00:41:58

analógico digital sean bits de ruidos afectando consecuentemente a la fiabilidad de la señal 00:42:04

reconstruida. Es ahí cuando una nueva métrica se tiene en cuenta para los osciloscopios digitales 00:42:10

actuales, el número efectivo de bits. El ENOV o número efectivo de bits es una métrica de las 00:42:17

prestaciones de nuestro osciloscopio para capturar señales y nos da una mayor fiabilidad a la hora 00:42:25

de representar las mismas. Un primer aspecto a tener en cuenta es que nos interesa el número 00:42:31

de bits, que el número efectivo de nuestros bits sea considerado del sistema completo. Me refiero, 00:42:37

muchos fabricantes proveen el número efectivo de bits únicamente del conversor analógico digital, 00:42:44

cuando nosotros entramos en el osciloscopio en su etapa de entrada. 00:42:50

Nos interesa tener el número de bits efectivos de todo el sistema. 00:42:55

El número efectivo de bits no es un valor específico, 00:43:00

un dato como es la resolución del conversor analógico digital, 00:43:04

sino más bien un conjunto de curvas. 00:43:08

El ENOP es medido para una señal sinusoidal de una amplitud fija 00:43:11

que barra en frecuencia a la entrada. 00:43:15

Cada curva es creada a una escala vertical específica con esa amplitud específica de la señal sinusoidal mientras ésta varía en la frecuencia. 00:43:18

Los voltajes medidos y obtenidos son comparados utilizando métodos temporales con los valores teóricos de la señal sinusoidal que deberíamos esperar medir, o sea, la señal esperada. 00:43:27

el error entre la curva y la curva esperada 00:43:39

proviene no sólo del error de cuantificación del conversor 00:43:43

sino de las no lineales del mismo 00:43:46

y de la propia etapa de entrada 00:43:49

variaciones en fase, variaciones en amplitud 00:43:50

si lo vemos esto en el dominio de la frecuencia 00:43:53

como tenemos aquí en la transparencia 00:43:58

el enob, el número efectivo de bits 00:44:00

se obtiene de restar la potencia del tono sinusoidal principal 00:44:02

fc 00:44:06

del resto de espurios y armónicos ruido que genera nuestra etapa de entrada más el conversor 00:44:08

analógico digital donde está por supuesto el error de cuantificación. Por consiguiente a la 00:44:15

hora de seleccionar el osciloscopio digital moderno mejor para nuestra aplicación deberemos 00:44:24

tener en cuenta muchos aspectos para ver si las señales obtenidas y representadas por el mismo 00:44:29

son acordes a las señales reales o las señales esperadas. 00:44:34

El ENOB puede ser una de estas métricas, pero el ENOB, por ejemplo, 00:44:39

no tiene en cuenta la respuesta en frecuencia de nuestro osciloscopio. 00:44:43

¿Cuán plana es esta respuesta en frecuencia? ¿Cuán lineal es en fase? 00:44:47

En la demo que haremos a continuación, veremos una forma sencilla de caracterizar 00:44:54

el ruido de nuestro osciloscopio en la aplicación en concreta, 00:44:58

en nuestra aplicación en concreto y algunas formas de optimizar este ruido para nuestra 00:45:03

aplicación. Pero antes sigamos viendo un poco más de la resolución vertical de nuestro 00:45:10

osciloscopio. ¿Cuáles son las principales fuentes de ruido en nuestro osciloscopio digital 00:45:16

moderno? ¿Cuáles son las principales fuentes de ruido que afectan a la resolución vertical? 00:45:22

Por un lado hemos hablado ya de una de ellas que es el ruido de cuantificación, pero también 00:45:27

tenemos la atenuación a la entrada. Como hemos comentado el rango del conversor analógico digital 00:45:32

suele ser un rango fijo. Las señales a la entrada pueden tener amplios rangos de tensión luego han 00:45:40

de ser adaptadas a este rango fijo del conversor analógico digital. Para ello normalmente la señal 00:45:46

es atenuada en la etapa de entrada. En función del atenuador utilizado y de su rango nuestro 00:45:51

sistema podrá tener más o menos ruido. Claramente, también escalas más grandes, 00:45:56

mayor error de cuantificación. Pero además puede haber otras muchas fuentes de ruido según el 00:46:03

diseño de nuestro osciloscopio digital, por ejemplo el ruido generado por la fuente de alimentación. 00:46:08

Por último, tendremos el ruido térmico, que depende claramente del ancho de banda de nuestro 00:46:13

sistema de esta delta de f. De todas estas fuentes de ruido, ¿cómo podemos mejorar la resolución y 00:46:19

por consiguiente la precisión en las medidas de nuestro osciloscopio? Si pensamos en técnicas 00:46:27

para mejorar el número efectivo de bits de nuestro sistema, en mejorar su precisión y reducir el 00:46:36

ruido, la primera de las soluciones que se nos puede ocurrir es la de limitar el ancho de banda 00:46:41

del osciloscopio al mínimo requerido para nuestra aplicación. De esta forma la cantidad de ruido de 00:46:47

la medida se verá reducida y por consiguiente mejoraremos nuestra resolución. Es muy importante 00:46:53

en este caso tener en cuenta las consideraciones mencionadas en los capítulos anteriores de 00:47:01

velocidad de muestreo y ancho de banda para tener una representación correcta de nuestra señal. 00:47:07

Además, muchos osciloscopios digitales modernos no nos permiten la modificación del ancho de banda, 00:47:13

aunque las principales soluciones de X6 Technologies sí que nos lo permiten. 00:47:19

Otra solución para mejorar la resolución vertical y si nuestra señal es repetitiva es la de utilizar promediado. 00:47:22

Realizando un promediado aritmético de las muestras capturadas en sucesivas adquisiciones, 00:47:33

reducimos el ruido aleatorio, el ruido de nuestra medida, por tanto el ruido del osciloscopio, 00:47:39

además del error de cuantificación que se verá también promediado o visto todo de otra forma es 00:47:45

como si ganásemos bits adicionales de resolución. Claramente para poder promediar en sucesivas 00:47:51

adquisiciones nuestra señal debe ser repetitiva con la condición de disparo definida y el disparo 00:47:58

estable para que las muestras promediadas sean siempre las mismas. Pero existe otra forma de 00:48:04

promediar y de mejorar la resolución vertical. Este es el modo de alta resolución. El modo de 00:48:11

alta resolución o modo en tiempo real de alta resolución aprovecha las capacidades de 00:48:17

sobremuestreo, las altas tasas de velocidad o altas tasas de muestreo que presentan los 00:48:23

osciloscopios digitales, para reducir y mejorar la resolución vertical, promediando las muestras 00:48:28

capturadas en una misma adquisición. El promediado normal, visto en la anterior 00:48:35

transparencia, promediaba muestras de distintas adquisiciones, por consiguiente la señal debía 00:48:42

ser repetitiva y no nos afectaba el ancho de banda de la adquisición. En el caso del modo 00:48:48

de alta resolución en tiempo real, el promediado es de las muestras en la misma adquisición y el 00:48:54

ancho de banda se verá afectado. Podemos ver el modo de alta resolución como una especie de filtro 00:48:59

paso bajo que reduce el ancho de banda de la captura y, consecuentemente, nos mejora 00:49:05

la resolución. Las principales ventajas de este modo es que la señal no ha de ser repetitiva, 00:49:10

ya que el promediado se hace en la propia captura, siendo un modo muy rápido de funcionamiento. 00:49:17

Pensemos, por ejemplo, en un osciloscopio de 1 GHz de ancho de banda utilizado con una 00:49:25

sonda de corriente de 30 MHz de ancho de banda. Nuestro sistema tendrá únicamente 30 MHz 00:49:29

de ancho de banda. Podemos utilizar el modo de alta resolución para, muestreando a la 00:49:35

máxima velocidad del osciloscopio, promediar las muestras de la misma captura y, de esta 00:49:40

forma, mejorar la resolución de nuestro conjunto sonda más osciloscopio, permitiéndonos una 00:49:46

mejor definición de la señal capturada. Los osciloscopios de Keysight permiten el 00:49:53

control completo de todas estas formas de optimización, de mejorar la resolución desde 00:49:59

del control del ancho de banda hasta el modo de alta resolución, el modo promediado o 00:50:04

cualquier combinación que queramos de ellos. Veamos una demostración de esto que hemos 00:50:09

visto hasta ahora. Durante esta demostración jugaremos con los conceptos de muestreo y 00:50:16

ancho de banda para buscar las condiciones más óptimas en nuestro osciloscopio para 00:50:22

analizar nuestra señal. En nuestro caso no tenemos ninguna señal a la entrada, pero 00:50:26

lo que podemos ver es el nivel de ruido que tenemos en nuestro osciloscopio. Para ello 00:50:30

podemos utilizar distintas capacidades de medida de nuestros osciloscopios. Por ejemplo, 00:50:35

podemos utilizar un histograma. Si situamos un histograma vertical en la ventana por defecto, 00:50:39

dentro de este histograma vertical, en su desviación, podemos ver el ruido. Si nuestro 00:50:50

Si nuestro osciloscopio no dispone de histograma, pues podemos hacer medidas en él. Por ejemplo, podríamos utilizar la medida de RMS. Aquí podemos ver el nivel más o menos de ruido que tiene nuestro osciloscopio a la entrada. 00:50:55

¿Cómo podemos optimizar el nivel de ruido? Pues dependerá de las características de nuestro osciloscopio, las capacidades del mismo, así como las características de nuestra señal 00:51:12

Por ejemplo, en este caso tenemos un osciloscopio de 10 bits, 16 gigamuestras y hasta 6,3 gigahercios de ancho de banda 00:51:22

Lo primero que tenemos que tener en cuenta es la entrada de nuestra señal, o sea, ¿qué niveles de señal vamos a tener en la entrada? 00:51:32

Dependiendo del nivel de señal a la entrada, elegiremos una escala acorde a la misma. 00:51:42

Lógicamente, la escala de nuestro osciloscopio modificará el nivel de ruido. 00:51:49

Por ejemplo, supongamos que utilizamos escalas más pequeñas, podemos ver que el ruido será menor directamente a la entrada del osciloscopio. 00:51:55

Es decir, lo primero que debemos seleccionar es la escala correcta para minimizar el ruido que va a tener nuestro osciloscopio. 00:52:04

lo siguiente que podemos considerar cuando utilizamos el osciloscopio 00:52:10

es que ancho de banda va a tener nuestra señal 00:52:14

idealmente vamos a querer siempre utilizar 00:52:16

la mayor velocidad de muestreo y el mayor ancho de banda 00:52:20

pero esto tendrá como consecuencia 00:52:22

un consumo excesivo de la memoria profunda 00:52:26

como veremos luego más adelante 00:52:29

y en el caso de utilizar el máximo ancho de banda pues introducir más ruido 00:52:30

en el caso de los osciloscopios X-Sight 00:52:35

toda la serie Infineon nos permite 00:52:37

controlar el ancho de banda con el que estamos trabajando 00:52:39

por ejemplo en el modo automático 00:52:42

tenemos, o en el modo máximo 00:52:44

tenemos el máximo ancho de banda que tiene 00:52:46

el osciloscopio a las condiciones que estamos trabajando 00:52:48

como he comentado este es un osciloscopio 00:52:50

6,3 GHz de ancho de banda 00:52:52

lógicamente si nuestra señal es una señal contenida 00:52:53

en 1 GHz pues a lo mejor nos interesa 00:52:56

limitar directamente el ancho de banda 00:52:58

de nuestro osciloscopio a 1 GHz 00:53:00

lo que directamente se traduce en una reducción 00:53:01

inmediatamente del ruido 00:53:04

¿Qué más cosas podemos hacer? Pues lógicamente en la parte de velocidad de muestreo, capacidad de muestreo, muestreo del osciloscopio, hemos visto distintos modos que nos permiten optimizar la señal. 00:53:06

Nos vamos a la parte de adquisición y en esta parte podemos trabajar con esos distintos modos 00:53:19

Una de las cosas que podemos ver ya directamente en los osciloscopios de Keysight 00:53:26

es que cuando seleccionamos un ancho de banda determinado 00:53:30

el osciloscopio directamente se nos presenta o nos presenta la condición óptima para ese ancho de banda 00:53:33

dependiendo de las capacidades 00:53:39

Lógicamente somos nosotros quienes podemos modificar esto como queramos 00:53:40

El estiloscopio al seleccionar un ancho de banda de 1 GHz se pone directamente en modo de alta resolución, en este caso un modo de 12 bits, 3,2 Gb muestras. 00:53:45

Lógicamente nosotros podemos querer que el equipo siga trabajando con sus máximas condiciones. 00:53:54

Podemos ver que trabajar a máxima velocidad de muestreo con este ancho de banda no nos mejora el ruido frente a trabajar en un modo de alta resolución como estábamos anteriormente 00:54:00

con más bits de resolución. Es decir, el osciloscopio siempre va a buscar las condiciones óptimas 00:54:12

en base a lo que le estamos poniendo. Pero por supuesto, somos nosotros como usuarios del mismo 00:54:17

los que vamos a poner las condiciones o ponerle la inteligencia al equipo 00:54:22

para ver realmente cómo queremos ver la señal. 00:54:27

En este caso estamos en el modo alta resolución. Modo de alta resolución de 12 bits a 3,2 gigamuestras por segundo. 00:54:29

Pero podríamos utilizar cualquiera de los modos de alta resolución que tiene el equipo. 00:54:36

Lógicamente, si sencemos otro modo de resolución, el ancho de banda se nos verá afectado. 00:54:39

El nivel de ruido, por supuesto, también se nos verá afectado. 00:54:44

Este modo de alta resolución, como hemos dicho durante la presentación, no requiere que nuestra señal sea repetitiva. 00:54:47

O sea, lo único que hacemos es limitar el ancho de banda, sobremuestrear y utilizar parte de esos bits para, promediando ellos, conseguir mayores bits de resolución. 00:54:54

Vamos a nuestras condiciones de 12 bits, por ejemplo, 3,2 gigamuestras por segundo. 00:55:02

en este caso 00:55:08

y pasemos a lo siguiente 00:55:09

si nuestra señal es repetitiva 00:55:11

podemos reducir ese nivel de ruido 00:55:13

promediando 00:55:14

al promediar directamente 00:55:15

y dependiendo del número de promediado 00:55:17

que dependerá de la velocidad de nuestro equipo 00:55:19

lo que conseguimos es conseguir 00:55:21

bajar ese ruido 00:55:23

el ruido que presenta nuestro equipo a la entrada 00:55:25

eliminar esas componentes aleatorias 00:55:27

en resumen 00:55:30

durante esta demostración hemos visto 00:55:32

que para optimizar 00:55:34

El nivel de ruido de nuestro osciloscopio, por poder ver esas señales pequeñas o para poder ver con mayor precisión nuestra señal, 00:55:36

podemos jugar con distintas herramientas, desde el ancho de banda óptimo de nuestro osciloscopio, 00:55:42

así como los modos de captura en tiempo real o modos de alta resolución, 00:55:48

así como trabajar con modos promediados cuando trabajamos con señales que son repetitivas. 00:55:52

Pasemos ahora a ver otra especificación clave de los osciloscopios digitales modos 2. 00:56:01

La memoria profunda 00:56:06

En un osciloscopio digital, toda muestra obtenida de la señal a la entrada ha de ser almacenada en algún sitio 00:56:08

Este sitio es la memoria profunda 00:56:15

Es decir, cada muestra digital proveniente del conversor analógico digital 00:56:18

ha de ser almacenada en la memoria para poder ser luego posprocesada 00:56:23

por ejemplo, presentada en la pantalla o cualquier análisis que queramos realizar sobre la forma de onda digitalizada 00:56:27

En la imagen de la transparencia vemos esto de una forma visual 00:56:34

Cada muestra, de la señal a la entrada, una vez digitalizada, es almacenada en la memoria profunda 00:56:39

En una determinada posición de esta memoria profunda y representada por un valor en dicho instante de tiempo 00:56:46

Cuanta más memoria profunda tenga el osciloscopio, más muestras podremos almacenar 00:56:55

O lo que es lo mismo, más tiempo podremos capturar, pero esta memoria profunda deberá ser capaz de trabajar a la velocidad del conversor analógico digital para no perder ninguna de las muestras. 00:57:00

El propósito principal de la memoria profunda es, por lo tanto, poder mantener las altas tasas de velocidad de muestreo durante largos periodos de tiempo para poder capturar, visualizar y analizar las señales. 00:57:14

En la transparencia en pantalla podemos ver la fórmula que relaciona claramente la velocidad de muestreo con el tiempo capturado y la memoria profunda. 00:57:29

La fórmula la tenemos aquí. 00:57:39

Más memoria profunda implica un mayor tiempo a una determinada velocidad de muestreo. 00:57:41

Normalmente la memoria profunda de un osciloscopio digital es una de las especificaciones clave de los mismos por su valor máximo, 00:57:49

el valor requerido para nuestra aplicación y por su precio. La memoria profunda es un recurso caro 00:57:57

que puede en ocasiones aumentar de una forma considerable el coste del osciloscopio. Elegir 00:58:03

la cantidad de memoria requerida para nuestra aplicación implica conocer la velocidad de 00:58:09

muestreo que voy a necesitar para capturar fielmente las señales y el tiempo que necesito 00:58:14

para poder hacer el análisis. Este tiempo en algunas aplicaciones puede estar determinado, 00:58:19

Por ejemplo, en patrones digitales, por la duración de la trama, o en pulsos de radiofrecuencia, en comunicaciones inalámbricas, pero en otras no. 00:58:24

Como hemos comentado, tener más memoria profunda, hasta el máximo ofrecido por el cirioscopio, puede ser interesante si tenemos el presupuesto, 00:58:33

pero utilizar siempre la máxima memoria disponible puede llevarnos a compromisos que no sean los que necesitamos según nuestra aplicación. 00:58:42

Veamos los compromisos de utilizar grandes memorias profundas. 00:58:51

Hemos comentado que tener más memoria profunda es importante en una amplia variedad de aplicaciones 00:58:53

para mantener por ejemplo esa máxima velocidad de muestreo y poder capturar más tiempo 00:59:00

Sin embargo, hay varias posibles implicaciones negativas a la hora de utilizar esta gran memoria profunda 00:59:04

Memorias más grandes implican más muestras que procesar 00:59:11

y consecuentemente más tiempo de procesado por parte del osciloscopio 00:59:15

Esto obliga a que la velocidad de actualización de las formas de onda del osciloscopio 00:59:19

se ralentice y también al tiempo de respuesta al usuario cuando intentamos realizar cambios 00:59:24

en la configuración del osciloscopio. Es común en ciertos osciloscopios digitales 00:59:30

tradicionales esperar varios segundos entre actualizaciones de forma de onda cuando un 00:59:35

usuario hace, por ejemplo, un cambio de configuración en tiempo o en voltios por división y cuando 00:59:40

el osciloscopio realmente presenta el cambio de señal en pantalla. La tasa de actualización 00:59:48

el número de formas de onda por segundo que actualiza un osciloscopio es una especificación 00:59:54

clave en situaciones de depuración, captura de espurios o análisis dinámico de señales. Una 00:59:59

tasa de actualización más lenta implica un mayor tiempo muerto entre las adquisiciones y por lo 01:00:06

tanto la probabilidad de perder eventos. El tiempo muerto se refiere al tiempo a partir del cual el 01:00:12

osciloscopio finaliza una adquisición y empieza la siguiente adquisición. En pantalla, en la 01:00:20

transparencia que tenemos en pantalla, podemos ver visualmente este tiempo muerto. La forma de onda 01:00:27

capturada, la tenemos aquí, situada entre las dos líneas azules, es la que presentamos en pantalla. 01:00:32

El tiempo de rearme, el tiempo de procesado del osciloscopio nos lleva un tiempo muerto hasta que 01:00:39

presentamos nuevamente la señal en pantalla. Cualquier evento que ocurra durante este tiempo 01:00:44

muerto del osciloscopio no será visualizado por el osciloscopio y lo perderemos. Es por lo tanto 01:00:49

que podremos perder eventos que son importantes para nuestra toma de decisiones. Veamos esto con 01:00:56

un poquito más de detalle. La velocidad de actualización del osciloscopio es similar a la 01:01:03

tasa de vídeo de una televisión. Cuanto más rápida es esta tasa de actualización, con más facilidad 01:01:10

puedo ver cosas cambiantes, o dicho de otra forma en los osciloscopios, menor es el tiempo muerto 01:01:15

entre las capturas. Cuando depuramos un diseño, normalmente lo que realizamos son adquisiciones 01:01:20

repetitivas de una señal para evaluar sus potenciales cambios o eventos infrecuentes. 01:01:26

Ejemplos de estos cambios dinámicos pueden ser el jitter, el ruido o, como aparece en 01:01:32

pantalla, picos o transitorios que pueden dar lugar a fallos en mi diseño. En el ejemplo 01:01:36

que tenemos en pantalla, tenemos la señal presente en nuestro sistema, en nuestro diseño, 01:01:42

en nuestro dispositivo bajo prueba, en el cual podemos ver algunos puntos o algunos espurios que 01:01:47

nos afectan a la propia señal. Existen tres principales razones por las que la velocidad 01:01:53

de actualización de un osciloscopio es importante. La primera es por la usabilidad. Si la velocidad 01:01:59

de actualización de los osciloscopios es lenta, su uso puede ser muy frustrante. Cuando cambiamos la 01:02:05

base de tiempos, esperamos que el osciloscopio responda automáticamente a estos cambios. La 01:02:10

motorización de grandes memorias puede hacer que la respuesta del osciloscopio se vuelva más lenta. 01:02:15

La segunda razón por la que la velocidad de actualización es importante es por la calidad 01:02:20

de la forma de onda presentada en pantalla. Siguiendo la analogía de la televisión, 01:02:24

una mayor tasa de vídeo implica una mayor calidad mejor de las señales que presentamos en pantalla. 01:02:29

Pero quizás lo más importante en la tasa de muestreo es la probabilidad del osciloscopio 01:02:34

de capturar esos eventos infrecuentes. En la animación tenemos como hemos dicho la señal que 01:02:39

hay presente en el dispositivo bajo prueba. Realizamos una captura y hasta la realización 01:02:45

de la siguiente captura el tiempo muerto o tiempo de recarga del osciloscopio lo podemos ver aquí 01:02:52

en gris. Eso significa que todos los eventos que hemos marcado anteriormente el osciloscopio no 01:02:57

sería capaz de capturarlos. Ese es el tiempo muerto o el tiempo realme de nuestro osciloscopio. 01:03:03

Como se puede ver en la transparencia ahora, al haber incrementado la velocidad de actualización 01:03:10

del osciloscopio, hemos reducido considerablemente los tiempos muertos entre las capturas y 01:03:15

consecuentemente hemos incrementado la probabilidad de capturar esos eventos infrecuentes que nos 01:03:20

afectaban a nuestra señal. Los osciloscopios de Keysight Technologies están diseñados para 01:03:27

trabajar siempre a las máximas tasas de actualización posible, con la máxima tasa de refresco posible, 01:03:32

según las condiciones definidas de la adquisición. Ese es su modo automático por defecto y no supone 01:03:39

ningún compromiso ni en las medidas ni en la cantidad de memoria que podemos utilizar, haciendo 01:03:45

uso siempre de un display de alta resolución y múltiples niveles de grises para dar una apariencia 01:03:51

lo más analógica posible a la captura y poder visualizar de una sola vez todos esos eventos 01:03:56

importantes de nuestra señal. Además, los osciloscopios digitales de X-AID Technologies 01:04:03

ofrecen una herramienta importante para poder incrementar al máximo la velocidad de actualización 01:04:08

y de esta forma superar algunas de las contrapartidas que hemos mencionado de la memoria 01:04:13

profunda. Por ejemplo, la utilización de la memoria secuentada. En el ejemplo de la transparencia 01:04:18

tenemos una comunicación pulsada típica y la captura realizada por un osciloscopio digital 01:04:25

moreno haciendo uso de la memoria profunda en la manera tradicional. Muchas de las comunicaciones 01:04:30

a día de hoy son pulsadas, pero el ejemplo también nos puede valer para cualquier captura de un evento 01:04:36

esporádico, aleatorio o condición de disparo para la cual queremos optimizar al máximo el uso de la 01:04:41

memoria y la velocidad de actualización de nuestro equipo, de nuestro osciloscopio. Para intentar 01:04:46

capturar el mayor número de pulsos posibles, el mayor tiempo y con el mayor detalle, máxima 01:04:53

velocidad de muestreo, utilizaremos en este caso el máximo de memoria profunda. Pero 01:04:57

lo que nos ocurre es que al utilizarlo todo en una única captura y siendo el máximo 01:05:02

de memoria profunda 4 millones de muestras, al máximo de velocidad de muestreo 5 gigamuestras, 01:05:07

el máximo tiempo de adquisición es únicamente 800 microsegundos o lo que equivale a que 01:05:15

únicamente, como podemos ver, capturamos dos pulsos. Veamos ahora cómo podemos expandir la 01:05:19

cantidad de eventos, el intervalo de tiempo efectivo que el osciloscopio puede capturar 01:05:26

usando la misma cantidad de memoria pero de otra manera. La utilización de la memoria segmentada 01:05:31

puede extender de manera efectiva el tiempo total de la adquisición del osciloscopio al dividir la 01:05:40

memoria de adquisición, toda la memoria de adquisición disponible del osciloscopio en 01:05:45

segmentos de memoria más pequeñitos. El osciloscopio digitaliza selectivamente sólo las partes 01:05:51

importantes de la forma de onda. Esto es lo que podemos ver en la transparencia. Únicamente 01:05:57

capturamos los segmentos, los instantes en los que se produce un disparo y con esos segmentos 01:06:02

vamos rellenando nuestra memoria profunda. Esto permite que el osciloscopio capture muchas más 01:06:08

formas de ondas sucesivas en un único disparo, con un tiempo de rearme mínimo, máxima tasa de 01:06:15

actualización y sin perder información importante de la señal. Después de realizar una adquisición 01:06:21

con la memoria segmentada, se pueden ver todas las formas de ondas capturadas superpuestas en 01:06:28

una pantalla de persistencia infinita, así como desplazarse rápidamente por cada segmento haciendo 01:06:32

medidas, comparando las medidas. El osciloscopio proporciona una etiqueta temporal para cada 01:06:37

segmento para que sepamos el tiempo exacto entre cada pulso, entre cada ráfaga o cada segmento 01:06:44

capturado. Keysight puede implementar esta función con confianza en sus osciloscopios gracias a que 01:06:49

nuestro tiempo realme es más o menos constante y estable en todo momento. Lógicamente la pequeña 01:06:57

contrapartida de este modo de funcionamiento es que la señal no es visualizada hasta que todos 01:07:03

los segmentos son capturados. Hasta ahora hemos visto las especificaciones claves del 01:07:08

osciloscopio digital, pero un aspecto fundamental en la potencia de análisis y depuración de los 01:07:15

osciloscopios digitales modernos reside en su disparo, en el momento en el que realizamos la 01:07:20

adquisición. Cuanto más potente sean las capacidades de disparo del osciloscopio digital, 01:07:27

mejor podremos definir el instante de captura de nuestra señal y por consiguiente la visualización 01:07:34

de la misma. Veamos esto con más detalle. Aunque físicamente no es así, por simplicidad podemos 01:07:39

pensar en la memoria profunda del osciloscopio como un anillo, un buffer circular como el que 01:07:49

vemos en pantalla. Este báfaro circular lo vamos rellenando de muestras de manera continua. La 01:07:53

memoria se irá rellenando mientras no haya una condición de disparo. Si la condición de disparo 01:08:04

aparece, el osciloscopio parará la adquisición, terminará de rellenar el buffer en su caso y 01:08:10

presentará las muestras en pantalla, empezando de nuevo con una nueva adquisición. La cantidad 01:08:18

de datos antes de disparo, pre-trigger, o después de disparo, post-trigger, dependerá de la posición 01:08:24

de este disparo en la pantalla, en el buffer de memoria. Considerando lo mencionado anteriormente, 01:08:30

la condición de disparo más sencilla será la de cruzar un determinado nivel de tensión, ya sea de 01:08:38

subida y o de bajada. Este es el disparo por flanco característico de los osciloscopios en su 01:08:43

funcionamiento por defecto y cuyo esquemático tenemos en esta transparencia. En la animación 01:08:49

que aparece en esta otra transparencia, podemos ver el funcionamiento de este disparo por 01:08:57

flanco. En este caso, el nivel de trigger, la línea naranja que se desplaza en la simulación, 01:09:01

nos permite sincronizarnos con la señal y realizar las capturas de la misma. Moviendo 01:09:07

el nivel de disparo arriba y abajo en la pantalla, podemos sincronizar nuestra captura a un determinado 01:09:13

nivel de la señal de entrada y con una determinada condición. El cursor naranja, que aparece 01:09:18

en la pantalla en los 0 segundos, nos indica ese instante, el instante 0, el instante de disparo 01:09:26

cuando se cumple la condición de disparo y desde el cual medimos los tiempos. Un aspecto fundamental 01:09:32

de disparo de un osciloscopio digital es su modo de funcionamiento, el modo automático o auto versus 01:09:40

el modo normal o triggered. En el modo de funcionamiento automático o auto, si recordamos 01:09:46

la transparencia de la memoria circular, si la condición de disparo no ha ocurrido y la memoria 01:09:53

se ha llenado, el osciloscopio presentará en pantalla las muestras capturadas. En el modo 01:09:59

normal o modo trigger de funcionamiento, el osciloscopio únicamente presentará muestras si 01:10:04

la condición de disparo aparece. En el ejemplo que tenemos en pantalla, pensemos en un nivel de 01:10:11

disparo superior al nivel de la señal, la línea naranja que tenemos en la parte de la izquierda. 01:10:17

Con un disparo normal o trigger, al estar en la condición de disparo fuera de las muestras, no se presentará ninguna señal en pantalla. 01:10:23

Este es el ejemplo de la derecha 01:10:34

En el modo auto, el modo de la izquierda, podemos sin embargo ver que hay señal presente 01:10:36

pero claramente la presentación en pantalla no será estable ya que no está relacionada con ninguna condición de disparo 01:10:42

sino con el tiempo que tarda el osciloscopio en llenar la memoria y presentar las muestras en la pantalla 01:10:48

La potencia de los osciloscopios digitales modernos reside en la gran variedad de disparos que permiten seleccionar 01:10:54

y por consiguiente la gran variedad de condiciones de captura que podemos definir 01:11:02

En el caso de nuestro osciloscopio, deberíamos distinguir entre disparos hardware y disparos software. Los disparos hardware son realizados por el propio hardware del equipo al ir capturando las muestras, siendo por consiguiente su principal ventaja que no nos afectan a la tasa de actualización. 01:11:06

Los disparos software, por su lado, nos ofrecen una mayor versatilidad en las condiciones o instante de captura, pero requieren un análisis de todas las muestras capturadas, de la memoria una vez rellenada, y por consiguiente nos impactan en la velocidad de actualización de nuestros osciloscopios. 01:11:22

Soluciones como la serie Infineon X de Keysight Technologies dispone de hardware acelerado 01:11:39

que potencia enormemente las capacidades y número de disparos hardware disponibles 01:11:46

minimizando a su vez el tiempo requerido para los disparos software 01:11:51

En la transparencia que tenemos en pantalla tenemos el ejemplo de los disparos disponibles 01:11:55

en un osciloscopio Infineon MXR 01:12:00

Al lado izquierdo tenemos los disparos hardware y al lado derecho los disparos software 01:12:04

Otra de las opciones que nos puede ayudar a la hora de capturar nuestras señales para su visualización en el correcto instante que queremos es el disparo secuencial. 01:12:09

La creación de secuencias de condiciones de disparo que convenen distintos tipos de disparo, hardware, software o incluso distintos canales. 01:12:22

En el ejemplo que tenemos en pantalla, tenemos un ejemplo de este tipo de secuencia en el cual combinamos un disparo por tiempo de transición, 01:12:31

en el canal verde, canal 3, con una anchura de pulso en el canal amarillo, canal 1 de nuestro 01:12:39

osciloscopio. Una vez se da la primera condición, el equipo se arma y se espera la segunda condición 01:12:49

para presentar las muestras en pantalla. Este mismo ejemplo es el que se suele utilizar para 01:12:55

los disparos software, por ejemplo, en la cualificación de zonas o cualificación de 01:13:02

medidas. En este caso la diferencia reside en que la condición de disparo 01:13:06

inicial, condición hardware, un flanco de subida en el canal 3 como podemos ver 01:13:11

en esta transparencia, fuerza la captura de las muestras y una vez capturadas 01:13:15

todas las muestras el disparo software busca la condición definida dentro 01:13:20

de las muestras capturadas y en el caso de que se cumpla presentará la señal en 01:13:25

pantalla. Si no volvemos a hacer una nueva captura y volvemos a hacer un 01:13:29

análisis. Veamos a continuación una demostración de 01:13:34

todos estos conceptos, tanto de memoria, velocidad de actualización como de disparo y cómo 01:13:38

trabajar con ellos en un osciloscopio. Para esta demostración tenemos una señal 01:13:43

de reloj que nos está dando problemas en nuestro diseño y a la cual vamos a intentar 01:13:49

depurar utilizando las herramientas y las medidas avanzadas de nuestro osciloscopio 01:13:53

MXR de Keysight Technologies. Los osciloscopios MXR son osciloscopios muy 01:13:58

potentes que presentan capacidades avanzadas que nos van a ayudar muchísimo en la depuración 01:14:02

de la señal de reloj que tenemos en pantalla. 01:14:08

Lo primero que podemos ver es que nuestra señal de reloj parece bastante estable, entonces 01:14:10

lo que queremos ver es qué glitches posiblemente presenta dicha señal. 01:14:15

Para ello podemos empezar simplemente haciendo una medida, por ejemplo, de frecuencia de 01:14:19

nuestra señal. 01:14:23

Podemos ver que la señal presenta una frecuencia bastante estable, no parece que presente muchos 01:14:24

clichés, pero no sabemos cuáles son las posibles causas de problemas que tenemos. 01:14:29

Lo primero que he de decir es que nuestros osciloscopios, el osciloscopio MXR, presenta 01:14:34

velocidades de actualizaciones muy grandes, que pueden llegar a ser mayor de 200.000 formas 01:14:39

de onda por segundo. Estas capacidades de actualización tan grandes están pensadas 01:14:43

para minimizar el tiempo de actualización o maximizar la probabilidad de capturar fallos. 01:14:47

Sin embargo, las condiciones en las que estoy capturando ahora mismo son condiciones 01:14:54

similares a otros osciloscopios de velocidad de actualización más lentos, en torno a las miles 01:14:59

de formas de onda por segundo. Por ejemplo, en nuestro caso en concreto estamos capturando mil 01:15:04

formas de onda por segundo. El osciloscopio MXR en este caso presenta entre sus características 01:15:10

dos contadores físicos que nos permiten contabilizar o totalizar eventos. He cogido en el canal 2 y he 01:15:17

conectado la salida de disparo de mi propio osciloscopio a ver la velocidad 01:15:26

de actualización del mismo. Entonces directamente con el contador 01:15:30

activando en este caso el canal 2, podemos 01:15:33

ver la velocidad de actualización que tiene mi osciloscopio. En este caso 01:15:38

1000 formas de onda por segundo. La razón por la que he hecho esto 01:15:41

es para ver como la calidad del display y la probabilidad de capturar fallos 01:15:46

se ve infinitamente o muy grande afectada por la velocidad de actualización 01:15:49

del osciloscopio. ¿Cómo he reducido la velocidad de actualización del osciloscopio? La velocidad 01:15:54

de actualización del osciloscopio la he reducido utilizando el holof. El holof o la retención del 01:15:59

disparo es el tiempo que ha de esperar el osciloscopio entre un disparo y el siguiente 01:16:05

para presentar cualquier señal en pantalla. En nuestro caso y para la depuración de señales no 01:16:09

es lo idóneo, excepto si estamos trabajando por ejemplo con señales pulsadas, con trenes de pulsos 01:16:14

y lo que queremos es capturar dichos trenes de pulsos sin que se produzcan disparos en los distintos flancos de subida del tren de pulsos. 01:16:19

En ese caso, el holof puede ser una herramienta muy útil. 01:16:27

En nuestro caso, lo que queremos es depurar, lo que nos interesará es que el osciloscopio se actualice a su máxima velocidad. 01:16:30

Por tanto, vamos a minimizar el holof a su mínimo. 01:16:35

Directamente, al tener la máxima velocidad de actualización del osciloscopio, 01:16:40

en este caso en torno a 150.000 formas de onda por segundo, podemos ver que la calidad del display se ve mejorada, 01:16:44

la capacidad de ver las señales se ve mejorada y que por supuesto en la distinta escala de grises podemos ver esos glitches, 01:16:52

esas señales esporádicas que nos aparecen en la señal. 01:16:58

Esto es la capacidad de los osciloscopios de actualizar la forma de onda y que hablábamos de visualizar, capturar eventos y de ver las señales. 01:17:02

Una vez tenemos esta señal puesta siempre en pantalla, podemos hacer nuestro análisis, intentar depurar y ver cada cuánto ocurre el glitch, el pulso más pequeño que tenemos aquí, para ver cuáles son las posibles causas del mismo. 01:17:09

Para ello, podemos hacer distintas cosas. Por ejemplo, los osciloscopios MXR nos ofrecen una característica única que se llama modo historia. 01:17:22

El modo de historia consiste, una vez hemos parado la adquisición, como acabo de hacer yo ahora mismo, 01:17:30

nos presentan los 1024 últimos segmentos, o las 1024 últimas capturas, para ver qué ha podido ocurrir. 01:17:35

De esta forma, si aparece cualquier evento esporádico en nuestra señal, podríamos tener la casualidad de capturarlo. 01:17:42

Podemos ir navegando por esos segmentos y a lo mejor en alguno de ellos tenemos suerte de capturar la señal. 01:17:48

Por ejemplo, aquí vemos algún evento extraño que hemos capturado posiblemente por este pulso reducido que ha aparecido aquí, como podemos ver. 01:17:54

Esto sería idóneo para capturar la señal. No es la herramienta más potente, pero nos permite, si aparece un evento aleatorio, alguna cosita aleatoria, poder intentar capturarla y verla de esa forma sin tener a ver de fin una condición de disparo. 01:18:04

Un poquito ver el pasado de nuestras señales. ¿Qué métodos más tenemos para poder capturar la señal? Uno de los métodos más utilizados es el disparo por visualización o el disparo visual o el disparo por zonas en pantalla. 01:18:21

Este disparo nos permite dispararnos por lo que vemos. Por ejemplo, podemos disparar por una zona en pantalla. Esta zona puede ser una zona que se cumpla, no se cumpla o cualquier cosa. 01:18:37

Y de esta forma conseguiríamos capturar el evento que estamos visualmente viendo en el osciloscopio. 01:18:50

Lo que podemos ver de esta condición es que, dada su potencia de análisis y todo esto, inmediatamente nos afecta a la velocidad de actualización de nuestro osciloscopio. 01:18:56

Eso es debido a porque se trata de un disparo software, concretamente el osciloscopio actúa de manera secuencial. 01:19:07

Lo que el osciloscopio hace es deformar hardware y con los flancos de subida captura la señal a su máxima velocidad de muestreo 01:19:13

y una vez capturada la señal procede a realizar ese análisis software sobre la señal capturada, 01:19:19

pues en este caso de zonas o puede ser de medidas, y únicamente presenta la señal en pantalla cuando esa medida o esa zona se cumple. 01:19:25

en este caso lo que se ve afectada es la velocidad de muestro 01:19:33

pero ya esta forma de captura nos permite 01:19:37

hacer medidas sobre la señal y hacer ciertas caracterizaciones 01:19:40

por ejemplo con esta señal 01:19:44

ya podríamos directamente ampliando la misma 01:19:46

hacer medidas por ejemplo de la anchura del pulso 01:19:49

y comparar la anchura del pulso 01:19:52

que nos está dando los problemas 01:19:55

inferior aproximadamente a unos 14 nanosegundos 01:19:56

con los pulsos que realmente nuestra señal está trabajando, que son pulsos de en torno a 33 nanosegundos. 01:19:59

¿Por qué he hecho esta medida? 01:20:09

Porque esta medida nos permitirá, por ejemplo, ahora utilizar alguna de las capacidades de disparo hardware de nuestro osciloscopio 01:20:11

para capturar con más velocidad de refresco nuestra señal. 01:20:18

Desactivamos el disparo software, en este caso borramos la zona y desactivamos el disparo software que estamos utilizando 01:20:22

y procedemos a utilizar uno de los disparos hardware que tenemos en nuestro equipo. 01:20:29

Por ejemplo, un disparo por glitch. 01:20:35

En este caso queremos un glitch que sea menor de esos 33 nanosegundos, 01:20:37

pero mayor de esos 14 nanosegundos. 01:20:41

Por ejemplo, un disparo por un glitch de 20 nanosegundos. 01:20:42

Podemos ver que el osciloscopio es capaz de dispararse y captura 01:20:48

y que la velocidad de actualización ahora del osciloscopio 01:20:52

está en torno a esas 100.000 formas de ondas por segundo. 01:20:54

Podemos sospechar, en las mismas condiciones que estábamos anteriormente, 01:20:58

estamos en velocidad de actualización de 150.000 Ft por segundo y aún hace 1.000 Ft por segundo, 01:21:03

que esta sea la probabilidad de ocurrencia de este glitch. 01:21:08

Pero podemos hacer eso con muchísimo más detalle. 01:21:13

Es decir, podemos ver la probabilidad de ocurrencia de este glitch con muchísimo más detalle 01:21:15

utilizando las capacidades de la memoria y de los propios filoscopios. 01:21:19

Por ejemplo, utilizando su memoria segmentada. La memoria segmentada lo que hace es optimizarnos la utilización de la memoria del osciloscopio y la presentación en pantalla de las muestras. Es decir, nos minimiza al máximo lo que es la velocidad de actualización. 01:21:24

no solo nos optimiza la utilización de la memoria 01:21:39

sino que al minimizarnos esta probabilidad 01:21:42

o sea, al minimizarnos esta velocidad de actualización 01:21:45

nos masiviza la probabilidad de capturar eventos 01:21:47

o en este caso, de contarlos 01:21:50

dada la condición de disparo que tenemos 01:21:52

podemos ir a nuestro menú de adquisición 01:21:54

y en lugar de hacer una adquisición en tiempo real 01:21:57

como la que nos pone aquí 01:22:00

podemos proceder a hacer una adquisición segmentada 01:22:01

definimos el número de segmentos que queremos capturar 01:22:04

1024 nos parece bien 01:22:07

y hacemos las capturas. 01:22:08

Podemos ver cada cuánto, el número de capturas que se han realizado, 01:22:13

1024 capturas, cuánto tiempo le ha llevado a realizar las 1024 capturas 01:22:17

y cada cuánto se ha producido la captura. 01:22:20

Esta es una forma mucho más potente de ver el evento, 01:22:25

de ver cada cuánto ocurre en nuestro evento. 01:22:32

Ahora podemos navegar por los distintos eventos, 01:22:34

Bien, directamente en el menú, bien directamente situándonos en el evento que nosotros queremos, podemos incluso ir mirando a través de ello, podemos hacer medidas, histogramas, máscaras de todos estos segmentos para ver o hacer distintas medidas sobre la señal que al final nos permitan depurar nuestro diseño. 01:22:36

Durante esta demostración hemos visto la importancia que tiene la visualización en el osciloscopio 01:23:01

la tasa de actualización del mismo, las capacidades de los distintos disparos 01:23:08

disparos avanzados que pueden ser hardware o software dependiendo de nuestras necesidades 01:23:12

y la distinta utilización de la memoria, por ejemplo 01:23:16