ในวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ออสซิโลสโคปเป็นเครื่องมือที่สำคัญในการแสดงผลและวิเคราะห์สัญญาณไฟฟ้า ตั้งแต่การแก้ไขปัญหาวงจรขนาดเล็กจนถึงการออกแบบระบบอิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่และซับซ้อน ออสซิโลสโคปสามารถให้ข้อมูลที่ละเอียดเกี่ยวกับลักษณะของคลื่นสัญญาณไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีโมเดลเครื่องออสซิโลสโคปหลายรุ่นให้เลือก การเลือกเครื่องที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานนั้นต้องอาศัยความเข้าใจในคุณสมบัติทางวิศวกรรมไฟฟ้าและปัจจัยอื่นๆ เพื่อการตัดสินใจที่ถูกต้อง

คุณลักษณะสำคัญที่ต้องพิจารณา

1.แบนด์วิดท์

แบนด์วิดท์เป็นพารามิเตอร์สำคัญที่สุดในการกำหนดความสามารถของออสซิลโลสโคปในการวัดความถี่สูงสุดที่สามารถตรวจจับได้ โดยต้องเลือกออสซิลโลสโคปที่มีแบนด์วิดท์ที่สูงกว่า หรือเท่ากับความถี่สูงสุดของสัญญาณที่ต้องการวัด โดยทั่วไปแบนด์วิดท์จะถูกกำหนดให้เป็นความถี่ที่แอมพลิจูดของสัญญาณลดลง 3 เดซิเบล (หรือประมาณ 70% ของค่าจริง)

การเลือกแบนด์วิดท์ที่เหมาะสม

ควรเลือกแบนด์วิดท์อย่างน้อย 5 เท่าของความถี่สูงสุดของสัญญาณที่ต้องการวัด เช่น หากต้องการวัดสัญญาณที่มีความถี่ 100 MHz ควรเลือกออสซิลโลสโคปที่มีแบนด์วิดท์อย่างน้อย 500 MHz หรือหากเป็นการใช้งาน RF ความถี่สูง แนะนำให้เลือกในช่วง GHz

ข้อควรคำนึงเกี่ยวกับแบนด์วิดท์

• สัญญาณรบกวน: ออสซิลโลสโคปที่มีแบนด์วิดท์สูงอาจสร้างสัญญาณรบกวนมากขึ้น ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อการวัดสัญญาณแอมพลิจูดต่ำ

• ราคา: ขนาดแบนด์วิดท์เป็นปัจจัยหลักที่กำหนดราคาของออสซิลโลสโคป

2.อัตราการสุ่มตัวอย่าง

อัตราการสุ่มตัวอย่างกำหนดจำนวนครั้งที่ออสซิลโลสโคปทำการสุ่มตัวอย่างจากสัญญาณอินพุต โดยการเลือกออสซิลโลสโคปที่มีอัตราการสุ่มตัวอย่างสูงจะช่วยให้สามารถจับสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงเร็วได้อย่างแม่นยำ ตามทฤษฎี Nyquist-Shannon การสุ่มตัวอย่างจะต้องมีอัตราอย่างน้อย 2 เท่าของความถี่สูงสุดของสัญญาณ เพื่อป้องกันการบิดเบี้ยวของสัญญาณ

อัตราการสุ่มตัวอย่างของออสซิลโลสโคปที่แนะนำ

แนวทางทั่วไปในการเลือกออสซิลโลสโคปที่มีอัตราการสุ่มตัวอย่างอย่างน้อย 5 ถึง 10 เท่าของความถี่สูงสุดของสัญญาณที่คุณกำลังวัด ตัวอย่าง สัญญาณ 100 MHz ต้องใช้ค่าอัตราการสุ่มตัวอย่างขั้นต่ำ 500 MS/s (เมกะแซมเปิลต่อวินาที) ซึ่งอาจจะเพียงพอ แต่ถ้าอัตราการสุ่มอยู่ที่ 1 GS/s (กิกะแซมเปิลต่อวินาที) ก็อาจจะดีกว่าเพื่อความแม่นยำที่สูงขึ้น แต่สำหรับสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงชั่วขณะ (High Transient) ที่รวดเร็ว หรือสัญญาณดิจิทัลความเร็วสูง อาจจำเป็นต้องใช้อัตราการสุ่มตัวอย่าง 5 GS/s หรือมากกว่า เป็นต้น

ประเภทการสุ่มตัวอย่าง

• สุ่มตัวอย่างแบบเรียลไทม์: ตรวจจับสัญญาณแบบเรียลไทม์ เหมาะสำหรับสัญญาณที่ไม่ซ้ำหรือสัญญาณแบบช็อตเดียว

• สุ่มตัวอย่างเวลาเสมือน: ใช้ในการวิเคราะห์สัญญาณที่เป็นห้วงเวลา โดยจะสร้างสัญญาณซ้ำจากการสุ่มตัวอย่างในระยะเวลาที่กำหนด

3.ขนาดของหน่วยความจำ

ขนาดความจุของหน่วยความจำที่กำหนดปริมาณข้อมูลที่ออสซิลโลสโคปสามารถจัดเก็บได้ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความยาวของรูปคลื่นที่ตรวจจับได้หรือกรอบเวลา (Time Frame) และรายละเอียดภายในช่วงเวลาที่กำหนด ขนาดความจุหรือความลึกของหน่วยความจำที่มากขึ้นนั้น จะเป็นประโยชน์ต่อการนำเข้าสัญญาณที่มีความยาวมากขึ้น และเพื่อการให้ได้ความละเอียดที่สูงขึ้นภายในกรอบเวลาที่กำหนด

ขนาดหน่วยความจำที่แนะนำ

• สัญญาณที่มีขนาดสั้น: สำหรับห้วงระยะสั้น ขนาด 1 Mpts (เมกะพอยต์) อาจจะเพียงพอ

• สัญญาณที่มีขนาดยาว: สำหรับการตรวจจับคลื่นที่ขยายมากขึ้นหรือการวิเคราะห์สัญญาณความถี่ต่ำ แนะนำให้ใช้ 10 Mpts หรือมากกว่า

• สัญญาณที่มีความเร็วสูง: อัตราการสุ่มตัวอย่างที่สูงต้องใช้หน่วยความจำที่มากขึ้นเพื่อหลีกเลี่ยงการตัดทอนของข้อมูล

ผลกระทบของขนาดหรือความลึกของหน่วยความจำไม่เพียงพอ

เมื่อความลึกของหน่วยความจำไม่เพียงพอ ออสซิลโลสโคปจะต้องลดอัตราการสุ่มตัวอย่าง ซึ่งอาจทำให้สูญเสียรายละเอียดในรูปคลื่นได้

4.จำนวนช่องสัญญาณ

ออสซิลโลสโคปเบื้องต้น ส่วนใหญ่จะมี 2 ช่องสัญญาณ ทำให้สามารถวัดสัญญาณสองสัญญาณพร้อมกันได้ อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานที่ซับซ้อนมากขึ้น จะมีรุ่นที่มี 4 ช่องสัญญาณขึ้นไป ซึ่งจะมีความยืดหยุ่นที่เพิ่มมากขึ้น ช่วยให้สามารถวิเคราะห์สัญญาณหลายสัญญาณภายในวงจรได้ เช่น สัญญาณอินพุตและเอาต์พุต เป็นต้น

คำแนะนำเกี่ยวกับช่องสัญญาณ

• สำหรับการใช้งานพื้นฐาน:  2 ช่องสัญญาณมักจะเพียงพอสำหรับการวัดแบบง่ายๆ

• สำหรับระบบที่ซับซ้อน : 4 ช่องสัญญาณช่วยให้สามารถเชื่อมโยงสัญญาณหลายสัญญาณได้ เช่น การวัดสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตหรือเส้นสัญญาณนาฬิกาหลายสัญญาณ

• สำหรับการดีบักสัญญาณผสมกัน: พิจารณาใช้ออสซิลโลสโคปสัญญาณผสม (MSO) หากคุณต้องการวิเคราะห์ทั้งสัญญาณแอนะล็อกและดิจิทัล เป็นต้น

ความสามารถในการทริกเกอร์: ฟังก์ชันทริกเกอร์ช่วยให้ออสซิลโลสโคปสามารถจับภาพเหตุการณ์เฉพาะภายในสัญญาณได้ เช่น ขอบสัญญาณที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง ความสามารถในการทริกเกอร์ขั้นสูง เช่น ทริกเกอร์ขอบ ทริกเกอร์ความกว้างพัลส์ และทริกเกอร์วิดีโอ ช่วยให้สามารถแยกและวิเคราะห์สัญญาณที่ซับซ้อนได้ ทำให้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการดีบักและการวิเคราะห์ความสมบูรณ์ของสัญญาณ

ประเภทของทริกเกอร์

• ทริกเกอร์ขอบ (Edge Trigger) สำหรับการตรวจจับขอบสัญญาณที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง

• ทริกเกอร์ความกว้างของพัลส์ (Pulse Width Trigger) สำหรับการจับสัญญาณที่มีความกว้างของพัลส์เฉพาะ

• ทริกเกอร์วิดีโอ (Video Trigger) สำหรับการออกแบบมาเพื่อวิเคราะห์สัญญาณวิดีโอ

• ทริกเกอร์โปรโตคอลแบบอนุกรม (Serial Protocol Trigger) สำหรับการเปิดใช้งานการถอดรหัสโปรโตคอล เช่น I2C, SPI หรือ CAN เป็นต้น

สรุปข้อควรพิจารณาในการใช้งานออสซิลโลสโคป

ออสซิลโลสโคปที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของสัญญาณที่กำลังวิเคราะห์สำหรับสัญญาณความถี่สูง เช่น ระบบโทรคมนาคมหรือเรดาร์ จำเป็นต้องเลือกออสซิลโลสโคปที่มีแบนด์วิดท์และอัตราการสุ่มตัวอย่างสูง สำหรับการออกแบบวงจรดิจิทัล นักออกแบบต้องการออสซิลโลสโคปที่มีหลายช่องสัญญาณและฟังก์ชันการทริกเกอร์ขั้นสูง เพื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์เวลาที่ซับซ้อนระหว่างสัญญาณดิจิทัล สำหรับการออกแบบวงจรดิจิทัล นักออกแบบต้องการออสซิลโลสโคปที่มีหลายช่องสัญญาณและฟังก์ชันการทริกเกอร์ขั้นสูง เพื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์เวลาที่ซับซ้อนระหว่างสัญญาณดิจิทัล

‍