Primjena sklopova digitalnog elektroničkog osciloskopa i dizajn rješenja
Elektronički osciloskopi su instrumenti koje inženjeri često koriste u laboratorijima, tvornicama i na licu mjesta. Zapravo, elektronički osciloskopi su također proizvodi s najvećim obujmom prodaje i najvećim obujmom prodaje među elektroničkim ispitnim i mjernim instrumentima. Od kasnih 1930-ih do ranih 1940-ih, potaknut brzim razvojem tržišta televizijskog emitiranja i radarskog određivanja dometa, analogni elektronički osciloskop je u osnovi finaliziran i podijeljen u četiri dijela: okomito pojačanje, vodoravno skeniranje, sinkronizacija okidača i zaslon osciloskopske cijevi (CRT). . . Širina pojasa u stvarnom vremenu analognih elektroničkih osciloskopa dosegla je vrhunac od 1000MHz 1970-ih. S pojavom digitalne tehnologije i integriranih sklopova, analogni elektronički osciloskopi kojima su dominirale vakuumske cijevi i krugovi širokopojasnih pojačala postupno su zamijenjeni digitalnim elektroničkim osciloskopima počevši od 1980-ih. S eksplozivnim razvojem informacijske tehnologije i tržišta digitalnih komunikacija, propusnost digitalnih elektroničkih osciloskopa u stvarnom vremenu premašila je 1 GHz 1990-ih. U 2010-ima 21. stoljeća digitalni elektronički osciloskopi također su napravili korak naprijed, s propusnošću u stvarnom vremenu koja prelazi 10 GHz i ekvivalentnom propusnošću uzorkovanja koja doseže 100 GHz.
Struktura kruga digitalnog elektroničkog osciloskopa jednostavnija je od strukture analognog elektroničkog osciloskopa. Uglavnom se sastoji od četiri dijela: analogno-digitalni pretvarač (ADC), pohrana/procesor valnog oblika, digitalno-analogni pretvarač (DAC) i prikaz valnog oblika s tekućim kristalima (LCD). Analogni elektronički osciloskopi moraju imati širokopojasni odziv od prednjeg kraja ulaza signala do stražnjeg kraja prikaza valnog oblika. Međutim, digitalni elektronički osciloskopi trebaju samo prednji analogno-digitalni pretvarač kako bi imali isti širokopojasni odziv kao ulazni signal, a zatim se frekvencijski odziv različitih sklopova u skladu s tim smanjuje. Prema principu uzorkovanja, pod optimalnim uvjetima, frekvencija uzorkovanja jednaka je 2 puta najvišoj frekvenciji ulaznog analognog signala. Nakon što se digitalna informacija izlaza ADC-a filtrira i obradi od strane DAC-a, valni oblik ulaznog signala može se reproducirati. Očito, taktna frekvencija DAC-a može biti puno niža od frekvencije uzorkovanja ADC-a. Osim toga, kako bi se smanjili aliasing signali uzrokovani filtriranjem i obradom signala, stvarna frekvencija uzorkovanja koju koristi ADC digitalnog elektroničkog osciloskopa je 4 puta veća nego 2 puta najveća frekvencija analognog ulaznog signala.
Trenutno najviša razina frekvencije uzorkovanja ADC-a doseže 20 GHz, a rezolucija je 8 bita. Ako se koriste dva ADC-a s frekvencijom uzorkovanja od 20 GHz i superponiraju na vremenskoj osi, dobit će se ekvivalentna ADC funkcija s razlučivošću od 8 bita i frekvencijom uzorkovanja od 40 GHz. Drugim riječima, s ADC-om s frekvencijom uzorkovanja od 20 GHz, može se postići propusnost implementacije od 10 GHz, ali rezolucija je samo 8 bita. Ako je dopušteno smanjenje brzine uzorkovanja ADC-a, nije teško povećati razlučivost ADC-a. Na primjer, ADC s brzinom uzorkovanja od 1MHz može postići 28-bitnu rezoluciju. Digitalni elektronički osciloskopi s propusnošću u stvarnom vremenu većom od 100MHz u potpunosti usvajaju 8-bitnu rezoluciju. Kako bi se poboljšala rezolucija, višestruka uzorkovanja mogu biti prosječna, ali se vrijeme mjerenja također povećava u skladu s tim. Digitalni elektronički osciloskopi s propusnošću u stvarnom vremenu manjom od 100MHz mogu pružiti proizvode s razlučivostima od 8-bita, 10-bita i 16-bita ili više.
