Digitalne aplikacije širine pojasa osciloskopa
Iskustvo nam govori da bi širina pojasa osciloskopa trebala biti najmanje 5 puta veća od najbržeg digitalnog takta sustava koji se testira. Ako osciloskop koji odaberemo zadovoljava ovaj kriterij, tada osciloskop može uhvatiti 5. harmonik signala koji se testira uz minimalno slabljenje signala. 5. harmonik signala vrlo je važan u određivanju ukupnog oblika digitalnog signala. Ali ako su potrebna točna mjerenja brzih rubova, ova jednostavna formula ne uzima u obzir stvarni visokofrekventni sadržaj sadržan u brzo rastućim i silaznim rubovima.
Formula: fBW Veće ili jednako 5xfclk
Precizniji način određivanja propusnosti osciloskopa temelji se na najvišoj frekvenciji prisutnoj u digitalnom signalu, a ne na maksimalnoj brzini takta. Najveća frekvencija digitalnog signala ovisi o najvećoj rubnoj brzini u dizajnu. Stoga prvo određujemo vremena porasta i pada najbržih signala u dizajnu. Te se informacije obično mogu dobiti iz objavljenih specifikacija uređaja korištenih u dizajnu.
Koristite jednostavnu formulu za izračun maksimalnog "stvarnog" frekvencijskog sadržaja signala. Dr. Howard W. Johnson napisao je knjigu "High-Speed Digital Design" o ovoj temi. U knjizi on ovu komponentu frekvencije naziva frekvencijom "koljena" (fknee). Svi brzi rubovi sadrže beskonačan broj frekvencijskih komponenti u svom spektru, ali postoji točka infleksije (ili "koljeno") iznad koje su frekvencijske komponente beznačajne u određivanju oblika signala. Korak 2: Izračunajte fkoljeno
fkoljeno=0.5/RT(10%-90%)fkoljeno=0.4/RT(20%-80%)
Za signal čije su karakteristike vremena porasta definirane prema pragu od 10% do 90%, frekvencija koljena fknee jednaka je 0,5 podijeljeno s vremenom porasta signala. Za signal čije su karakteristike vremena porasta definirane pragom od 20% do 80%, kao što je često slučaj u današnjim specifikacijama uređaja, fknee je jednako 0,4 podijeljeno s vremenom porasta signala. Ali pazite da ovdje ne pomiješate vrijeme porasta signala sa specifikacijom vremena porasta osciloskopa. Ovdje govorimo o stvarnoj brzini ruba signala. Treći korak je određivanje propusnosti osciloskopa potrebne za mjerenje ovog signala na temelju toga koliko točno trebate izmjeriti vremena porasta i pada. Tablica 1 prikazuje odnos između potrebne propusnosti osciloskopa i fknee pod različitim zahtjevima točnosti za osciloskop s Gaussovim frekvencijskim odzivom ili maksimalnim ravnim frekvencijskim odzivom. Ali imajte na umu da je većina osciloskopa sa specifikacijama širine pojasa od 1 GHz i nižim obično tipa Gaussovog frekvencijskog odziva, dok su oni s širinom pojasa preko 1 GHz obično tipa maksimalno ravnog frekvencijskog odziva. Tablica 1: Koeficijenti za izračun potrebne propusnosti osciloskopa na temelju potrebne točnosti i vrste frekvencijskog odziva osciloskopa Korak 3: Izračunajte propusnost osciloskopa
Objasnimo to kroz jednostavan primjer:
Kako bi osciloskop imao ispravan Gaussov frekvencijski odziv pri mjerenju vremena porasta od 500ps (10-90%), odredite minimalnu potrebnu propusnost; ako signal ima vrijeme porasta/pada od približno 500 ps (definirano kriterijem od 10% do 90 %), tada je najveća stvarna frekvencijska komponenta signala fkoljeno=(0,5/500 ps)=1GHz
Ako je dopuštena pogreška vremena od 20% pri mjerenju vremenskih parametara porasta i pada, osciloskop s propusnim opsegom od 1 GHz bit će dovoljan za ovu aplikaciju digitalnog mjerenja. Ali ako se traži da vremenska točnost bude unutar 3%, bolje je koristiti osciloskop s propusnim opsegom od 2 GHz.
20% vremenska točnost: propusnost osciloskopa=1.0x1GHz=1.0GHz
3% vremenske točnosti: propusnost osciloskopa=1.9x1GHz=1.9GHz
