Oskilloskoopin kaistanleveys Digitaaliset sovellukset
Kokemus kertoo, että oskilloskoopin kaistanleveyden tulisi olla vähintään viisi kertaa suurempi kuin testattavan järjestelmän nopein digitaalinen kellotaajuus. Jos valitsemme oskilloskoopin, joka täyttää tämän kriteerin, oskilloskooppi pystyy sieppaamaan testattavan signaalin viidennen harmonisen signaalin minimaalisella vaimennuksella. Signaalin viides harmoninen on tärkeä määritettäessä digitaalisen signaalin kokonaismuotoa. Tämä yksinkertainen kaava ei kuitenkaan ota huomioon todellisia korkeataajuisia komponentteja, jotka sisältyvät nopeasti nouseviin ja laskeviin reunoihin, jos vaaditaan tarkkoja mittauksia nopeista reunoista.
Kaava: fBW Suurempi tai yhtä suuri kuin 5xfclk
Tarkempi tapa määrittää oskilloskoopin kaistanleveys perustuu digitaalisessa signaalissa olevaan korkeimpaan taajuuteen maksimikellotaajuuden sijaan. Digitaalisen signaalin korkein taajuus riippuu siitä, mikä on suunnittelun nopein reunanopeus. Siksi meidän on ensin määritettävä suunnittelun nopeimpien signaalien nousu- ja laskuajat. Nämä tiedot saadaan yleensä suunnittelussa käytettyjen laitteiden julkaistuista teknisistä tiedoista.
Signaalin suurin "todellinen" taajuuskomponentti lasketaan yksinkertaisella kaavalla, ja tohtori Howard W. Johnson on kirjoittanut tästä aiheesta kirjan High Speed Digital Design. Tässä kirjassa hän viittaa tähän taajuuskomponenttiin "fpolvi"-taajuudella. Kaikkien nopeiden reunojen spektri sisältää äärettömän määrän taajuuskomponentteja, mutta on olemassa käännepiste (tai "polvi"), jonka yläpuolella taajuuskomponenteilla ei ole merkitystä signaalin muodon määrittämisessä. Vaihe 2: Laske polvi
polvi
Signaaleille, joiden nousuaika-ominaisuudet on määritelty 10% - 90% kynnyksellä, taivutustaajuus fknee on yhtä suuri kuin 0,5 jaettuna signaalin nousuajalla. Signaaleille, joiden nousuaikaominaisuudet on määritelty 20 % - 80 % kynnyksen mukaan (joka on tavallinen määritelmä nykypäivän laitespesifikaatioissa), fknee on yhtä suuri kuin 0,4 jaettuna signaalin nousuajalla. Mutta varo sekoittamasta signaalin nousuaikaa tässä oskilloskoopin nousuaikamäärityksessä; mistä puhumme tässä on signaalin todellinen reunanopeus. Kolmas vaihe on määrittää oskilloskoopin kaistanleveys, joka tarvitaan signaalin mittaamiseen, perustuen tarkkuustasoon, joka vaaditaan nousu- ja laskuaikojen mittaamiseen. Taulukossa 1 on esitetty oskilloskoopin kaistanleveys, joka tarvitaan fknee-arvoon verrattuna erilaisille tarkkuusvaatimuksille oskilloskoopeille, joissa on Gaussin taajuusvaste tai maksimi tasainen taajuusvaste. On kuitenkin muistettava, että useimmat oskilloskoopit, joiden kaistanleveys on 1 GHz tai vähemmän, ovat yleensä Gaussin oskilloskooppeja, kun taas ne, joiden kaistanleveys on suurempi kuin 1 GHz, ovat yleensä maksimitasotaajuusvastetyyppiä. Taulukko 1: Kertoimet oskilloskoopin vaaditun kaistanleveyden laskemiseksi vaaditun tarkkuuden ja oskilloskoopin taajuusvasteen tyypin perusteella Vaihe 3: Laske oskilloskoopin kaistanleveys
Käydään läpi yksinkertainen esimerkki:
Määritä vähimmäiskaistanleveys, joka tarvitaan oskilloskoopille, jolla on oikea Gaussin taajuusvaste, kun mitataan 500ps nousuaikaa (10-90%); jos signaalin nousu/pudotusaika on noin 500 ps (määritetty 10 % - 90 % kriteerillä), signaalin suurin todellinen taajuuskomponentti, fknee=(0,5/500 ps)=1 GHz
Jos nousu- ja laskuaikaparametreja mitattaessa sallitaan 20 % ajoitusvirhe, niin oskilloskooppi, jonka kaistanleveys on 1 GHz, olisi riittävä tähän digitaaliseen mittaussovellukseen. Jos ajoitustarkkuuden vaaditaan kuitenkin olevan 3 prosentin sisällä, oskilloskooppi, jonka kaistanleveys on 2 GHz, olisi parempi.
20 % ajoitustarkkuus: oskilloskoopin kaistanleveys=1.0x1 GHz=1,0 GHz
3 %:n ajoitustarkkuus: oskilloskoopin kaistanleveys=1.9x1GHz=1.9GHz
