Oskilloskoopin kaistanleveyden digitaaliset sovellukset
Kokemus kertoo, että oskilloskoopin kaistanleveyden tulisi olla vähintään 5 kertaa suurempi kuin testattavan järjestelmän nopein digitaalinen kellotaajuus. Jos valitsemamme oskilloskooppi täyttää tämän kriteerin, oskilloskooppi voi siepata testattavan signaalin viidennen harmonisen signaalin minimaalisella vaimennuksella. Signaalin viides harmoninen on erittäin tärkeä määritettäessä digitaalisen signaalin kokonaismuotoa. Mutta jos tarvitaan tarkkoja mittauksia nopeista reunoista, tämä yksinkertainen kaava ei ota huomioon todellista korkeataajuista sisältöä, joka sisältyy nopeasti nouseviin ja laskeviin reunoihin.
Kaava: fBW Suurempi tai yhtä suuri kuin 5xfclk
Tarkempi tapa määrittää oskilloskoopin kaistanleveys perustuu digitaalisen signaalin korkeimpaan taajuuteen, ei maksimikellotaajuuteen. Digitaalisen signaalin korkein taajuus riippuu suunnittelun nopeimmasta reunanopeudesta. Siksi määritämme ensin suunnittelun nopeimpien signaalien nousu- ja laskuajat. Nämä tiedot saadaan yleensä suunnittelussa käytettyjen laitteiden julkaistuista teknisistä tiedoista.
Käytä yksinkertaista kaavaa signaalin suurimman "todellisen" taajuuden laskemiseen. Dr. Howard W. Johnson kirjoitti tästä aiheesta kirjan "High-Speed Digital Design". Kirjassa hän kutsuu tätä taajuuskomponenttia "polvi"-taajuudeksi (fknee). Kaikki nopeat reunat sisältävät äärettömän määrän taajuuskomponentteja spektrissään, mutta on olemassa käännepiste (tai "polvi"), jonka yläpuolella taajuuskomponentit ovat merkityksettömiä signaalin muodon määrittämisessä. Vaihe 2: Laske polvi
polvi
Signaalille, jonka nousuaikaominaisuudet on määritelty 10% - 90% kynnyksen mukaan, polvitaajuus fknee on yhtä suuri kuin 0,5 jaettuna signaalin nousuajalla. Signaalille, jonka nousuaikaominaisuudet määritellään 20-80 %:n kynnyksellä, kuten nykypäivän laitespesifikaatioissa usein tapahtuu, fknee on yhtä suuri kuin 0,4 jaettuna signaalin nousuajalla. Mutta varo sekoittamasta signaalin nousuaikaa tässä oskilloskoopin nousuaikamäärityksessä. Tässä puhumme signaalin todellisesta reunanopeudesta. Kolmas vaihe on määrittää tämän signaalin mittaamiseen tarvittava oskilloskoopin kaistanleveys sen perusteella, kuinka tarkasti sinun on mitattava nousu- ja laskuajat. Taulukossa 1 on esitetty oskilloskoopin vaaditun kaistanleveyden ja fknee:n välinen suhde eri tarkkuusvaatimuksissa oskilloskoopille, jossa on Gaussin taajuusvaste tai maksimi tasainen taajuusvaste. Muista kuitenkin, että useimmat oskilloskoopit, joiden kaistanleveysmääritykset ovat 1 GHz tai vähemmän, ovat yleensä Gaussin taajuusvastetyyppejä, kun taas oskilloskoopit, joiden kaistanleveys on yli 1 GHz, ovat yleensä maksimitasomaisia taajuusvastetyyppejä. Taulukko 1: Kertoimet oskilloskoopin vaaditun kaistanleveyden laskemiseksi vaaditun tarkkuuden ja oskilloskoopin taajuusvasteen tyypin perusteella Vaihe 3: Laske oskilloskoopin kaistanleveys
Selitetään se yksinkertaisella esimerkillä:
Jotta oskilloskoopilla olisi oikea Gaussin taajuusvaste, kun se mitataan 500ps nousuaikaa (10-90%), määritä vaadittava vähimmäiskaistanleveys. jos signaalin nousu/pudotusaika on noin 500 ps (määritetty 10 % - 90 % kriteerillä ), signaalin suurin todellinen taajuuskomponentti fknee=(0,5/500ps)=1GHz
Jos nousu- ja laskuaikaparametrimittauksia tehtäessä sallitaan 20 % ajoitusvirhe, oskilloskooppi, jonka kaistanleveys on 1 GHz, riittää tähän digitaaliseen mittaussovellukseen. Mutta jos ajoitustarkkuuden vaaditaan olevan 3 prosentin sisällä, on parempi käyttää oskilloskooppia, jonka kaistanleveys on 2 GHz.
20% ajoitustarkkuus: oskilloskoopin kaistanleveys=1.0x1GHz=1.0GHz
3 %:n ajoitustarkkuus: oskilloskoopin kaistanleveys=1.9x1GHz=1.9GHz
