Širina pojasa osciloskopa Digitalne aplikacije
Iskustvo nam govori da bi propusni opseg osciloskopa trebao biti najmanje pet puta veći od najbržeg digitalnog takta sistema koji se testira. Ako odaberemo osciloskop koji zadovoljava ovaj kriterij, tada će osciloskop moći uhvatiti 5. harmonik signala koji se testira uz minimalno slabljenje signala. 5. harmonik signala je važan u određivanju ukupnog oblika digitalnog signala. Međutim, ova jednostavna formula ne uzima u obzir stvarne visokofrekventne komponente sadržane u brzo rastućim i opadajućim rubovima ako su potrebna precizna mjerenja ivica velike brzine.
Formula: fBW veće ili jednako 5xfclk
Precizniji način određivanja propusnog opsega osciloskopa zasniva se na najvišoj frekvenciji prisutnoj u digitalnom signalu, a ne na maksimalnoj brzini takta. Najviša frekvencija digitalnog signala ovisi o tome koja je najveća brzina ruba u dizajnu. Stoga, prvo moramo odrediti vrijeme uspona i pada najbržih signala u dizajnu. Ove informacije se obično mogu dobiti iz objavljenih specifikacija uređaja koji se koriste u dizajnu.
Maksimalna "stvarna" frekvencijska komponenta signala se izračunava pomoću jednostavne formule, a dr Howard W. Johnson je napisao knjigu na ovu temu, High Speed Digital Design. U ovoj knjizi on ovu frekvencijsku komponentu naziva frekvencijom "fkolena". Spektar svih brzih rubova sadrži beskonačan broj frekvencijskih komponenti, ali postoji tačka pregiba (ili "koljeno") iznad koje su frekvencijske komponente irelevantne u određivanju oblika signala. Korak 2: Izračunajte fkoleno
fknee=0.5/RT(10%-90%) fknee=0.4/RT(20%-80%)
Za signale sa karakteristikama vremena porasta definisanim pragom od 10% do 90%, frekvencija infleksije fknee je jednaka 0,5 podijeljena s vremenom porasta signala. Za signale sa karakteristikama vremena porasta definisanim prema pragu od 20% do 80% (što je uobičajena definicija u današnjim specifikacijama uređaja), fknee je jednako 0,4 podijeljeno s vremenom porasta signala. Ali pazite da ovdje ne pobrkate vrijeme porasta signala sa specifikacijom vremena porasta osciloskopa; ono o čemu ovdje govorimo je stvarna brzina ruba signala. Treći korak je određivanje propusnog opsega osciloskopa potrebnog za mjerenje signala na osnovu nivoa tačnosti koji je potreban za mjerenje vremena uspona i pada. Tabela 1 daje potrebnu širinu pojasa osciloskopa u odnosu na fkoleno za različite zahtjeve za preciznošću za osciloskope sa Gausovim frekvencijskim odzivom ili maksimalnim ravnim frekvencijskim odzivom. Treba imati na umu, međutim, da je većina osciloskopa sa specifikacijama propusnog opsega od 1 GHz i ispod obično Gausova, dok su oni sa propusnim opsegom većim od 1 GHz obično tipa maksimalnog ravnog frekventnog odziva. Tabela 1: Koeficijenti za izračunavanje potrebne propusnosti osciloskopa na osnovu tražene tačnosti i vrste frekvencijskog odziva osciloskopa Korak 3: Izračunajte propusni opseg osciloskopa
Prođimo kroz jednostavan primjer:
Odredite minimalnu širinu pojasa potrebnu za osciloskop koji ima ispravan Gausov frekventni odziv pri mjerenju vremena porasta od 500ps (10-90%); ako signal ima vrijeme uspona/pada od približno 500ps (definirano kriterijem od 10% do 90%), tada je maksimalna stvarna frekvencijska komponenta signala, fknee=(0.5/500ps)=1 GHz
Ako je dozvoljena vremenska greška od 20% prilikom merenja parametara vremena porasta i vremena pada, tada bi za ovu aplikaciju digitalnog merenja bio adekvatan osciloskop sa propusnim opsegom od 1GHz. Međutim, ako se traži da tačnost vremena bude unutar 3%, tada bi bio bolji osciloskop sa propusnim opsegom od 2GHz.
20% tačnosti vremena: propusni opseg osciloskopa=1.0x1GHz=1.0GHz
3% tačnosti vremena: propusni opseg osciloskopa=1.9x1GHz=1.9GHz
