Primjena i dizajnerska rješenja digitalnih elektronskih osciloskopa
Elektronski osciloskopi su instrumenti koje inženjeri naširoko koriste u laboratorijama, fabrikama i na licu mesta. U stvari, elektronski osciloskopi su takođe proizvodi sa najvećim obimom prodaje i najvećim obimom prodaje među elektronskim instrumentima za ispitivanje i merenje. Od kasnih 1930-ih do ranih 1940-ih, vođen brzim razvojem tržišta televizijskog emitiranja i radarskog raspona, analogni elektronski osciloskop je u osnovi finaliziran i podijeljen na četiri dijela: vertikalno pojačanje, horizontalno skeniranje, sinhronizacija okidača i zaslon osciloskopske cijevi (CRT) . . Propusni opseg u realnom vremenu analognih elektronskih osciloskopa dostigao je vrhunac od 1000MHz 1970-ih. Pojavom digitalne tehnologije i integrisanih kola, analogni elektronski osciloskopi kojima su dominirale vakuumske cevi i kola širokopojasnog pojačala postepeno su zamenjeni digitalnim elektronskim osciloskopima počevši od 1980-ih. Sa eksplozivnim razvojem informacionih tehnologija i tržišta digitalnih komunikacija, propusni opseg u realnom vremenu digitalnih elektronskih osciloskopa premašio je 1 GHz 1990-ih. Tokom 2010-ih godina 21. veka, digitalni elektronski osciloskopi su takođe napravili iskorak, sa propusnim opsegom u realnom vremenu koji prelazi 10 GHz i ekvivalentnim opsegom uzorkovanja koji je dostigao 100 GHz.
Struktura kola digitalnog elektronskog osciloskopa je jednostavnija od one kod analognog elektronskog osciloskopa. Uglavnom se sastoji od četiri dijela: analognog/digitalnog pretvarača (ADC), memorije/procesora valnog oblika, digitalno/analognog pretvarača (DAC) i prikaza valova s tekućim kristalima (LCD). Analogni elektronski osciloskopi moraju imati širokopojasni odziv od prednjeg kraja ulaznog signala do zadnjeg kraja prikaza talasnog oblika. Međutim, digitalnim elektronskim osciloskopima je potreban samo prednji analogno/digitalni pretvarač da bi imali isti širokopojasni odziv kao i ulazni signal, a zatim se frekvencijski odziv različitih kola u skladu s tim smanjuje. Prema principu uzorkovanja, pod optimalnim uslovima, frekvencija uzorkovanja je jednaka 2 puta najvišoj frekvenciji ulaznog analognog signala. Nakon što se digitalna informacija ADC-a filtrira i obradi od strane DAC-a, talasni oblik ulaznog signala može se reproducirati. Očigledno, frekvencija takta DAC-a može biti mnogo niža od frekvencije uzorkovanja ADC-a. Osim toga, kako bi se smanjili signali zalijevanja uzrokovani filtriranjem i obradom signala, stvarna frekvencija uzorkovanja koju koristi ADC digitalnog elektronskog osciloskopa je 4 puta veća nego 2 puta najveća frekvencija analognog ulaznog signala.
Trenutno, najviši nivo frekvencije uzorkovanja ADC-a dostiže 20GHz, a rezolucija je 8 bita. Ako se koriste dva ADC-a sa frekvencijom uzorkovanja od 20GHz i superponiraju na vremensku osu, dobiće se ekvivalentna ADC funkcija s rezolucijom od 8 bita i frekvencijom uzorkovanja od 40GHz. Drugim riječima, sa ADC-om sa frekvencijom uzorkovanja od 20GHz, implementacijski propusni opseg može se postići od 10GHz, ali rezolucija je samo 8 bita. Ako se dozvoli smanjenje brzine uzorkovanja ADC-a, nije teško povećati rezoluciju ADC-a. Na primjer, ADC sa brzinom uzorkovanja od 1MHz može postići 28-bitnu rezoluciju. Digitalni elektronski osciloskopi sa propusnim opsegom u realnom vremenu većim od 100MHz u potpunosti usvajaju 8-bitnu rezoluciju. Da bi se poboljšala rezolucija, višestruko uzorkovanje se može usredsrediti, ali se shodno tome povećava i vreme merenja. Digitalni elektronski osciloskopi sa propusnim opsegom u realnom vremenu manjim od 100MHz mogu pružiti proizvode sa rezolucijama od 8-bita, 10-bita i 16-bita ili više.
