Digitalne aplikacije širine pojasa osciloskopa
Iskustvo nam govori da bi propusni opseg osciloskopa trebao biti najmanje 5 puta veći od najbržeg digitalnog takta sistema koji se testira. Ako osciloskop koji odaberemo ispunjava ovaj kriterij, tada osciloskop može uhvatiti 5. harmonik signala koji se testira uz minimalno slabljenje signala. 5. harmonik signala je vrlo važan u određivanju ukupnog oblika digitalnog signala. Ali ako su potrebna precizna mjerenja brzih rubova, ova jednostavna formula ne uzima u obzir stvarni sadržaj visoke frekvencije sadržan u brzo rastućim i opadajućim rubovima.
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 najbržoj brzini ruba u dizajnu. Stoga prvo određujemo vrijeme uspona i pada najbržih signala u dizajnu. Ove informacije se obično mogu dobiti iz objavljenih specifikacija uređaja koji se koriste u dizajnu.
Koristite jednostavnu formulu za izračunavanje maksimalnog "stvarnog" frekvencijskog sadržaja signala. Dr. Howard W. Johnson napisao je knjigu "High-Speed Digital Design" na ovu temu. U knjizi on ovu frekvencijsku komponentu naziva frekvencijom "kolena" (fknee). Sve brze ivice sadrže beskonačan broj frekvencijskih komponenti u svom spektru, ali postoji tačka pregiba (ili "koleno") iznad koje su frekvencijske komponente beznačajne u određivanju oblika signala. Korak 2: Izračunajte fknee
fknee=0.5/RT(10%-90%)fknee=0.4/RT(20%-80%)
Za signal čije su karakteristike vremena porasta definisane 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 definisane 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 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 koji je potreban za mjerenje ovog signala na osnovu toga koliko precizno trebate izmjeriti vrijeme uspona i pada. Tabela 1 prikazuje odnos između potrebne širine opsega osciloskopa i fkolena pod različitim zahtjevima za tačnost za osciloskop s Gausovim frekvencijskim odzivom ili maksimalnim ravnim frekvencijskim odzivom. Ali imajte na umu da je većina osciloskopa sa specifikacijama propusnog opsega od 1 GHz i niže obično Gausov tip frekvencijskog odziva, dok su oni sa propusnim opsegom preko 1 GHz obično tipovi maksimalnog ravnog frekvencijskog odziva. Tabela 1: Koeficijenti za izračunavanje potrebne propusnosti osciloskopa na osnovu tražene tačnosti i tipa frekventnog odziva osciloskopa Korak 3: Izračunajte propusni opseg osciloskopa
Objasnimo to kroz jednostavan primjer:
Da bi osciloskop imao ispravan Gausov frekventni odziv prilikom mjerenja vremena porasta od 500ps (10-90%), odredite minimalnu potrebnu širinu pojasa; 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)=1GHz
Ako je dozvoljena vremenska greška od 20% prilikom mjerenja parametara vremena porasta i pada, osciloskop sa propusnim opsegom od 1 GHz će biti dovoljan za ovu aplikaciju digitalnog mjerenja. Ali ako se traži da tačnost vremena bude unutar 3%, bolje je koristiti 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
