Lățimea de bandă a osciloscopului Aplicații digitale
Experiența ne spune că lățimea de bandă a unui osciloscop ar trebui să fie de cel puțin cinci ori mai mare decât cea mai rapidă frecvență de ceas digitală a sistemului testat. Dacă selectăm un osciloscop care îndeplinește acest criteriu, atunci osciloscopul va putea capta armonica a 5-a a semnalului testat cu o atenuare minimă a semnalului. A 5-a armonică a semnalului este importantă în determinarea formei generale a semnalului digital. Cu toate acestea, această formulă simplă nu ține cont de componentele reale de înaltă frecvență conținute în muchiile de creștere și coborâre rapide dacă sunt necesare măsurători precise ale muchiilor de mare viteză.
Formula: fBW Mai mare sau egal cu 5xfclk
O modalitate mai precisă de a determina lățimea de bandă a unui osciloscop se bazează pe cea mai mare frecvență prezentă în semnalul digital, mai degrabă decât pe rata maximă de ceas. Cea mai mare frecvență a semnalului digital depinde de care este cea mai rapidă viteză de margine din proiectare. Prin urmare, trebuie mai întâi să determinăm timpii de creștere și de scădere a celor mai rapide semnale din proiectare. Aceste informații pot fi obținute de obicei din specificațiile publicate ale dispozitivelor utilizate în proiectare.
Componenta maximă de frecvență „reală” a semnalului este calculată folosind o formulă simplă, iar doctorul Howard W. Johnson a scris o carte pe această temă, High Speed Digital Design. În această carte, el se referă la această componentă de frecvență ca frecvență „fknee”. Spectrul tuturor marginilor rapide conține un număr infinit de componente de frecvență, dar există un punct de inflexiune (sau „genunchi”) deasupra căruia componentele de frecvență sunt irelevante în determinarea formei semnalului. Pasul 2: Calculați fknee
fgenunchi=0,5/RT(10%-90%) fgenunchi=0,4/RT(20%-80%)
Pentru semnalele cu caracteristici de timp de creștere definite de pragul de la 10% la 90%, frecvența de inflexiune fknee este egală cu 0,5 împărțit la timpul de creștere a semnalului. Pentru semnalele cu caracteristici de timp de creștere definite în conformitate cu pragul de la 20% la 80% (care este definiția obișnuită în specificațiile dispozitivului de astăzi), fknee este egal cu 0,4 împărțit la timpul de creștere a semnalului. Dar aveți grijă să nu confundați timpul de creștere a semnalului aici cu specificația timpului de creștere a osciloscopului; despre ce vorbim aici este viteza reală a marginii semnalului. Al treilea pas este determinarea lățimii de bandă a osciloscopului necesară pentru măsurarea semnalului pe baza nivelului de precizie necesar pentru măsurarea timpilor de creștere și de scădere. Tabelul 1 oferă lățimea de bandă necesară a osciloscopului față de fknee pentru diferite cerințe de precizie pentru osciloscoapele cu răspuns în frecvență gaussian sau răspuns în frecvență plat maxim. Trebuie reținut, totuși, că majoritatea osciloscoapelor cu specificații de lățime de bandă de 1 GHz și mai mici sunt de obicei gaussiene, în timp ce cele cu lățimi de bandă mai mari de 1 GHz sunt de obicei de tipul de răspuns în frecvență plat maxim. Tabelul 1: Coeficienți pentru calcularea lățimii de bandă necesare a unui osciloscop pe baza preciziei necesare și a tipului de răspuns în frecvență al osciloscopului Pasul 3: Calculați lățimea de bandă a osciloscopului
Să trecem printr-un exemplu simplu:
Determinați lățimea de bandă minimă necesară pentru un osciloscop care are un răspuns de frecvență Gaussian corect atunci când se măsoară timpul de creștere de 500ps (10-90%); dacă semnalul are un timp de creștere/cădere de aproximativ 500 ps (definit de criteriul 10% până la 90%), atunci componenta maximă de frecvență reală a semnalului, fknee=(0,5/500ps)=1 GHz
Dacă este permisă o eroare de sincronizare de 20% atunci când se efectuează măsurători ale parametrilor timpului de creștere și de cădere, atunci un osciloscop cu o lățime de bandă de 1GHz ar fi adecvat pentru această aplicație de măsurare digitală. Cu toate acestea, dacă se cere ca precizia de sincronizare să fie de 3%, atunci un osciloscop cu o lățime de bandă de 2 GHz ar fi mai bun.
20% precizie de sincronizare: lățimea de bandă a osciloscopului=1.0x1GHz=1.0GHz
Precizie de sincronizare de 3%: lățimea de bandă a osciloscopului=1.9x1GHz=1.9GHz
