Az oszcilloszkóp sávszélessége Digitális alkalmazások
A tapasztalatok azt mutatják, hogy az oszcilloszkóp sávszélességének legalább ötször nagyobbnak kell lennie, mint a vizsgált rendszer leggyorsabb digitális órajele. Ha ennek a kritériumnak megfelelő oszcilloszkópot választunk, akkor az oszcilloszkóp minimális jelcsillapítás mellett képes lesz a vizsgált jel 5. harmonikusának rögzítésére. A jel 5. harmonikusa fontos a digitális jel általános alakjának meghatározásában. Ez az egyszerű képlet azonban nem veszi figyelembe a gyorsan emelkedő és lefutó élekben található tényleges nagyfrekvenciás komponenseket, ha a nagy sebességű élek pontos mérésére van szükség.
Képlet: fBW Nagyobb vagy egyenlő, mint 5xfclk
Az oszcilloszkóp sávszélességének pontosabb meghatározása a digitális jelben jelenlévő legmagasabb frekvencián alapul, nem pedig a maximális órajelen. A digitális jel legmagasabb frekvenciája attól függ, hogy mekkora a tervezés leggyorsabb élsebessége. Ezért először meg kell határoznunk a tervezésben a leggyorsabb jelek felfutási és esési idejét. Ez az információ általában a tervezés során használt eszközök közzétett specifikációiból szerezhető be.
A jel maximális "valódi" frekvenciakomponensét egy egyszerű képlet segítségével számítják ki, és Dr. Howard W. Johnson könyvet írt erről a témáról, a High Speed Digital Design címmel. Ebben a könyvben ezt a frekvenciakomponenst "fknee" frekvenciának nevezi. Az összes gyors él spektruma végtelen számú frekvenciakomponenst tartalmaz, de van egy inflexiós pont (vagy "térd"), amely felett a frekvenciakomponensek nem relevánsak a jel alakjának meghatározásában. 2. lépés: Számítsa ki az fknee-t
térd=0.5/RT(10%-90%) fknee=0.4/RT(20%-80%)
Az 10% és 90% közötti küszöbértékkel meghatározott felfutási idő karakterisztikájú jelek esetén az fknee inflexiós frekvencia 0,5 osztva a jel felfutási idejével. A 20% és 80% közötti küszöbértéknek megfelelően meghatározott emelkedési idő karakterisztikájú jelek esetében (ez a mai készülékspecifikációk szokásos definíciója) az fknee egyenlő 0,4 osztva a jel felfutási idejével. De ügyeljen arra, hogy ne keverje össze a jel felfutási idejét az oszcilloszkóp emelkedési idejének specifikációjával; amiről itt beszélünk, az a jel tényleges élsebessége. A harmadik lépés a jel méréséhez szükséges oszcilloszkóp sávszélesség meghatározása az emelkedési és esési idők méréséhez szükséges pontossági szint alapján. Az 1. táblázat megadja az oszcilloszkóp sávszélességét az fknee függvényében a Gauss-frekvencia-válaszú vagy maximális lapos frekvencia-válaszú oszcilloszkópok különböző pontossági követelményeihez. Emlékeztetni kell azonban arra, hogy a legtöbb 1 GHz-es vagy annál kisebb sávszélességű oszcilloszkóp általában Gauss-féle, míg az 1 GHz-nél nagyobb sávszélességű oszcilloszkópok általában a maximális lapos frekvencia-válasz típusúak. 1. táblázat: Egy oszcilloszkóp szükséges sávszélességének kiszámításához szükséges együtthatók a szükséges pontosság és az oszcilloszkóp frekvencia-válasz típusa alapján 3. lépés: Az oszcilloszkóp sávszélességének kiszámítása
Lássunk egy egyszerű példát:
Határozza meg a megfelelő Gauss-frekvencia-válaszú oszcilloszkóphoz szükséges minimális sávszélességet 500ps emelkedési idő (10-90%) mérésekor; ha a jel emelkedési/esési ideje körülbelül 500 ps (a 10% és 90% közötti kritérium határozza meg), akkor a jel maximális valós frekvenciakomponense, fknee=(0,5/500ps)=1 GHz
Ha 20%-os időzítési hiba megengedett a felfutási és esési idő paramétereinek mérése során, akkor ehhez a digitális mérési alkalmazáshoz egy 1 GHz-es sávszélességű oszcilloszkóp megfelelő lenne. Ha azonban az időzítés pontosságának 3%-on belül kell lennie, akkor egy 2 GHz-es sávszélességű oszcilloszkóp jobb lenne.
20%-os időzítési pontosság: oszcilloszkóp sávszélessége=1.0x1 GHz=1,0 GHz
3%-os időzítési pontosság: oszcilloszkóp sávszélessége=1.9x1GHz=1.9GHz
