Oszcilloszkóp sávszélességű digitális alkalmazások
A tapasztalat azt mutatja, hogy az oszcilloszkóp sávszélességének legalább 5-ször nagyobbnak kell lennie, mint a vizsgált rendszer leggyorsabb digitális órajele. Ha az általunk választott oszcilloszkóp megfelel ennek a kritériumnak, akkor az oszcilloszkóp minimális jelcsillapítás mellett képes befogni a vizsgált jel 5. harmonikusát. A jel 5. harmonikusa nagyon fontos a digitális jel általános alakjának meghatározásában. De ha a nagy sebességű élek pontos mérésére van szükség, ez az egyszerű képlet nem veszi figyelembe a gyorsan emelkedő és lefutó élekben található tényleges nagyfrekvenciás tartalmat.
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 a tervezés leggyorsabb élsebességétől függ. Ezért először meghatározzuk a tervezésben a leggyorsabb jelek felfutási és esési idejét. Ez az információ általában a tervezés során használt eszközök közzétett specifikációiból szerezhető be.
Használjon egyszerű képletet a jel maximális "valódi" frekvenciatartalmának kiszámításához. Dr. Howard W. Johnson írt egy könyvet "High-Speed Digital Design" erről a témáról. A könyvben ezt a frekvenciakomponenst "térd" frekvenciának (fknee) nevezi. Minden gyors él végtelen számú frekvenciakomponenst tartalmaz a spektrumában, de van egy inflexiós pont (vagy "térd"), amely felett a frekvenciakomponensek jelentéktelenek a jel alakjának meghatározásában. 2. lépés: Számítsa ki az fknee-t
térd=0.5/RT(10%-90%)fknee=0.4/RT(20%-80%)
Egy olyan jel esetében, amelynek emelkedési idejét az 10% és 90% közötti küszöbértéknek megfelelően határozták meg, az fknee térdfrekvencia 0,5 osztva a jel emelkedési idejével. Azon jelek esetében, amelyek felfutási idejét 20-80%-os küszöb határozza meg, ahogy az gyakran előfordul a mai készülékspecifikációkban, 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 az oszcilloszkóp sávszélességének meghatározása ennek a jelnek a méréséhez az alapján, hogy milyen pontosan kell mérni az emelkedési és esési időket. Az 1. táblázat bemutatja a szükséges oszcilloszkóp sávszélesség és fknee közötti összefüggést különböző pontossági követelmények mellett Gauss-frekvencia-válaszú vagy maximális lapos frekvencia-válaszú oszcilloszkóp esetén. De ne feledje, hogy a legtöbb 1 GHz-es és az alatti sávszélességű oszcilloszkóp általában Gauss-féle frekvenciaválasz-típus, míg az 1 GHz-nél nagyobb sávszélességű oszcilloszkópok általában maximális lapos frekvencia-válaszú típusok. 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
Magyarázzuk meg egy egyszerű példán keresztül:
Ahhoz, hogy az oszcilloszkóp megfelelő Gauss-frekvenciaválaszt kapjon 500ps emelkedési idő (10-90%) mérésekor, határozza meg a szükséges minimális sávszélességet; ha a jel felfutási/esési ideje körülbelül 500 ps (a 10% és 90% közötti kritérium határozza meg), akkor a jel maximális tényleges frekvenciakomponense fknee=(0,5/500ps)=1GHz
Ha 20%-os időzítési hiba megengedett az emelkedési és süllyedési időparaméterek mérése során, egy 1 GHz-es sávszélességű oszcilloszkóp elegendő ehhez a digitális mérési alkalmazáshoz. De ha az időzítés pontosságának 3%-on belül kell lennie, akkor jobb, ha 2 GHz-es sávszélességű oszcilloszkópot használ.
20%-os időzítési pontosság: oszcilloszkóp sávszélessége=1.0x1 GHz=1,0 GHz
3%-os időzítési pontosság: oszcilloszkóp sávszélesség=1.9x1GHz=1.9GHz
