Pasovna širina osciloskopa Digitalne aplikacije
Izkušnje nam povedo, da mora biti pasovna širina osciloskopa vsaj petkrat večja od najhitrejšega digitalnega takta sistema, ki ga testiramo. Če izberemo osciloskop, ki ustreza temu kriteriju, bo osciloskop lahko zajel 5. harmonik testiranega signala z minimalnim slabljenjem signala. 5. harmonik signala je pomemben pri določanju celotne oblike digitalnega signala. Vendar pa ta preprosta formula ne upošteva dejanskih visokofrekvenčnih komponent v hitro naraščajočih in padajočih robovih, če so potrebne natančne meritve hitrih robov.
Formula: fBW Večje ali enako 5xfclk
Natančnejši način določanja pasovne širine osciloskopa temelji na najvišji frekvenci, ki je prisotna v digitalnem signalu, in ne na najvišjem taktu. Najvišja frekvenca digitalnega signala je odvisna od tega, kakšna je najvišja robna hitrost v zasnovi. Zato moramo najprej določiti čas vzpona in padca najhitrejših signalov v načrtu. Te informacije je običajno mogoče pridobiti iz objavljenih specifikacij naprav, uporabljenih pri načrtovanju.
Največja "realna" frekvenčna komponenta signala se izračuna z uporabo preproste formule in dr. Howard W. Johnson je o tej temi napisal knjigo, High Speed Digital Design. V tej knjigi to frekvenčno komponento imenuje frekvenca "fknee". Spekter vseh hitrih robov vsebuje neskončno število frekvenčnih komponent, vendar obstaja točka prevoja (ali "koleno"), nad katero so frekvenčne komponente nepomembne pri določanju oblike signala. 2. korak: Izračunajte fkoleno
fknee=0.5/RT(10%-90%) fknee=0}.4/RT(20%-80%)
Za signale z značilnostmi časa vzpona, opredeljenimi s pragom od 10% do 90%, je prevojna frekvenca fknee enaka 0,5, deljeno s časom vzpona signala. Za signale z značilnostmi časa vzpona, opredeljenimi v skladu s pragom od 20 % do 80 % (kar je običajna definicija v današnjih specifikacijah naprav), je fknee enako 0,4, deljeno s časom vzpona signala. Vendar pazite, da ne zamenjate časa vzpona signala s specifikacijo časa vzpona osciloskopa; tukaj govorimo o dejanski robni hitrosti signala. Tretji korak je določitev pasovne širine osciloskopa, ki je potrebna za merjenje signala na podlagi ravni natančnosti, potrebne za merjenje časov vzpona in padca. Tabela 1 prikazuje potrebno pasovno širino osciloskopa v primerjavi s fknee za različne zahteve glede natančnosti za osciloskope z Gaussovim frekvenčnim odzivom ali največjim ravnim frekvenčnim odzivom. Ne smemo pa pozabiti, da je večina osciloskopov s specifikacijami pasovne širine 1 GHz in manj običajno Gaussovih, medtem ko so tisti s pasovno širino, večjo od 1 GHz, običajno tipa največjega ravno frekvenčnega odziva. Tabela 1: Koeficienti za izračun zahtevane pasovne širine osciloskopa glede na zahtevano natančnost in vrsto frekvenčnega odziva osciloskopa 3. korak: Izračunajte pasovno širino osciloskopa
Oglejmo si preprost primer:
Določite najmanjšo pasovno širino, potrebno za osciloskop, ki ima pravilen Gaussov frekvenčni odziv pri merjenju časa vzpona 500ps (10-90%); če ima signal čas vzpona/padca približno 500 ps (opredeljen z merilom od 10 % do 90 %), potem je največja realna frekvenčna komponenta signala fknee=(0,5/500 ps)=1 GHz
Če je dovoljena časovna napaka 20 % pri meritvah parametrov časa vzpona in časa padca, bi bil osciloskop s pasovno širino 1 GHz primeren za to digitalno merilno aplikacijo. Če pa mora biti časovna natančnost znotraj 3 %, bi bil boljši osciloskop s pasovno širino 2 GHz.
20% časovna natančnost: pasovna širina osciloskopa=1.0x1GHz=1.0GHz
3-odstotna časovna natančnost: pasovna širina osciloskopa=1.9x1GHz=1.9GHz
