Uporaba in oblikovalske rešitve digitalnega elektronskega osciloskopa
Elektronski osciloskopi so instrumenti, ki jih inženirji pogosto uporabljajo v laboratorijih, tovarnah in na kraju samem. Pravzaprav so elektronski osciloskopi tudi najbolj prodajni in prodajno najvišji izdelki med elektronskimi testnimi in merilnimi instrumenti. Od poznih 1930-ih do zgodnjih 1940-ih, ki so ga poganjali hitro razvijajoči se trgi televizijskega oddajanja in radarskega določanja razdalje, je bil analogni elektronski osciloskop v bistvu dokončan in razdeljen na štiri dele: navpično ojačanje, vodoravno skeniranje, sinhronizacijo sprožilcev in zaslon osciloskopske cevi (CRT). . . Realnočasovna pasovna širina analognih elektronskih osciloskopov je dosegla vrh 1000MHz v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. S pojavom digitalne tehnologije in integriranih vezij so analogne elektronske osciloskope, v katerih so prevladovale vakuumske cevi in širokopasovna ojačevalna vezja, postopoma zamenjali digitalni elektronski osciloskopi, ki so se začeli v osemdesetih letih prejšnjega stoletja. Z eksplozivnim razvojem informacijske tehnologije in digitalnih komunikacijskih trgov je pasovna širina digitalnih elektronskih osciloskopov v realnem času v devetdesetih letih prejšnjega stoletja presegla 1 GHz. V 2010-ih 21. stoletja so tudi digitalni elektronski osciloskopi naredili korak naprej, saj je pasovna širina v realnem času presegla 10 GHz, ekvivalentna pasovna širina vzorčenja pa je dosegla 100 GHz.
Struktura vezja digitalnega elektronskega osciloskopa je preprostejša od strukture analognega elektronskega osciloskopa. V glavnem je sestavljen iz štirih delov: analogno-digitalni pretvornik (ADC), pomnilnik/procesor valovne oblike, digitalno-analogni pretvornik (DAC) in zaslon valovne oblike s tekočimi kristali (LCD). Analogni elektronski osciloskopi morajo imeti širokopasovni odziv od sprednje strani vhodnega signala do zadnje strani prikaza valovne oblike. Vendar digitalni elektronski osciloskopi potrebujejo samo sprednji analogno/digitalni pretvornik, da imajo enak širokopasovni odziv kot vhodni signal, nato pa se frekvenčni odziv različnih vezij ustrezno zmanjša. Po principu vzorčenja je v optimalnih pogojih frekvenca vzorčenja enaka 2-kratni najvišji frekvenci vhodnega analognega signala. Ko DAC filtrira in obdela digitalne informacije izhoda ADC, je mogoče reproducirati valovno obliko vhodnega signala. Očitno je lahko urna frekvenca DAC veliko nižja od frekvence vzorčenja ADC. Poleg tega je dejanska frekvenca vzorčenja, ki jo uporablja ADC digitalnega elektronskega osciloskopa, 4-kratna in ne 2-kratna najvišja frekvenca analognega vhodnega signala, da bi zmanjšali vzdevek signalov, ki ga povzročata filtriranje in obdelava signala.
Trenutno najvišja frekvenca vzorčenja ADC doseže 20 GHz, ločljivost pa je 8 bitov. Če uporabimo dva ADC s frekvenco vzorčenja 20 GHz in postavimo na časovno os, dobimo enakovredno funkcijo ADC z ločljivostjo 8 bitov in frekvenco vzorčenja 40 GHz. Z drugimi besedami, z ADC s frekvenco vzorčenja 20 GHz je mogoče doseči implementacijsko pasovno širino 10 GHz, vendar je ločljivost le 8 bitov. Če je dovoljeno zmanjšati hitrost vzorčenja ADC, ni težko povečati ločljivosti ADC. Na primer, ADC s frekvenco vzorčenja 1MHz lahko doseže 28-bitno ločljivost. Digitalni elektronski osciloskopi s pasovno širino v realnem času več kot 100 MHz v celoti sprejmejo 8-bitno ločljivost. Za izboljšanje ločljivosti je mogoče povprečiti večkratna vzorčenja, vendar se ustrezno poveča tudi čas merjenja. Digitalni elektronski osciloskopi s pasovno širino v realnem času, manjšo od 100MHz, lahko zagotovijo izdelke z ločljivostjo 8-bit, 10-bit in 16-bit ali več.
