Osciloskopa joslas platuma digitālās lietojumprogrammas
Pieredze rāda, ka osciloskopa joslas platumam jābūt vismaz 5 reizes lielākam par pārbaudāmās sistēmas ātrāko digitālo takts frekvenci. Ja mūsu izvēlētais osciloskops atbilst šim kritērijam, tad osciloskops var uztvert pārbaudāmā signāla 5. harmoniku ar minimālu signāla vājināšanos. Signāla 5. harmonika ir ļoti svarīga, lai noteiktu digitālā signāla kopējo formu. Bet, ja ir nepieciešami precīzi ātrgaitas malu mērījumi, šī vienkāršā formula neņem vērā faktisko augstfrekvences saturu, ko satur strauji augošās un krītošās malas.
Formula: fBW lielāka vai vienāda ar 5xfclk
Precīzāks veids, kā noteikt osciloskopa joslas platumu, ir balstīts uz augstāko frekvenci, kas atrodas digitālajā signālā, nevis uz maksimālo takts frekvenci. Digitālā signāla augstākā frekvence ir atkarīga no konstrukcijas ātrākā malas ātruma. Tāpēc mēs vispirms nosakām ātrāko signālu pieauguma un krituma laikus dizainā. Šo informāciju parasti var iegūt no projektēšanā izmantoto ierīču publicētajām specifikācijām.
Izmantojiet vienkāršu formulu, lai aprēķinātu signāla maksimālo "reālo" frekvences saturu. Dr Hovards V. Džonsons par šo tēmu uzrakstīja grāmatu "Ātrgaitas digitālais dizains". Grāmatā viņš šo frekvences komponentu sauc par "ceļa" frekvenci (fknee). Visas ātrās malas savā spektrā satur bezgalīgu skaitu frekvenču komponentu, taču ir lēciena punkts (jeb "ceļgals"), virs kura frekvences komponentes ir nenozīmīgas signāla formas noteikšanā. 2. darbība: aprēķiniet ceļgalu
fcele=0.5/RT(10%-90%)fcele=0.4/RT(20%-80%)
Signālam, kura pieauguma laika raksturlielumi ir definēti saskaņā ar 10% līdz 90% slieksni, ceļa frekvence fknee ir vienāda ar 0,5, dalīta ar signāla pieauguma laiku. Signālam, kura pieauguma laika raksturlielumi ir definēti ar 20% līdz 80% slieksni, kā tas bieži notiek mūsdienu ierīces specifikācijās, fknee ir vienāds ar 0,4, dalīts ar signāla pieauguma laiku. Taču esiet uzmanīgi, lai nejauktu signāla pieauguma laiku ar osciloskopa pieauguma laika specifikāciju. Tas, par ko mēs šeit runājam, ir faktiskais signāla malas ātrums. Trešais solis ir noteikt osciloskopa joslas platumu, kas nepieciešams šī signāla mērīšanai, pamatojoties uz to, cik precīzi nepieciešams izmērīt pieauguma un krituma laiku. 1. tabulā parādīta saistība starp nepieciešamo osciloskopa joslas platumu un fknee saskaņā ar dažādām precizitātes prasībām osciloskopam ar Gausa frekvences reakciju vai maksimālo plakanās frekvences reakciju. Taču paturiet prātā, ka lielākā daļa osciloskopu, kuru joslas platuma specifikācijas ir 1 GHz un mazākas, parasti ir Gausa frekvenču reakcijas tipi, savukārt tie, kuru joslas platums pārsniedz 1 GHz, parasti ir maksimālās plakanās frekvences atbildes tipi. 1. tabula. Koeficienti osciloskopa nepieciešamās joslas platuma aprēķināšanai, pamatojoties uz nepieciešamo precizitāti un osciloskopa frekvences reakcijas veidu 3. darbība. Aprēķiniet osciloskopa joslas platumu
Paskaidrosim to, izmantojot vienkāršu piemēru:
Lai osciloskopam būtu pareiza Gausa frekvences reakcija, mērot 500ps pieauguma laiku (10-90%), nosakiet nepieciešamo minimālo joslas platumu; ja signāla pieauguma/krituma laiks ir aptuveni 500 ps (noteikts ar 10% līdz 90% kritēriju), tad signāla maksimālā faktiskā frekvences komponente fknee=(0,5/500ps)=1GHz
Ja, veicot kāpuma un krituma laika parametru mērījumus, ir pieļaujama 20% laika kļūda, šim digitālo mērījumu lietojumam pietiks ar osciloskopu ar joslas platumu 1 GHz. Bet, ja laika precizitātei ir jābūt 3% robežās, labāk ir izmantot osciloskopu ar joslas platumu 2 GHz.
20% laika precizitāte: osciloskopa joslas platums=1.0x1GHz=1.0GHz
3% laika precizitāte: osciloskopa joslas platums=1.9x1GHz=1.9GHz
