Solucions d'aplicació i disseny de circuits d'oscil·loscopi electrònic digital
Els oscil·loscopis electrònics són instruments àmpliament utilitzats pels enginyers en laboratoris, fàbriques i in situ. De fet, els oscil·loscopis electrònics també són els productes amb el volum de vendes més gran i el volum de vendes més alt entre els instruments electrònics de prova i mesura. Des de finals de la dècada de 1930 fins a principis de la dècada de 1940, impulsat pel ràpid desenvolupament dels mercats de la transmissió de televisió i l'abast de radar, l'oscil·loscopi electrònic analògic es va finalitzar bàsicament i es va dividir en quatre parts: amplificació vertical, exploració horitzontal, sincronització de disparador i visualització del tub d'oscil·loscopi (CRT). . . L'ample de banda en temps real dels oscil·loscopis electrònics analògics va assolir un pic de 1000 MHz als anys setanta. Amb l'aparició de la tecnologia digital i els circuits integrats, els oscil·loscopis electrònics analògics dominats pels tubs de buit i els circuits amplificadors de banda ampla van ser gradualment substituïts per oscil·loscopis electrònics digitals a partir dels anys vuitanta. Amb el desenvolupament explosiu de les tecnologies de la informació i els mercats de la comunicació digital, l'ample de banda en temps real dels oscil·loscopis electrònics digitals va superar els 1GHz als anys noranta. A la dècada de 2010 del segle XXI, els oscil·loscopis electrònics digitals també han fet un salt endavant, amb una amplada de banda en temps real superior a 10 GHz i una amplada de banda de mostreig equivalent que arriba als 100 GHz.
L'estructura del circuit d'un oscil·loscopi electrònic digital és més senzilla que la d'un oscil·loscopi electrònic analògic. Consta principalment de quatre parts: convertidor analògic/digital (ADC), emmagatzematge/processador de formes d'ona, convertidor digital/analògic (DAC) i pantalla de forma d'ona de cristall líquid (LCD). Els oscil·loscopis electrònics analògics han de tenir una resposta de banda ampla des de l'extrem frontal d'entrada del senyal fins a la part posterior de la pantalla de forma d'ona. Tanmateix, els oscil·loscopis electrònics digitals només necessiten que el convertidor analògic/digital frontal tingui la mateixa resposta de banda ampla que el senyal d'entrada i, a continuació, la resposta de freqüència de diversos circuits es redueix en conseqüència. Segons el principi de mostreig, en condicions òptimes, la freqüència de mostreig és igual a 2 vegades la freqüència més alta del senyal analògic d'entrada. Després que la informació digital de sortida de l'ADC sigui filtrada i processada pel DAC, es pot reproduir la forma d'ona del senyal d'entrada. Òbviament, la freqüència de rellotge DAC pot ser molt inferior a la freqüència de mostreig ADC. A més, per tal de reduir els senyals d'àlies causats pel filtratge i processament del senyal, la freqüència de mostreig real utilitzada per l'ADC de l'oscil·loscopi electrònic digital és 4 vegades més que 2 vegades la freqüència més alta del senyal d'entrada analògic.
Actualment, la freqüència de mostreig ADC de nivell més alt arriba als 20 GHz i la resolució és de 8 bits. Si s'utilitzen dos ADC amb una freqüència de mostreig de 20GHz i se superposen a l'eix del temps, s'obtindrà una funció ADC equivalent amb una resolució de 8 bits i una freqüència de mostreig de 40GHz. En altres paraules, amb un ADC amb una freqüència de mostreig de 20 GHz, es pot aconseguir una amplada de banda d'implementació de 10 GHz, però la resolució és de només 8 bits. Si es permet reduir la freqüència de mostreig de l'ADC, no és difícil augmentar la resolució de l'ADC. Per exemple, un ADC amb una freqüència de mostreig d'1 MHz pot aconseguir una resolució de 28-bits. Els oscil·loscopis electrònics digitals amb una amplada de banda en temps real de més de 100 MHz adopten completament una resolució de 8-bits. Per tal de millorar la resolució, es poden promediar múltiples mostrejos, però el temps de mesura també augmenta en conseqüència. Els oscil·loscopis electrònics digitals amb una amplada de banda en temps real inferior a 100 MHz poden proporcionar productes amb resolucions de 8-bit, 10-bit i 16-bit o més.
