Ample de banda de l'oscil·loscopi Aplicacions digitals
L'experiència ens diu que l'amplada de banda d'un oscil·loscopi hauria de ser almenys cinc vegades superior a la velocitat de rellotge digital més ràpida del sistema que s'està provant. Si seleccionem un oscil·loscopi que compleixi aquest criteri, llavors l'oscil·loscopi serà capaç de capturar el 5è harmònic del senyal a prova amb una atenuació mínima del senyal. El 5è harmònic del senyal és important per determinar la forma general del senyal digital. Tanmateix, aquesta fórmula senzilla no té en compte els components d'alta freqüència reals continguts en les vores de pujada i baixada ràpides si es requereixen mesures precises de les vores d'alta velocitat.
Fórmula: fBW Major o igual a 5xfclk
Una manera més precisa de determinar l'ample de banda d'un oscil·loscopi es basa en la freqüència més alta present en el senyal digital, en lloc de la freqüència màxima de rellotge. La freqüència més alta del senyal digital depèn de quina sigui la velocitat de vora més ràpida del disseny. Per tant, primer hem de determinar els temps de pujada i baixada dels senyals més ràpids del disseny. Aquesta informació normalment es pot obtenir a partir de les especificacions publicades dels dispositius utilitzats en el disseny.
El màxim component de freqüència "real" del senyal es calcula mitjançant una fórmula senzilla, i el doctor Howard W. Johnson ha escrit un llibre sobre aquest tema, High Speed Digital Design. En aquest llibre, es refereix a aquest component de freqüència com a freqüència "fknee". L'espectre de totes les vores ràpides conté un nombre infinit de components de freqüència, però hi ha un punt d'inflexió (o "genoll") per sobre del qual els components de freqüència són irrellevants per determinar la forma del senyal. Pas 2: calculeu fknee
genoll=0,5/RT(10%-90%) genoll=0,4/RT(20%-80%)
Per als senyals amb característiques de temps de pujada definides pel llindar de l'10% al 90%, la freqüència d'inflexió fknee és igual a 0,5 dividida pel temps de pujada del senyal. Per als senyals amb característiques de temps de pujada definides segons el llindar del 20% al 80% (que és la definició habitual a les especificacions del dispositiu actuals), fknee és igual a 0,4 dividit pel temps de pujada del senyal. Però aneu amb compte de no confondre aquí el temps de pujada del senyal amb l'especificació del temps de pujada de l'oscil·loscopi; del que estem parlant aquí és la velocitat real de la vora del senyal. El tercer pas és determinar l'amplada de banda de l'oscil·loscopi necessària per mesurar el senyal en funció del nivell de precisió necessari per mesurar els temps de pujada i caiguda. La taula 1 ofereix l'amplada de banda de l'oscil·loscopi necessària en comparació amb fknee per a diversos requisits de precisió per als oscil·loscopis amb resposta de freqüència gaussiana o resposta de freqüència plana màxima. Cal recordar, però, que la majoria d'oscil·loscopis amb especificacions d'amplada de banda d'1 GHz i inferiors solen ser gaussians, mentre que els que tenen amplades de banda superiors a 1 GHz solen ser del tipus de resposta de freqüència plana màxima. Taula 1: Coeficients per calcular l'amplada de banda requerida d'un oscil·loscopi en funció de la precisió requerida i el tipus de resposta de freqüència de l'oscil·loscopi Pas 3: Calcular l'amplada de banda de l'oscil·loscopi
Passem per un exemple senzill:
Determineu l'amplada de banda mínima necessària per a un oscil·loscopi que tingui una resposta de freqüència gaussiana correcta quan es mesura un temps de pujada de 500ps (10-90%); si el senyal té un temps de pujada/descens d'aproximadament 500ps (definit pel criteri del 10% al 90%), aleshores la component de freqüència real màxima del senyal, fknee=(0,5/500ps)=1 GHz
Si es permet un error de temporització del 20% quan es fan mesures dels paràmetres de temps de pujada i de baixada, un oscil·loscopi amb una amplada de banda d'1 GHz seria adequat per a aquesta aplicació de mesura digital. Tanmateix, si cal que la precisió del temps estigui dins del 3%, seria millor un oscil·loscopi amb una amplada de banda de 2 GHz.
20% de precisió de temporització: amplada de banda de l'oscil·loscopi=1.0x1GHz=1,0GHz
Precisió de sincronització del 3%: amplada de banda de l'oscil·loscopi=1,9x1GHz=1,9GHz
