Aplicacions digitals d'ample de banda de l'oscil·loscopi
L'experiència ens diu que l'amplada de banda de l'oscil·loscopi hauria de ser almenys 5 vegades més gran que la velocitat de rellotge digital més ràpida del sistema que s'està provant. Si l'oscil·loscopi que escollim compleix aquest criteri, llavors l'oscil·loscopi pot capturar el 5è harmònic del senyal a prova amb una atenuació mínima del senyal. El 5è harmònic d'un senyal és molt important per determinar la forma global d'un senyal digital. Però si es requereixen mesures precises de les vores d'alta velocitat, aquesta fórmula senzilla no té en compte el contingut real d'alta freqüència contingut en les vores de pujada i baixada ràpides.
Fórmula: fBW Major o igual a 5xfclk
Una manera més precisa de determinar l'amplada 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 d'un senyal digital depèn de la velocitat de vora més ràpida del disseny. Per tant, primer determinem 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.
Utilitzeu una fórmula senzilla per calcular el contingut de freqüència "real" màxim d'un senyal. El doctor Howard W. Johnson va escriure un llibre "Disseny digital d'alta velocitat" sobre aquest tema. Al llibre, anomena aquest component de freqüència la freqüència "genoll" (fknee). Totes les vores ràpides contenen un nombre infinit de components de freqüència en el seu espectre, però hi ha un punt d'inflexió (o "genoll") per sobre del qual els components de freqüència són insignificants per determinar la forma del senyal. Pas 2: calculeu fknee
genoll=0,5/RT(10%-90%) genoll=0,4/RT(20%-80%)
Per a un senyal les característiques del temps de pujada del qual es defineixen segons el llindar de l'10% al 90%, la freqüència de genoll fknee és igual a 0,5 dividida pel temps de pujada del senyal. Per a un senyal les característiques del temps de pujada del qual es defineixen per un llindar del 20% al 80%, com sol passar 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. El 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 aquest senyal en funció de la precisió que necessiteu per mesurar els temps de pujada i caiguda. La taula 1 mostra la relació entre l'amplada de banda requerida de l'oscil·loscopi i el fknee sota diversos requisits de precisió per a un oscil·loscopi amb resposta de freqüència gaussiana o resposta de freqüència plana màxima. Però tingueu en compte que la majoria dels oscil·loscopis amb especificacions d'amplada de banda d'1 GHz o inferior solen ser tipus de resposta de freqüència gaussiana, mentre que els que tenen amplades de banda superiors a 1 GHz solen ser 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
Ho expliquem amb un exemple senzill:
Perquè un oscil·loscopi tingui una resposta de freqüència gaussiana correcta quan es mesura un temps de pujada de 500ps (10-90%), determineu l'amplada de banda mínima necessària; 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)=1GHz
Si es permet un error de temporització del 20% quan es fan mesures de paràmetres de temps de pujada i baixada, un oscil·loscopi amb una amplada de banda d'1 GHz serà suficient per a aquesta aplicació de mesura digital. Però si cal que la precisió del temps estigui dins del 3%, és millor utilitzar 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
