Ostsilloskoobi ribalaiuse digitaalsed rakendused
Kogemused näitavad, et ostsilloskoobi ribalaius peaks olema vähemalt 5 korda suurem kui testitava süsteemi kiireim digitaalne taktsagedus. Kui meie valitud ostsilloskoop vastab sellele kriteeriumile, suudab ostsilloskoop püüda testitava signaali 5. harmoonilist minimaalse signaali sumbumisega. Signaali 5. harmooniline on digitaalsignaali üldkuju määramisel väga oluline. Kuid kui on vaja kiirete servade täpseid mõõtmisi, ei võta see lihtne valem arvesse kiirelt tõusvates ja langevates servades sisalduvat tegelikku kõrgsageduslikku sisu.
Valem: fBW suurem kui 5xfclk või sellega võrdne
Ostsilloskoobi ribalaiuse täpsem määramine põhineb digitaalsignaali kõrgeimal sagedusel, mitte maksimaalsel taktsagedusel. Digitaalse signaali kõrgeim sagedus sõltub konstruktsiooni suurimast servakiirusest. Seetõttu määrame esmalt konstruktsiooni kiireimate signaalide tõusu- ja langusajad. Seda teavet saab tavaliselt projekteerimisel kasutatud seadmete avaldatud spetsifikatsioonidest.
Kasutage lihtsat valemit, et arvutada välja signaali maksimaalne "tegelik" sagedus. Dr Howard W. Johnson kirjutas sellel teemal raamatu "High-Speed Digital Design". Raamatus nimetab ta seda sageduskomponenti "põlve" sageduseks (fknee). Kõik kiired servad sisaldavad oma spektris lõpmatu arvu sageduskomponente, kuid on olemas käändepunkt (ehk "põlv"), millest kõrgemal on sageduskomponendid signaali kuju määramisel tähtsusetud. 2. samm: arvutage põlv
fknee=0.5/RT(10%-90%)fknee=0.4/RT(20%{7}}%)
Signaali puhul, mille tõusuaja karakteristikud on määratletud 10% kuni 90% läve järgi, võrdub põlvesagedus fknee 0,5 jagatuna signaali tõusuajaga. Signaali puhul, mille tõusuaja karakteristikud on määratletud 20% kuni 80% läviväärtusega, nagu tänapäeva seadme spetsifikatsioonides sageli juhtub, võrdub fknee 0,4 jagatuna signaali tõusuajaga. Kuid olge ettevaatlik, et mitte segi ajada signaali tõusuaega siin ostsilloskoobi tõusuaja spetsifikatsiooniga. See, millest me siin räägime, on signaali tegelik kiirus. Kolmas samm on selle signaali mõõtmiseks vajaliku ostsilloskoobi ribalaiuse määramine selle põhjal, kui täpselt peate mõõtma tõusu- ja langusaega. Tabelis 1 on näidatud seos ostsilloskoobi nõutava ribalaiuse ja fknee vahel Gaussi sageduskarakteristiku või maksimaalse tasase sageduskarakteristikuga ostsilloskoobi erinevate täpsusnõuete korral. Kuid pidage meeles, et enamik ostsilloskoope, mille ribalaiuse spetsifikatsioonid on 1 GHz ja alla selle, on tavaliselt Gaussi sagedusreaktsiooni tüüpi, samas kui ribalaiusega üle 1 GHz on tavaliselt maksimaalsed lamedad sageduskarakteristikud. Tabel 1. Koefitsiendid ostsilloskoobi vajaliku ribalaiuse arvutamiseks vajaliku täpsuse ja ostsilloskoobi sagedusreaktsiooni tüübi alusel. 3. samm: ostsilloskoobi ribalaiuse arvutamine
Selgitame seda lihtsa näite kaudu:
Et ostsilloskoobil oleks 500ps tõusuaja (10-90%) mõõtmisel õige Gaussi sageduskarakteristik, määrake vajalik minimaalne ribalaius; kui signaali tõusu/languse aeg on ligikaudu 500ps (määratletud 10% kuni 90% kriteeriumiga), siis signaali maksimaalne tegelik sageduskomponent fknee=(0,5/500ps)=1GHz
Kui tõusu- ja langusaja parameetrite mõõtmisel on lubatud 20% ajastusviga, piisab selle digitaalse mõõtmisrakenduse jaoks 1 GHz ribalaiusega ostsilloskoobist. Kuid kui ajastuse täpsus peab jääma 3% piiridesse, on parem kasutada 2 GHz ribalaiusega ostsilloskoopi.
Ajastustäpsus 20%: ostsilloskoobi ribalaius=1.0x1 GHz=1,0 GHz
3% ajastustäpsus: ostsilloskoobi ribalaius=1.9x1GHz=1.9GHz
