Честотна лента на осцилоскопа Цифрови приложения
Опитът ни казва, че честотната лента на един осцилоскоп трябва да бъде поне пет пъти по-висока от най-бързата цифрова тактова честота на тестваната система. Ако изберем осцилоскоп, който отговаря на този критерий, тогава осцилоскопът ще може да улови 5-тия хармоник на тествания сигнал с минимално затихване на сигнала. Петият хармоник на сигнала е важен за определяне на цялостната форма на цифровия сигнал. Въпреки това, тази проста формула не взема предвид действителните високочестотни компоненти, съдържащи се в бързо нарастващите и спадащи ръбове, ако са необходими точни измервания на високоскоростните ръбове.
Формула: fBW По-голямо или равно на 5xfclk
По-точен начин за определяне на честотната лента на осцилоскоп се основава на най-високата честота, присъстваща в цифровия сигнал, а не на максималната тактова честота. Най-високата честота на цифровия сигнал зависи от това каква е най-бързата скорост на ръба в дизайна. Следователно първо трябва да определим времената на нарастване и спадане на най-бързите сигнали в дизайна. Тази информация обикновено може да бъде получена от публикуваните спецификации на устройствата, използвани при проектирането.
Максималният "реален" честотен компонент на сигнала се изчислява с помощта на проста формула и д-р Хауърд У. Джонсън е написал книга по тази тема, High Speed Digital Design. В тази книга той нарича този честотен компонент като честота на "fknee". Спектърът на всички бързи фронтове съдържа безкраен брой честотни компоненти, но има точка на инфлексия (или "коляно"), над която честотните компоненти са без значение при определяне на формата на сигнала. Стъпка 2: Изчислете ffee
fknee=0.5/RT(10%-90%) fknee=0.4/RT(20%-80%)
За сигнали с характеристики на времето на нарастване, определени от прага от 10% до 90%, честотата на инфлексия fknee е равна на 0,5, разделена на времето на нарастване на сигнала. За сигнали с характеристики на времето на нарастване, определени според прага от 20% до 80% (което е обичайното определение в спецификациите на днешните устройства), fknee е равно на 0,4, разделено на времето на нарастване на сигнала. Но внимавайте да не объркате времето за нарастване на сигнала тук със спецификацията на времето за нарастване на осцилоскопа; това, за което говорим тук, е действителната скорост на сигнала. Третата стъпка е да се определи честотната лента на осцилоскопа, необходима за измерване на сигнала въз основа на нивото на точност, необходимо за измерване на времената на нарастване и спадане. Таблица 1 дава необходимата честотна лента на осцилоскопа спрямо fknee за различни изисквания за точност за осцилоскопи с Гаусова честотна характеристика или максимална равна честотна характеристика. Трябва да се помни обаче, че повечето осцилоскопи със спецификации на честотната лента от 1 GHz и по-ниски обикновено са гаусови, докато тези с честотна лента над 1 GHz обикновено са от тип максимална плоска честотна характеристика. Таблица 1: Коефициенти за изчисляване на необходимата честотна лента на осцилоскоп въз основа на изискваната точност и типа честотна характеристика на осцилоскопа Стъпка 3: Изчислете честотната лента на осцилоскопа
Нека преминем през един прост пример:
Определете минималната честотна лента, необходима за осцилоскоп, който има правилна Гаусова честотна характеристика при измерване на 500ps време на нарастване (10-90%); ако сигналът има време на нарастване/спад от приблизително 500ps (определено от критерия от 10% до 90%), тогава максималният реален честотен компонент на сигнала, fknee=(0,5/500ps)=1 GHz
Ако се допуска грешка във времето от 20% при извършване на измервания на параметрите за време на нарастване и време на спад, тогава осцилоскоп с честотна лента от 1 GHz би бил подходящ за това приложение за цифрово измерване. Въпреки това, ако се изисква точността на синхронизирането да бъде в рамките на 3%, тогава осцилоскоп с честотна лента от 2GHz би бил по-добър.
20% точност на времето: честотна лента на осцилоскоп=1.0x1GHz=1.0GHz
3% точност на синхронизацията: честотна лента на осцилоскоп=1.9x1GHz=1.9GHz
