Приложение и дизайнерски решения за цифров електронен осцилоскоп
Електронните осцилоскопи са инструменти, широко използвани от инженерите в лаборатории, фабрики и на място. Всъщност електронните осцилоскопи също са продуктите с най-голям обем продажби и най-голям обем продажби сред електронните инструменти за тестване и измерване. От края на 30-те до началото на 40-те години на миналия век, воден от бързо развиващите се пазари на телевизионно излъчване и радарно измерване, аналоговият електронен осцилоскоп беше основно финализиран и разделен на четири части: вертикално усилване, хоризонтално сканиране, синхронизация на тригера и дисплей на осцилоскопна тръба (CRT). . . Честотната лента в реално време на аналоговите електронни осцилоскопи достигна връх от 1000MHz през 70-те години. С появата на цифровите технологии и интегралните схеми аналоговите електронни осцилоскопи, доминирани от вакуумни тръби и широколентови усилвателни схеми, постепенно бяха заменени от цифрови електронни осцилоскопи, започвайки през 80-те години. С експлозивното развитие на информационните технологии и пазарите на цифрови комуникации, честотната лента в реално време на цифровите електронни осцилоскопи надхвърли 1GHz през 90-те години. През 2010-те години на 21-ви век цифровите електронни осцилоскопи също направиха скок напред, с честотна лента в реално време над 10 GHz и еквивалентна честотна лента на семплиране, достигаща 100 GHz.
Структурата на веригата на цифров електронен осцилоскоп е по-проста от тази на аналогов електронен осцилоскоп. Състои се главно от четири части: аналогово-цифров преобразувател (ADC), памет/процесор за съхранение на формата на вълната, цифрово-аналогов преобразувател (DAC) и дисплей с форма на вълната с течни кристали (LCD). Аналоговите електронни осцилоскопи трябва да имат широколентов отговор от предния край на входния сигнал до задния край на дисплея на формата на вълната. Цифровите електронни осцилоскопи обаче се нуждаят само от предния аналогово/цифров преобразувател, за да имат същата широколентова реакция като входния сигнал, а след това честотната характеристика на различните вериги се намалява съответно. Съгласно принципа на дискретизация, при оптимални условия честотата на дискретизация е равна на 2 пъти най-високата честота на входния аналогов сигнал. След като изходната цифрова информация на ADC бъде филтрирана и обработена от DAC, формата на вълната на входния сигнал може да бъде възпроизведена. Очевидно тактовата честота на DAC може да бъде много по-ниска от честотата на дискретизация на ADC. Освен това, за да се намалят сигналите за псевдоним, причинени от филтрирането и обработката на сигнала, действителната честота на дискретизация, използвана от ADC на цифровия електронен осцилоскоп, е 4 пъти, а не 2 пъти най-високата честота на аналоговия входен сигнал.
Понастоящем най-високото ниво на семплираща честота на ADC достига 20 GHz, а разделителната способност е 8 бита. Ако се използват два ADC с честота на вземане на проби от 20 GHz и се наслагват върху времевата ос, ще се получи еквивалентна функция на ADC с разделителна способност 8 бита и честота на вземане на проби от 40 GHz. С други думи, с ADC със семплираща честота от 20 GHz може да се постигне честотна лента на изпълнение от 10 GHz, но разделителната способност е само 8 бита. Ако се позволи намаляване на честотата на дискретизация на ADC, не е трудно да се увеличи разделителната способност на ADC. Например, ADC с честота на дискретизация 1MHz може да постигне 28-битова разделителна способност. Цифровите електронни осцилоскопи с честотна лента в реално време над 100MHz напълно приемат 8-битова разделителна способност. За да се подобри разделителната способност, могат да бъдат усреднени множество проби, но времето за измерване също се увеличава съответно. Цифровите електронни осцилоскопи с честотна лента в реално време под 100MHz могат да предоставят продукти с разделителна способност от 8-bit, 10-bit и 16-bit или повече.
