יישומים דיגיטליים של רוחב פס אוסילוסקופ
הניסיון אומר לנו שרוחב הפס של האוסילוסקופ צריך להיות לפחות פי 5 גדול מקצב השעון הדיגיטלי המהיר ביותר של המערכת הנבדקת. אם האוסילוסקופ שנבחר עומד בקריטריון זה, אזי האוסילוסקופ יכול ללכוד את ההרמוניה החמישית של האות הנבדק עם הנחתה מינימלית של האות. ההרמונית החמישית של אות חשובה מאוד בקביעת הצורה הכוללת של אות דיגיטלי. אבל אם נדרשות מדידות מדויקות של קצוות במהירות גבוהה, הנוסחה הפשוטה הזו לא לוקחת בחשבון את התוכן בפועל בתדר גבוה הכלול בקצוות עולים ויורדים במהירות.
נוסחה: fBW גדול או שווה ל-5xfclk
דרך מדויקת יותר לקבוע את רוחב הפס של אוסילוסקופ מבוססת על התדר הגבוה ביותר הקיים באות הדיגיטלי, ולא על קצב השעון המרבי. התדר הגבוה ביותר של אות דיגיטלי תלוי במהירות הקצה המהירה ביותר בעיצוב. לכן, אנו קובעים תחילה את זמני העלייה והירידה של האותות המהירים ביותר בתכנון. מידע זה ניתן בדרך כלל מהמפרטים המפורסמים של המכשירים המשמשים בתכנון.
השתמש בנוסחה פשוטה כדי לחשב את תוכן התדר ה"אמיתי" המקסימלי של אות. ד"ר הווארד וו. ג'ונסון כתב ספר "עיצוב דיגיטלי במהירות גבוהה" בנושא זה. בספר הוא מכנה את רכיב התדר הזה תדר ה"ברך" (fknee). כל הקצוות המהירים מכילים מספר אינסופי של רכיבי תדר בספקטרום שלהם, אך ישנה נקודת נטייה (או "ברך") שמעליה רכיבי התדר אינם משמעותיים בקביעת צורת האות. שלב 2: חשב את fknee
fknee=0.5/RT(10%-90%)fknee=0.4/RT(20%-80%)
עבור אות שמאפייני זמן העלייה שלו מוגדרים לפי הסף של 10% עד 90%, תדירות הברך fknee שווה ל-0.5 חלקי זמן העלייה של האות. עבור אות שמאפייני זמן העלייה שלו מוגדרים על ידי סף של 20% עד 80%, כפי שקורה לעתים קרובות במפרטי המכשיר של היום, fknee שווה ל-0.4 חלקי זמן העלייה של האות. אבל היזהר לא לבלבל את זמן עליית האות כאן עם מפרט זמן העלייה של האוסילוסקופ. מה שאנחנו מדברים עליו כאן הוא מהירות קצה האות בפועל. השלב השלישי הוא קביעת רוחב הפס של האוסילוסקופ הנדרש למדידת האות הזה על סמך מידת הדיוק שאתה צריך למדוד את זמני העלייה והירידה. טבלה 1 מציגה את הקשר בין רוחב הפס הנדרש של האוסילוסקופ ל-fknee תחת דרישות דיוק שונות עבור אוסילוסקופ עם תגובת תדר גאוסית או תגובת תדר שטוחה מקסימלית. אבל זכור שרוב האוסילוסקופים עם מפרט רוחב פס של 1GHz ומטה הם בדרך כלל סוגי תגובת תדר גאוסית, בעוד אלו עם רוחבי פס מעל 1GHz הם בדרך כלל סוגי תגובה בתדר שטוח מקסימלי. טבלה 1: מקדמים לחישוב רוחב הפס הנדרש של אוסילוסקופ על סמך הדיוק הנדרש וסוג תגובת תדר האוסילוסקופ שלב 3: חשב את רוחב הפס של האוסילוסקופ
בואו נסביר זאת באמצעות דוגמה פשוטה:
כדי שלאוסילוסקופ תהיה תגובת תדר גאוסית נכונה בעת מדידת זמן עלייה של 500ps (10-90%), קבע את רוחב הפס המינימלי הנדרש; אם לאות יש זמן עלייה/ירידה של כ-500ps (מוגדר על ידי הקריטריון של 10% עד 90%), אזי רכיב התדר בפועל המרבי של האות fknee=(0.5/500ps)=1GHz
אם מותרת שגיאת תזמון של 20% בעת ביצוע מדידות פרמטרים של זמן עלייה וירידה, אוסילוסקופ ברוחב פס של 1 GHz יספיק עבור יישום מדידה דיגיטלית זה. אבל אם דיוק התזמון נדרש להיות בטווח של 3%, עדיף להשתמש באוסילוסקופ ברוחב פס של 2GHz.
דיוק תזמון של 20%: רוחב פס של אוסצילוסקופ=1.0x1GHz=1.0GHz
דיוק תזמון של 3%: רוחב פס של אוסילוסקופ=1.9x1GHz=1.9GHz
