Dijital elektronik osiloskop devresi uygulama ve tasarım çözümleri
Elektronik osiloskoplar mühendisler tarafından laboratuvarlarda, fabrikalarda ve şantiyelerde yaygın olarak kullanılan aletlerdir. Aslında elektronik osiloskoplar aynı zamanda elektronik test ve ölçüm cihazları arasında en büyük satış hacmine ve en yüksek satış hacmine sahip ürünlerdir. 1930'ların sonlarından 1940'ların başlarına kadar hızla gelişen televizyon yayıncılığı ve radar ölçüm pazarlarının etkisiyle analog elektronik osiloskop temel olarak tamamlandı ve dört parçaya bölündü: dikey amplifikasyon, yatay tarama, tetikleme senkronizasyonu ve osiloskop tüpü (CRT) ekranı . . Analog elektronik osiloskopların gerçek zamanlı bant genişliği 1970'lerde 1000 MHz'lik bir zirveye ulaştı. Dijital teknolojinin ve entegre devrelerin ortaya çıkmasıyla birlikte, vakum tüpleri ve geniş bant amplifikatör devrelerinin hakim olduğu analog elektronik osiloskopların yerini, 1980'lerden itibaren yavaş yavaş dijital elektronik osiloskoplar aldı. Bilgi teknolojisinin ve dijital iletişim pazarlarının patlayıcı gelişimiyle birlikte, dijital elektronik osiloskopların gerçek zamanlı bant genişliği 1990'larda 1 GHz'i aştı. 21. yüzyılın 2010'larında, dijital elektronik osiloskoplar da gerçek zamanlı bant genişliğinin 10 GHz'i aşması ve eşdeğer örnekleme bant genişliğinin 100 GHz'e ulaşmasıyla ileriye doğru bir sıçrama yaptı.
Dijital elektronik osiloskobun devre yapısı analog elektronik osiloskoptan daha basittir. Temel olarak dört bölümden oluşur: analog/dijital dönüştürücü (ADC), dalga biçimi depolama/işlemci, dijital/analog dönüştürücü (DAC) ve sıvı kristal (LCD) dalga biçimi ekranı. Analog elektronik osiloskopların, sinyal girişi ön ucundan dalga biçimi ekranının arka ucuna kadar geniş bant yanıtına sahip olması gerekir. Bununla birlikte, dijital elektronik osiloskoplar, giriş sinyaliyle aynı geniş bant tepkisine sahip olmak için yalnızca ön uç analog/dijital dönüştürücüye ihtiyaç duyar ve ardından çeşitli devrelerin frekans tepkisi buna göre azalır. Örnekleme prensibine göre, optimum koşullar altında örnekleme frekansı, giriş analog sinyalinin en yüksek frekansının 2 katına eşittir. ADC çıkışının dijital bilgileri DAC tarafından filtrelenip işlendikten sonra giriş sinyalinin dalga biçimi yeniden üretilebilir. Açıkçası, DAC saat frekansı ADC örnekleme frekansından çok daha düşük olabilir. Ek olarak, sinyal filtreleme ve işlemenin neden olduğu takma sinyalleri azaltmak için, dijital elektronik osiloskobun ADC'si tarafından kullanılan gerçek örnekleme frekansı, analog giriş sinyalinin en yüksek frekansının 2 katı yerine 4 katıdır.
Şu anda en yüksek seviye ADC örnekleme frekansı 20GHz'e ulaşıyor ve çözünürlük 8 bit. Örnekleme frekansı 20 GHz olan iki ADC kullanılırsa ve zaman eksenine bindirilirse, 8 bit çözünürlüklü ve 40 GHz örnekleme frekansına sahip eşdeğer bir ADC işlevi elde edilecektir. Başka bir deyişle, 20GHz örnekleme frekansına sahip bir ADC ile 10GHz'lik bir uygulama bant genişliği elde edilebilir, ancak çözünürlük yalnızca 8 bittir. ADC'nin örnekleme hızının azaltılmasına izin verilirse ADC'nin çözünürlüğünü arttırmak zor değildir. Örneğin, 1MHz örnekleme hızına sahip bir ADC, 28-bit çözünürlüğüne ulaşabilir. 100 MHz'den fazla gerçek zamanlı bant genişliğine sahip dijital elektronik osiloskoplar, 8-bit çözünürlüğünü tamamen benimser. Çözünürlüğü iyileştirmek için birden fazla örneklemenin ortalaması alınabilir ancak ölçüm süresi de buna göre artar. Gerçek zamanlı bant genişliği 100 MHz'den az olan dijital elektronik osiloskoplar, 8-bit, 10-bit ve 16-bit veya daha fazla çözünürlüğe sahip ürünler sağlayabilir.
