Osiloskop Bant Genişliği Dijital Uygulamalar
Deneyimlerimiz bize osiloskobun bant genişliğinin, test edilen sistemin en hızlı dijital saat hızından en az 5 kat daha fazla olması gerektiğini söylüyor. Seçtiğimiz osiloskop bu kriteri karşılıyorsa, osiloskop test edilen sinyalin 5. harmoniği minimum sinyal zayıflamasıyla yakalayabilir. Bir sinyalin 5. harmoniği, dijital bir sinyalin genel şeklinin belirlenmesinde çok önemlidir. Ancak yüksek hızlı kenarların doğru ölçümleri gerekiyorsa, bu basit formül, hızlı yükselen ve düşen kenarlarda bulunan gerçek yüksek frekans içeriğini hesaba katmaz.
Formül: fBW Büyük veya eşit 5xfclk
Bir osiloskopun bant genişliğini belirlemenin daha doğru bir yolu, maksimum saat hızından ziyade dijital sinyalde mevcut olan en yüksek frekansa dayanmaktadır. Dijital sinyalin en yüksek frekansı, tasarımdaki en yüksek kenar hızına bağlıdır. Bu nedenle öncelikle tasarımdaki en hızlı sinyallerin yükseliş ve düşüş zamanlarını belirliyoruz. Bu bilgi genellikle tasarımda kullanılan cihazların yayınlanmış spesifikasyonlarından elde edilebilir.
Bir sinyalin maksimum "gerçek" frekans içeriğini hesaplamak için basit bir formül kullanın. Dr. Howard W. Johnson bu konuyla ilgili "Yüksek Hızlı Dijital Tasarım" adlı bir kitap yazdı. Kitapta bu frekans bileşenine "diz" frekansı (fknee) adını veriyor. Tüm hızlı kenarlar, spektrumlarında sonsuz sayıda frekans bileşeni içerir, ancak üzerinde frekans bileşenlerinin sinyalin şeklini belirlemede önemsiz olduğu bir bükülme noktası (veya "diz") vardır. Adım 2: fknee'yi hesaplayın
fknee=0.5/RT(10%-90%)fknee=0.4/RT(20%-80%)
Yükselme süresi özellikleri %10 ila %90 eşiğine göre tanımlanan bir sinyal için diz frekansı fknee, sinyalin yükselme süresine bölünen 0,5'e eşittir. Günümüzün cihaz spesifikasyonlarında sıklıkla olduğu gibi, yükselme süresi özellikleri %20 ila %80 eşiğiyle tanımlanan bir sinyal için fknee, sinyalin yükselme süresine bölünen 0,4'e eşittir. Ancak burada sinyal yükselme süresini osiloskopun yükselme süresi spesifikasyonuyla karıştırmamaya dikkat edin. Burada bahsettiğimiz gerçek sinyal kenar hızıdır. Üçüncü adım, yükseliş ve düşüş sürelerini ne kadar doğru ölçmeniz gerektiğine bağlı olarak bu sinyali ölçmek için gereken osiloskop bant genişliğini belirlemektir. Tablo 1, Gauss frekans yanıtına veya maksimum düz frekans yanıtına sahip bir osiloskop için çeşitli doğruluk gereksinimleri altında gerekli osiloskop bant genişliği ile fdiz arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Ancak, bant genişliği spesifikasyonları 1 GHz ve altında olan çoğu osiloskopun genellikle Gauss frekans yanıtı türleri olduğunu, bant genişliği 1 GHz'in üzerinde olanların ise genellikle maksimum düz frekans yanıt türleri olduğunu unutmayın. Tablo 1: Gerekli doğruluk ve osiloskop frekans tepkisi türüne göre bir osiloskobun gerekli bant genişliğini hesaplamaya yönelik katsayılar Adım 3: Osiloskop bant genişliğini hesaplayın
Basit bir örnekle açıklayalım:
Bir osiloskobun 500ps yükselme süresini (%10-90}) ölçerken doğru Gauss frekans tepkisine sahip olması için gereken minimum bant genişliğini belirleyin; sinyalin yükselme/düşme süresi yaklaşık 500ps'se (%10 ila %90 kriteriyle tanımlanır), bu durumda sinyalin maksimum gerçek frekans bileşeni fknee=(0,5/500ps)=1GHz
Yükselme ve düşme zamanı parametre ölçümleri yapılırken %20 zamanlama hatasına izin verilirse, bu dijital ölçüm uygulaması için 1 GHz bant genişliğine sahip bir osiloskop yeterli olacaktır. Ancak zamanlama doğruluğunun %3 dahilinde olması gerekiyorsa bant genişliği 2GHz olan bir osiloskop kullanmak daha iyidir.
%20 zamanlama doğruluğu: osiloskop bant genişliği=1.0x1GHz=1.0GHz
%3 zamanlama doğruluğu: osiloskop bant genişliği=1.9x1GHz=1.9GHz
