Băng thông của máy hiện sóng Ứng dụng kỹ thuật số
Kinh nghiệm cho chúng ta biết rằng băng thông của máy hiện sóng phải cao hơn ít nhất năm lần tốc độ xung nhịp kỹ thuật số nhanh nhất của hệ thống được thử nghiệm. Nếu chúng ta chọn một máy hiện sóng đáp ứng tiêu chí này thì máy hiện sóng sẽ có thể thu được sóng hài bậc 5 của tín hiệu đang được kiểm tra với độ suy giảm tín hiệu tối thiểu. Hài bậc 5 của tín hiệu rất quan trọng trong việc xác định hình dạng tổng thể của tín hiệu số. Tuy nhiên, công thức đơn giản này không tính đến các thành phần tần số cao thực tế có trong các cạnh tăng và giảm nhanh nếu yêu cầu đo chính xác các cạnh tốc độ cao.
Công thức: fBW Lớn hơn hoặc bằng 5xfclk
Cách chính xác hơn để xác định băng thông của máy hiện sóng là dựa trên tần số cao nhất có trong tín hiệu số, thay vì tốc độ xung nhịp tối đa. Tần số cao nhất của tín hiệu số phụ thuộc vào tốc độ cạnh nhanh nhất trong thiết kế. Vì vậy, trước tiên chúng ta cần xác định thời gian tăng giảm của tín hiệu nhanh nhất trong thiết kế. Thông tin này thường có thể được lấy từ thông số kỹ thuật đã công bố của thiết bị được sử dụng trong thiết kế.
Thành phần tần số "thực" tối đa của tín hiệu được tính bằng một công thức đơn giản và Tiến sĩ Howard W. Johnson đã viết một cuốn sách về chủ đề này, Thiết kế kỹ thuật số tốc độ cao. Trong cuốn sách này, ông gọi thành phần tần số này là tần số "fknee". Phổ của tất cả các cạnh nhanh chứa vô số thành phần tần số, nhưng có một điểm uốn (hoặc "đầu gối") mà trên đó các thành phần tần số không liên quan đến việc xác định hình dạng của tín hiệu. Bước 2: Tính fknee
fknee=0.5/RT(10%-90%) fknee=0.4/RT(20%{{7}%)
Đối với các tín hiệu có đặc tính thời gian tăng được xác định bởi ngưỡng 10% đến 90%, tần số uốn fknee bằng 0,5 chia cho thời gian tăng của tín hiệu. Đối với các tín hiệu có đặc tính thời gian tăng được xác định theo ngưỡng 20% đến 80% (là định nghĩa thông thường trong thông số kỹ thuật của thiết bị ngày nay), fknee bằng 0,4 chia cho thời gian tăng của tín hiệu. Nhưng hãy cẩn thận để không nhầm lẫn thời gian tăng tín hiệu ở đây với thông số thời gian tăng của máy hiện sóng; những gì chúng ta đang nói ở đây là tốc độ cạnh tín hiệu thực tế. Bước thứ ba là xác định băng thông dao động cần thiết để đo tín hiệu dựa trên mức độ chính xác cần thiết để đo thời gian tăng và giảm. Bảng 1 đưa ra băng thông máy hiện sóng cần thiết so với fknee đối với các yêu cầu về độ chính xác khác nhau đối với máy hiện sóng có đáp ứng tần số Gaussian hoặc đáp ứng tần số phẳng tối đa. Tuy nhiên, cần nhớ rằng hầu hết các máy hiện sóng có thông số kỹ thuật băng thông từ 1 GHz trở xuống thường là Gaussian, trong khi những máy có băng thông lớn hơn 1 GHz thường thuộc loại đáp ứng tần số phẳng tối đa. Bảng 1: Hệ số tính băng thông yêu cầu của máy hiện sóng dựa trên độ chính xác yêu cầu và loại đáp ứng tần số của máy hiện sóng Bước 3: Tính băng thông của máy hiện sóng
Hãy xem qua một ví dụ đơn giản:
Xác định băng thông tối thiểu cần thiết cho máy hiện sóng có đáp ứng tần số Gaussian chính xác khi đo thời gian tăng 500ps (10-90%); nếu tín hiệu có thời gian tăng/giảm khoảng 500ps (được xác định theo tiêu chí 10% đến 90%) thì thành phần tần số thực tối đa của tín hiệu, fknee=(0,5/500ps)=1 GHz
Nếu sai số thời gian được cho phép là 20% khi thực hiện các phép đo các tham số thời gian tăng và thời gian giảm thì máy hiện sóng có băng thông 1GHz sẽ phù hợp cho ứng dụng đo lường kỹ thuật số này. Tuy nhiên, nếu độ chính xác về thời gian được yêu cầu trong khoảng 3% thì máy hiện sóng có băng thông 2GHz sẽ tốt hơn.
Độ chính xác về thời gian 20%: băng thông dao động=1.0x1GHz=1.0GHz
Độ chính xác về thời gian 3%: băng thông dao động=1.9x1GHz=1.9GHz
