Giải pháp thiết kế và ứng dụng mạch dao động điện tử kỹ thuật số
Máy hiện sóng điện tử là thiết bị được các kỹ sư sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm, nhà máy và tại chỗ. Trên thực tế, máy hiện sóng điện tử cũng là sản phẩm có doanh số bán ra lớn nhất và cao nhất trong số các dụng cụ đo lường, kiểm tra điện tử. Từ cuối những năm 1930 đến đầu những năm 1940, do thị trường phát sóng truyền hình và radar đang phát triển nhanh chóng, máy hiện sóng điện tử tương tự về cơ bản đã được hoàn thiện và chia thành bốn phần: khuếch đại dọc, quét ngang, đồng bộ hóa kích hoạt và hiển thị ống dao động (CRT). . . Băng thông thời gian thực của máy hiện sóng điện tử tương tự đạt đỉnh 1000 MHz vào những năm 1970. Với sự xuất hiện của công nghệ kỹ thuật số và mạch tích hợp, máy hiện sóng điện tử tương tự bị chi phối bởi ống chân không và mạch khuếch đại băng thông rộng dần dần được thay thế bằng máy hiện sóng điện tử kỹ thuật số bắt đầu từ những năm 1980. Với sự phát triển bùng nổ của công nghệ thông tin và thị trường truyền thông kỹ thuật số, băng thông thời gian thực của máy hiện sóng điện tử kỹ thuật số đã vượt quá 1GHz vào những năm 1990. Vào những năm 2010 của thế kỷ 21, máy hiện sóng điện tử kỹ thuật số cũng đã có bước nhảy vọt, với băng thông thời gian thực vượt quá 10GHz và băng thông lấy mẫu tương đương đạt tới 100GHz.
Cấu trúc mạch của máy hiện sóng điện tử kỹ thuật số đơn giản hơn cấu trúc mạch của máy hiện sóng điện tử tương tự. Nó chủ yếu bao gồm bốn phần: bộ chuyển đổi analog/kỹ thuật số (ADC), bộ lưu trữ/bộ xử lý dạng sóng, bộ chuyển đổi kỹ thuật số/analog (DAC) và màn hình dạng sóng tinh thể lỏng (LCD). Máy hiện sóng điện tử tương tự cần có phản hồi băng thông rộng từ mặt trước đầu vào tín hiệu đến mặt sau hiển thị dạng sóng. Tuy nhiên, máy hiện sóng điện tử kỹ thuật số chỉ cần bộ chuyển đổi analog/kỹ thuật số mặt trước có cùng phản hồi băng thông rộng như tín hiệu đầu vào, sau đó đáp ứng tần số của các mạch khác nhau sẽ giảm tương ứng. Theo nguyên lý lấy mẫu, trong điều kiện tối ưu, tần số lấy mẫu bằng 2 lần tần số cao nhất của tín hiệu analog đầu vào. Sau khi thông tin kỹ thuật số đầu ra ADC được lọc và xử lý bởi DAC, dạng sóng của tín hiệu đầu vào có thể được tái tạo. Rõ ràng, tần số xung nhịp của DAC có thể thấp hơn nhiều so với tần số lấy mẫu của ADC. Ngoài ra, để giảm tín hiệu răng cưa do lọc và xử lý tín hiệu, tần số lấy mẫu thực tế được ADC của máy hiện sóng điện tử kỹ thuật số sử dụng gấp 4 lần thay vì 2 lần tần số cao nhất của tín hiệu đầu vào analog.
Hiện tại, tần số lấy mẫu ADC mức cao nhất đạt 20GHz và độ phân giải là 8 bit. Nếu sử dụng hai ADC có tần số lấy mẫu là 20GHz và xếp chồng lên trục thời gian thì sẽ thu được hàm ADC tương đương với độ phân giải 8 bit và tần số lấy mẫu là 40GHz. Nói cách khác, với một ADC có tần số lấy mẫu là 20GHz, có thể đạt được băng thông triển khai là 10GHz, nhưng độ phân giải chỉ là 8 bit. Nếu cho phép giảm tốc độ lấy mẫu của ADC thì việc tăng độ phân giải của ADC không khó. Ví dụ: ADC có tốc độ lấy mẫu 1 MHz có thể đạt được độ phân giải bit 28-. Máy hiện sóng điện tử kỹ thuật số có băng thông thời gian thực lớn hơn 100 MHz hoàn toàn áp dụng 8-độ phân giải bit. Để cải thiện độ phân giải, có thể lấy trung bình nhiều lần lấy mẫu nhưng thời gian đo cũng tăng theo. Máy hiện sóng điện tử kỹ thuật số có băng thông thời gian thực dưới 100 MHz có thể cung cấp cho sản phẩm độ phân giải 8-bit, 10-bit và 16-bit trở lên.
