Bandwidth aplikasi digital osiloskop
Pengalaman memberi tahu kita bahwa bandwidth osiloskop harus setidaknya lima kali lebih tinggi dari kecepatan jam digital tercepat dari sistem yang diuji. Jika kita memilih osiloskop yang memenuhi kriteria ini, maka osiloskop akan mampu menangkap harmonik ke-5 dari sinyal yang diuji dengan redaman sinyal minimal. Harmonik ke-5 dari sinyal penting dalam menentukan bentuk sinyal digital secara keseluruhan. Namun, rumus sederhana ini tidak memperhitungkan komponen frekuensi tinggi aktual yang terkandung dalam tepi naik dan turun cepat jika diperlukan pengukuran tepi berkecepatan tinggi yang akurat.
Rumus: fBW Lebih besar atau sama dengan 5xfclk
Cara yang lebih akurat untuk menentukan bandwidth osiloskop didasarkan pada frekuensi tertinggi yang ada dalam sinyal digital, bukan pada clock rate maksimum. Frekuensi tertinggi sinyal digital bergantung pada kecepatan tepi tercepat dalam desain. Oleh karena itu, pertama-tama kita perlu menentukan waktu naik dan turunnya sinyal tercepat dalam desain. Informasi ini biasanya dapat diperoleh dari spesifikasi perangkat yang digunakan dalam desain yang dipublikasikan.
Komponen frekuensi "nyata" maksimum dari sinyal dihitung menggunakan rumus sederhana, dan Dr Howard W. Johnson telah menulis buku tentang topik ini, High Speed Digital Design. Dalam bukunya, ia menyebut komponen frekuensi ini sebagai frekuensi "fknee". Spektrum semua fast edge mengandung komponen frekuensi yang jumlahnya tak terhingga, namun terdapat titik belok (atau "lutut") yang di atasnya komponen frekuensi tidak relevan dalam menentukan bentuk sinyal. Langkah 2: Hitung fknee
flutut=0.5/RT(10%-90%) flutut=0.4/RT(20%-80%)
Untuk sinyal dengan karakteristik waktu naik yang ditentukan oleh ambang batas 10% hingga 90%, frekuensi infleksi fknee sama dengan 0,5 dibagi waktu naik sinyal. Untuk sinyal dengan karakteristik waktu naik yang ditentukan berdasarkan ambang batas 20% hingga 80% (yang merupakan definisi umum dalam spesifikasi perangkat saat ini), fknee sama dengan 0,4 dibagi dengan waktu naik sinyal. Namun hati-hati jangan sampai bingung antara waktu naik sinyal di sini dengan spesifikasi waktu naik osiloskop; yang kita bicarakan di sini adalah kecepatan tepi sinyal sebenarnya. Langkah ketiga adalah menentukan bandwidth osiloskop yang diperlukan untuk mengukur sinyal berdasarkan tingkat akurasi yang diperlukan untuk mengukur waktu naik dan turun. Tabel 1 memberikan bandwidth osiloskop yang dibutuhkan versus fknee untuk berbagai persyaratan akurasi untuk osiloskop dengan respons frekuensi Gaussian atau respons frekuensi datar maksimum. Namun harus diingat bahwa sebagian besar osiloskop dengan spesifikasi bandwidth 1 GHz dan di bawahnya biasanya bersifat Gaussian, sedangkan osiloskop dengan bandwidth lebih besar dari 1 GHz biasanya berjenis respons frekuensi datar maksimum. Tabel 1: Koefisien penghitungan bandwidth yang dibutuhkan osiloskop berdasarkan keakuratan yang diperlukan dan jenis respons frekuensi osiloskop Langkah 3: Hitung bandwidth osiloskop
Mari kita lihat contoh sederhana:
Tentukan bandwidth minimum yang diperlukan untuk osiloskop yang memiliki respons frekuensi Gaussian yang benar ketika mengukur waktu naik 500ps (10-90%); jika sinyal mempunyai waktu naik/turun sekitar 500ps (ditentukan oleh kriteria 10% hingga 90%), maka komponen frekuensi nyata maksimum dari sinyal, fknee=(0,5/500ps)=1 GHz
Jika kesalahan waktu sebesar 20% diperbolehkan saat melakukan pengukuran parameter waktu naik dan waktu turun, maka osiloskop dengan bandwidth 1GHz akan memadai untuk aplikasi pengukuran digital ini. Namun, jika akurasi waktu diperlukan dalam 3%, maka osiloskop dengan bandwidth 2GHz akan lebih baik.
20% akurasi waktu: bandwidth osiloskop=1.0x1GHz=1.0GHz
Akurasi pengaturan waktu 3%: bandwidth osiloskop=1.9x1GHz=1.9GHz
