Aplikasi Digital Bandwidth Osiloskop
Pengalaman memberi tahu kita bahwa bandwidth osiloskop harus setidaknya 5 kali lebih besar dari kecepatan jam digital tercepat dari sistem yang diuji. Jika osiloskop yang kita pilih memenuhi kriteria ini, maka osiloskop dapat menangkap harmonik ke-5 dari sinyal yang diuji dengan redaman sinyal minimal. Harmonik ke-5 suatu sinyal sangat penting dalam menentukan bentuk sinyal digital secara keseluruhan. Namun jika diperlukan pengukuran yang akurat pada tepi berkecepatan tinggi, rumus sederhana ini tidak memperhitungkan kandungan frekuensi tinggi sebenarnya yang terdapat pada tepi yang naik dan turun dengan cepat.
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 kami menentukan waktu naik dan turunnya sinyal tercepat dalam desain. Informasi ini biasanya dapat diperoleh dari spesifikasi perangkat yang digunakan dalam desain yang dipublikasikan.
Gunakan rumus sederhana untuk menghitung kandungan frekuensi "nyata" maksimum suatu sinyal. Howard W. Johnson menulis buku "Desain Digital Berkecepatan Tinggi" tentang topik ini. Dalam bukunya, ia menyebut komponen frekuensi ini sebagai frekuensi “lutut” (fknee). Semua fast edge mengandung komponen frekuensi dalam jumlah tak terhingga dalam spektrumnya, namun terdapat titik belok (atau "lutut") yang di atasnya komponen frekuensi tidak signifikan dalam menentukan bentuk sinyal. Langkah 2: Hitung fknee
flutut=0.5/RT(10%-90%)flutut=0.4/RT(20%-80%)
Untuk sinyal yang karakteristik waktu naiknya ditentukan menurut ambang batas 10% hingga 90%, frekuensi lutut fknee sama dengan 0,5 dibagi dengan waktu naik sinyal. Untuk sinyal yang karakteristik waktu naiknya ditentukan oleh ambang batas 20% hingga 80%, seperti yang sering terjadi pada 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 ini berdasarkan seberapa akurat Anda perlu mengukur waktu naik dan turun. Tabel 1 menunjukkan hubungan antara bandwidth dan fknee osiloskop yang diperlukan berdasarkan berbagai persyaratan akurasi untuk osiloskop dengan respons frekuensi Gaussian atau respons frekuensi datar maksimum. Namun perlu diingat bahwa sebagian besar osiloskop dengan spesifikasi bandwidth 1GHz ke bawah biasanya merupakan tipe respons frekuensi Gaussian, sedangkan osiloskop dengan bandwidth lebih dari 1GHz biasanya merupakan tipe respons frekuensi datar maksimum. Tabel 1: Koefisien penghitungan bandwidth osiloskop yang diperlukan berdasarkan akurasi yang diperlukan dan jenis respons frekuensi osiloskop Langkah 3: Hitung bandwidth osiloskop
Mari kita jelaskan melalui contoh sederhana:
Agar osiloskop memiliki respons frekuensi Gaussian yang benar ketika mengukur waktu naik 500ps (10-90%), tentukan bandwidth minimum yang diperlukan; jika sinyal memiliki waktu naik/turun sekitar 500ps (ditentukan oleh kriteria 10% hingga 90%), maka komponen frekuensi aktual maksimum sinyal fknee=(0,5/500ps)=1GHz
Jika kesalahan waktu 20% diperbolehkan saat melakukan pengukuran parameter waktu naik dan turun, osiloskop dengan bandwidth 1 GHz sudah cukup untuk aplikasi pengukuran digital ini. Namun jika akurasi timing diperlukan dalam 3%, lebih baik menggunakan osiloskop dengan bandwidth 2GHz.
20% akurasi waktu: bandwidth osiloskop=1.0x1GHz=1.0GHz
Akurasi pengaturan waktu 3%: bandwidth osiloskop=1.9x1GHz=1.9GHz
