عرض النطاق الترددي للتطبيقات الرقمية الذبذبات

عرض النطاق الترددي للتطبيقات الرقمية الذبذبات

تخبرنا التجربة أن عرض النطاق الترددي لمرسمة الذبذبات يجب أن يكون أعلى بخمس مرات على الأقل من أسرع معدل ساعة رقمية للنظام قيد الاختبار. إذا اخترنا راسم الذبذبات الذي يلبي هذا المعيار، فسيكون راسم الذبذبات قادرًا على التقاط التوافقي الخامس للإشارة قيد الاختبار مع الحد الأدنى من توهين الإشارة. التوافقي الخامس للإشارة مهم في تحديد الشكل العام للإشارة الرقمية. ومع ذلك، فإن هذه الصيغة البسيطة لا تأخذ في الاعتبار المكونات الفعلية عالية التردد الموجودة في الحواف السريعة الارتفاع والهبوط إذا كانت هناك حاجة إلى قياسات دقيقة للحواف عالية السرعة.

الصيغة: fBW أكبر من أو يساوي 5xfclk

تعتمد الطريقة الأكثر دقة لتحديد عرض النطاق الترددي لمرسمة الذبذبات على أعلى تردد موجود في الإشارة الرقمية، بدلاً من الحد الأقصى لمعدل الساعة. يعتمد أعلى تردد للإشارة الرقمية على أسرع سرعة حافة في التصميم. لذلك، نحتاج أولاً إلى تحديد أوقات الصعود والهبوط لأسرع الإشارات في التصميم. ويمكن عادة الحصول على هذه المعلومات من المواصفات المنشورة للأجهزة المستخدمة في التصميم.

يتم حساب الحد الأقصى "الحقيقي" لعنصر التردد للإشارة باستخدام صيغة بسيطة، وقد كتب الدكتور هوارد دبليو جونسون كتابًا حول هذا الموضوع بعنوان "التصميم الرقمي عالي السرعة". ويشير في هذا الكتاب إلى مكون التردد هذا بالتردد "fknee". يحتوي طيف جميع الحواف السريعة على عدد لا نهائي من مكونات التردد، ولكن هناك نقطة انعطاف (أو "ركبة") لا يكون لمكونات التردد فوقها أي أهمية في تحديد شكل الإشارة. الخطوة 2: حساب fknee

الركبة =0.5/RT(10%-90%) الركبة=0.4/RT(20%-80%)

بالنسبة للإشارات ذات خصائص وقت الصعود المحددة بواسطة العتبة 10% إلى 90%، فإن تردد الانعكاس fknee يساوي 0.5 مقسومًا على وقت صعود الإشارة. بالنسبة للإشارات ذات خصائص وقت الصعود المحددة وفقًا لعتبة 20% إلى 80% (وهو التعريف المعتاد في مواصفات الأجهزة الحالية)، فإن fknee يساوي 0.4 مقسومًا على وقت صعود الإشارة. لكن احرص على عدم الخلط بين وقت صعود الإشارة هنا ومواصفات وقت صعود راسم الذبذبات؛ ما نتحدث عنه هنا هو سرعة حافة الإشارة الفعلية. الخطوة الثالثة هي تحديد عرض نطاق الذبذبات المطلوب لقياس الإشارة بناءً على مستوى الدقة المطلوبة لقياس أوقات الصعود والهبوط. يعطي الجدول 1 عرض نطاق راسم الذبذبات المطلوب مقابل fknee لمتطلبات الدقة المختلفة لراسمات الذبذبات ذات استجابة التردد الغوسي أو الحد الأقصى لاستجابة التردد المسطح. ومع ذلك، يجب أن نتذكر أن معظم راسمات الذبذبات ذات مواصفات عرض النطاق 1 جيجا هرتز أو أقل تكون عادةً غاوسية، في حين أن تلك ذات عروض النطاق الأكبر من 1 جيجا هرتز تكون عادةً من نوع استجابة التردد المسطح الأقصى. الجدول 1: معاملات حساب عرض النطاق المطلوب لمرسمة الذبذبات بناءً على الدقة المطلوبة ونوع الاستجابة الترددية لمرسمة الذبذبات الخطوة 3: حساب عرض نطاق راسم الذبذبات

دعنا نسير عبر مثال بسيط:
تحديد الحد الأدنى لعرض النطاق الترددي المطلوب لمرسمة الذبذبات التي تحتوي على استجابة تردد غاوسية صحيحة عند قياس وقت ارتفاع قدره 500ps (10-90%)؛ إذا كان للإشارة وقت صعود/هبوط يبلغ حوالي 500ps (محدد بواسطة معيار 10% إلى 90%)، فإن الحد الأقصى لمكون التردد الحقيقي للإشارة، fknee=(0.5/500ps)=1 غيغاهيرتز

إذا سمح بوجود خطأ توقيت بنسبة 20% عند إجراء قياسات لمعلمات وقت الصعود والهبوط، فإن راسم الذبذبات بعرض نطاق قدره 1 جيجا هرتز سيكون مناسبًا لتطبيق القياس الرقمي هذا. ومع ذلك، إذا كان من المطلوب أن تكون دقة التوقيت في حدود 3%، فسيكون أفضل باستخدام راسم الذبذبات ذو النطاق الترددي 2 جيجا هرتز.

دقة التوقيت 20%: عرض نطاق راسم الذبذبات=1.0x1 جيجا هرتز=1.0 جيجا هرتز

دقة التوقيت 3%: عرض نطاق راسم الذبذبات=1.9x1 جيجا هرتز=1.9 جيجا هرتز