تطبيق دائرة الذبذبات الإلكترونية الرقمية وحلول التصميم
راسمات الذبذبات الإلكترونية هي أدوات يستخدمها المهندسون على نطاق واسع في المختبرات والمصانع وفي الموقع. في الواقع، تعد راسمات الذبذبات الإلكترونية أيضًا من المنتجات التي تتمتع بأكبر حجم مبيعات وأعلى حجم مبيعات بين أدوات الاختبار والقياس الإلكترونية. من أواخر الثلاثينيات إلى أوائل الأربعينيات من القرن العشرين، مدفوعًا بالأسواق سريعة التطور للبث التلفزيوني ومدى الرادار، تم الانتهاء من رسم الذبذبات الإلكترونية التناظرية بشكل أساسي وتقسيمها إلى أربعة أجزاء: التضخيم الرأسي، والمسح الأفقي، ومزامنة الزناد، وعرض أنبوب راسم الذبذبات (CRT). . . وصل عرض النطاق الترددي في الوقت الحقيقي لراسمات الذبذبات الإلكترونية التناظرية إلى ذروة قدرها 1000 ميجا هرتز في السبعينيات. مع ظهور التكنولوجيا الرقمية والدوائر المتكاملة، تم استبدال ذبذبات الذبذبات الإلكترونية التناظرية التي تهيمن عليها الأنابيب المفرغة ودوائر مكبر الصوت ذات النطاق العريض تدريجيًا بذبذبات الذبذبات الإلكترونية الرقمية بدءًا من الثمانينيات. مع التطور الهائل لتكنولوجيا المعلومات وأسواق الاتصالات الرقمية، تجاوز عرض النطاق الترددي في الوقت الحقيقي لذبذبات الذبذبات الإلكترونية الرقمية 1 جيجا هرتز في التسعينيات. في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، حققت راسمات الذبذبات الإلكترونية الرقمية أيضًا قفزة إلى الأمام، حيث تجاوز عرض النطاق الترددي في الوقت الفعلي 10 جيجا هرتز وعرض النطاق الترددي المكافئ لأخذ العينات يصل إلى 100 جيجا هرتز.
إن هيكل دائرة راسم الذبذبات الإلكتروني الرقمي أبسط من هيكل راسم الذبذبات الإلكتروني التناظري. وهو يتكون بشكل أساسي من أربعة أجزاء: المحول التناظري/الرقمي (ADC)، وتخزين/معالج الشكل الموجي، والمحول الرقمي/التناظري (DAC)، وعرض الشكل الموجي للكريستال السائل (LCD). تحتاج ذبذبات الذبذبات الإلكترونية التناظرية إلى الحصول على استجابة واسعة النطاق من الواجهة الأمامية لإدخال الإشارة إلى النهاية الخلفية لعرض الشكل الموجي. ومع ذلك، تحتاج ذبذبات الذبذبات الإلكترونية الرقمية فقط إلى المحول التناظري/الرقمي الأمامي ليكون له نفس استجابة النطاق العريض مثل إشارة الإدخال، ومن ثم يتم تقليل استجابة التردد للدوائر المختلفة وفقًا لذلك. وفقًا لمبدأ أخذ العينات، وفي ظل الظروف المثالية، يكون تردد أخذ العينات يساوي ضعفي أعلى تردد للإشارة التناظرية المدخلة. بعد تصفية المعلومات الرقمية لمخرج ADC ومعالجتها بواسطة DAC، يمكن إعادة إنتاج الشكل الموجي لإشارة الإدخال. من الواضح أن تردد ساعة DAC يمكن أن يكون أقل بكثير من تردد أخذ عينات ADC. بالإضافة إلى ذلك، من أجل تقليل الإشارات المستعارة الناتجة عن تصفية الإشارة ومعالجتها، فإن تردد أخذ العينات الفعلي الذي يستخدمه ADC لمرسمة الذبذبات الإلكترونية الرقمية هو 4 مرات بدلاً من ضعفي أعلى تردد لإشارة الإدخال التناظرية.
حاليًا، يصل أعلى مستوى لتردد أخذ عينات ADC إلى 20 جيجا هرتز والدقة 8 بت. إذا تم استخدام اثنين من ADCs بتردد أخذ عينات يبلغ 20 جيجا هرتز وتم تركيبهما على محور الوقت، فسيتم الحصول على وظيفة ADC مكافئة بدقة 8 بت وتردد أخذ عينات يبلغ 40 جيجا هرتز. بمعنى آخر، مع ADC بتردد أخذ عينات يبلغ 20 جيجا هرتز، يمكن تحقيق عرض نطاق ترددي للتنفيذ يبلغ 10 جيجا هرتز، ولكن الدقة تبلغ 8 بتات فقط. إذا سمح بتخفيض معدل أخذ العينات لـ ADC، فليس من الصعب زيادة دقة ADC. على سبيل المثال، يمكن لـ ADC بمعدل أخذ عينات يبلغ 1 ميجاهرتز أن يحقق دقة تبلغ 28- بت. تستخدم ذبذبات الذبذبات الإلكترونية الرقمية ذات النطاق الترددي في الوقت الفعلي الذي يزيد عن 100 ميجاهرتز دقة 8-بت بشكل كامل. ومن أجل تحسين الدقة، يمكن حساب متوسط عينات متعددة، ولكن يزيد وقت القياس أيضًا وفقًا لذلك. يمكن أن توفر ذبذبات الذبذبات الإلكترونية الرقمية ذات النطاق الترددي في الوقت الفعلي الذي يقل عن 100 ميجاهرتز منتجات بدقة 8-بت، و10-بت، و16-بت أو أكثر.
