التطبيقات الرقمية لعرض النطاق الترددي راسم الذبذبات

التطبيقات الرقمية لعرض النطاق الترددي راسم الذبذبات

تخبرنا التجربة أن عرض النطاق الترددي لمرسمة الذبذبات يجب أن يكون أكبر بخمس مرات على الأقل من أسرع معدل ساعة رقمية للنظام قيد الاختبار. إذا كان مرسمة الذبذبات التي نختارها تفي بهذا المعيار، فيمكن لمرسمة الذبذبات التقاط التوافقي الخامس للإشارة قيد الاختبار مع الحد الأدنى من توهين الإشارة. التوافقي الخامس للإشارة مهم جدًا في تحديد الشكل العام للإشارة الرقمية. ولكن إذا كانت هناك حاجة إلى قياسات دقيقة للحواف عالية السرعة، فإن هذه الصيغة البسيطة لا تأخذ في الاعتبار المحتوى الفعلي عالي التردد الموجود في الحواف السريعة الارتفاع والهبوط.

الصيغة: fBW أكبر من أو يساوي 5xfclk
تعتمد الطريقة الأكثر دقة لتحديد النطاق الترددي لراسم 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، نقوم أولاً بتحديد أوقات الصعود والهبوط لأسرع الإشارات في التصميم. ويمكن عادة الحصول على هذه المعلومات من المواصفات المنشورة للأجهزة المستخدمة في التصميم.

استخدم صيغة بسيطة لحساب الحد الأقصى لمحتوى التردد "الحقيقي" للإشارة. كتب الدكتور هوارد دبليو جونسون كتابًا بعنوان "التصميم الرقمي عالي السرعة" حول هذا الموضوع. في الكتاب، يسمي مكون التردد هذا تردد "الركبة" (fknee). تحتوي جميع الحواف السريعة على عدد لا نهائي من مكونات التردد في طيفها، ولكن هناك نقطة انعطاف (أو "ركبة") لا تكون مكونات التردد فوقها ذات أهمية في تحديد شكل الإشارة. الخطوة 2: حساب fknee

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

بالنسبة للإشارة التي يتم تحديد خصائص وقت صعودها وفقًا لعتبة 10% إلى 90%، يساوي fknee تردد الركبة 0.5 مقسومًا على وقت صعود الإشارة. بالنسبة للإشارة التي يتم تحديد خصائص وقت صعودها بعتبة تتراوح من 20% إلى 80%، كما هو الحال غالبًا 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 النطاق الترددي للذبذبات المطلوب لقياس هذه الإشارة بناءً على مدى الدقة التي تحتاجها لقياس أوقات الارتفاع والانخفاض. يوضح الجدول 1 العلاقة بين عرض نطاق راسم الذبذبات المطلوب وfknee في ظل متطلبات الدقة المختلفة لمرسمة الذبذبات ذات استجابة التردد الغوسي أو الحد الأقصى لاستجابة التردد المسطح. لكن ضع في اعتبارك أن معظم راسمات الذبذبات ذات مواصفات عرض النطاق الترددي 1 جيجا هرتز أو أقل هي عادةً أنواع استجابة تردد غاوسية، في حين أن تلك التي تحتوي على عروض نطاق ترددي أكبر من 1 جيجا هرتز عادةً ما تكون أنواع استجابة التردد المسطح الأقصى. الجدول 1: معاملات حساب عرض النطاق المطلوب لمرسمة الذبذبات بناءً على الدقة المطلوبة ونوع استجابة تردد راسم الذبذبات الخطوة 3: حساب عرض نطاق راسم الذبذبات

ولنوضح ذلك من خلال مثال بسيط:
لكي يحصل راسم الذبذبات على استجابة تردد غاوسية صحيحة عند قياس وقت ارتفاع قدره 500ps (10-90%)، حدد الحد الأدنى لعرض النطاق الترددي المطلوب؛ إذا كان للإشارة وقت صعود/هبوط يبلغ حوالي 500ps (محدد بواسطة معيار 10% إلى 90%)، فإن الحد الأقصى لمكون التردد الفعلي للإشارة fknee=(0.5/500ps)=1 جيجا هرتز

إذا سمح بوجود خطأ في التوقيت بنسبة %20 عند إجراء قياسات معلمات وقت الصعود والهبوط، فإن راسم الذبذبات بعرض نطاق قدره 1 GHz سيكون كافياً لتطبيق القياس الرقمي هذا. ولكن إذا كان من المطلوب أن تكون دقة التوقيت في حدود 3%، فمن الأفضل استخدام راسم الذبذبات بعرض نطاق ترددي يبلغ 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