Ancho de banda del osciloscopio Aplicaciones digitales
La experiencia nos dice que el ancho de banda de un osciloscopio debe ser al menos cinco veces mayor que la frecuencia de reloj digital más rápida del sistema bajo prueba. Si seleccionamos un osciloscopio que cumpla con este criterio, entonces el osciloscopio podrá capturar el quinto armónico de la señal bajo prueba con una atenuación mínima de la señal. El quinto armónico de la señal es importante para determinar la forma general de la señal digital. Sin embargo, esta fórmula simple no tiene en cuenta los componentes reales de alta frecuencia contenidos en los flancos ascendentes y descendentes rápidos si se requieren mediciones precisas de los flancos de alta velocidad.
Fórmula: fBW Mayor o igual a 5xfclk
Una forma más precisa de determinar el ancho de banda de un osciloscopio se basa en la frecuencia más alta presente en la señal digital, en lugar de la frecuencia máxima de reloj. La frecuencia más alta de la señal digital depende de cuál sea la velocidad de borde más rápida en el diseño. Por lo tanto, primero debemos determinar los tiempos de subida y bajada de las señales más rápidas del diseño. Esta información generalmente se puede obtener de las especificaciones publicadas de los dispositivos utilizados en el diseño.
El componente de frecuencia "real" máxima de la señal se calcula mediante una fórmula sencilla, y el Dr. Howard W. Johnson ha escrito un libro sobre este tema, Diseño digital de alta velocidad. En este libro, se refiere a este componente de frecuencia como frecuencia "fknee". El espectro de todos los bordes rápidos contiene un número infinito de componentes de frecuencia, pero hay un punto de inflexión (o "rodilla") por encima del cual los componentes de frecuencia son irrelevantes para determinar la forma de la señal. Paso 2: Calcular frodilla
rodilla=0.5/RT(10%-90%) rodilla=0.4/RT(20%-80%)
Para señales con características de tiempo de subida definidas por el umbral del 10% al 90%, la frecuencia de inflexión fknee es igual a 0,5 dividido por el tiempo de subida de la señal. Para señales con características de tiempo de subida definidas según el umbral del 20% al 80% (que es la definición habitual en las especificaciones de los dispositivos actuales), fknee es igual a 0,4 dividido por el tiempo de subida de la señal. Pero tenga cuidado de no confundir el tiempo de subida de la señal aquí con la especificación del tiempo de subida del osciloscopio; de lo que estamos hablando aquí es de la velocidad real del borde de la señal. El tercer paso es determinar el ancho de banda del osciloscopio necesario para medir la señal en función del nivel de precisión necesario para medir los tiempos de subida y bajada. La Tabla 1 proporciona el ancho de banda del osciloscopio necesario frente a fknee para diversos requisitos de precisión para osciloscopios con respuesta de frecuencia gaussiana o respuesta de frecuencia plana máxima. Sin embargo, debe recordarse que la mayoría de los osciloscopios con especificaciones de ancho de banda de 1 GHz o menos suelen ser gaussianos, mientras que aquellos con anchos de banda superiores a 1 GHz suelen ser del tipo de respuesta de frecuencia plana máxima. Tabla 1: Coeficientes para calcular el ancho de banda requerido de un osciloscopio según la precisión requerida y el tipo de respuesta de frecuencia del osciloscopio Paso 3: Calcule el ancho de banda del osciloscopio
Veamos un ejemplo simple:
Determine el ancho de banda mínimo requerido para un osciloscopio que tenga una respuesta de frecuencia gaussiana correcta al medir un tiempo de subida de 500ps (10-90%); si la señal tiene un tiempo de subida/caída de aproximadamente 500 ps (definido por el criterio del 10% al 90%), entonces el componente de frecuencia real máximo de la señal, fknee=(0,5/500 ps)=1 GHz
Si se permite un error de sincronización del 20 % al realizar mediciones de los parámetros de tiempo de subida y de caída, entonces un osciloscopio con un ancho de banda de 1 GHz sería adecuado para esta aplicación de medición digital. Sin embargo, si se requiere que la precisión de la sincronización esté dentro del 3%, entonces sería mejor un osciloscopio con un ancho de banda de 2GHz.
Precisión de sincronización del 20%: ancho de banda del osciloscopio=1.0x1GHz=1.0GHz
Precisión de sincronización del 3%: ancho de banda del osciloscopio=1.9x1GHz=1.9GHz
