Aplikace a konstrukční řešení obvodu digitálního elektronického osciloskopu
Elektronické osciloskopy jsou nástroje široce používané inženýry v laboratořích, továrnách a na místě. Ve skutečnosti jsou elektronické osciloskopy také produkty s největším objemem prodeje a nejvyšším objemem prodeje mezi elektronickými testovacími a měřicími přístroji. Od konce třicátých do počátku čtyřicátých let minulého století, poháněný rychle se rozvíjejícími trhy televizního vysílání a radarového měření, byl analogový elektronický osciloskop v podstatě dokončen a rozdělen do čtyř částí: vertikální zesílení, horizontální skenování, synchronizace spouště a zobrazení osciloskopové trubice (CRT). . . Šířka pásma analogových elektronických osciloskopů v reálném čase dosáhla vrcholu 1000 MHz v 70. letech 20. století. Se vznikem digitální technologie a integrovaných obvodů byly analogové elektronické osciloskopy, kterým dominovaly elektronky a širokopásmové zesilovací obvody, postupně nahrazovány digitálními elektronickými osciloskopy počínaje 80. lety 20. století. S prudkým rozvojem informačních technologií a trhů digitální komunikace přesáhla v 90. letech šířka pásma digitálních elektronických osciloskopů v reálném čase 1 GHz. V roce 2010 21. století udělaly skok vpřed také digitální elektronické osciloskopy, přičemž šířka pásma v reálném čase přesahovala 10 GHz a ekvivalentní šířka pásma vzorkování dosahovala 100 GHz.
Struktura obvodu digitálního elektronického osciloskopu je jednodušší než struktura analogového elektronického osciloskopu. Skládá se hlavně ze čtyř částí: analogově/digitální převodník (ADC), paměť/procesor křivek, digitální/analogový převodník (DAC) a zobrazení křivek z tekutých krystalů (LCD). Analogové elektronické osciloskopy musí mít širokopásmovou odezvu od vstupního signálu signálu k zadnímu konci zobrazení průběhu. Digitální elektronické osciloskopy však potřebují pouze přední analogově/digitální převodník, aby měl stejnou širokopásmovou odezvu jako vstupní signál, a pak je frekvenční odezva různých obvodů odpovídajícím způsobem snížena. Podle principu vzorkování je za optimálních podmínek vzorkovací frekvence rovna 2násobku nejvyšší frekvence vstupního analogového signálu. Poté, co jsou výstupní digitální informace ADC filtrovány a zpracovávány DAC, lze reprodukovat tvar vlny vstupního signálu. Je zřejmé, že taktovací frekvence DAC může být mnohem nižší než vzorkovací frekvence ADC. Kromě toho, aby se omezilo aliasingové signály způsobené filtrováním a zpracováním signálu, je skutečná vzorkovací frekvence používaná ADC digitálního elektronického osciloskopu 4krát místo 2krát vyšší než nejvyšší frekvence analogového vstupního signálu.
V současné době dosahuje nejvyšší vzorkovací frekvence ADC 20 GHz a rozlišení je 8 bitů. Pokud jsou použity dva ADC se vzorkovací frekvencí 20 GHz a superponované na časové ose, získá se ekvivalentní funkce ADC s rozlišením 8 bitů a vzorkovací frekvencí 40 GHz. Jinými slovy, s ADC se vzorkovací frekvencí 20GHz lze dosáhnout implementační šířky pásma 10GHz, ale rozlišení je pouze 8 bitů. Pokud je povoleno snížit vzorkovací frekvenci ADC, není obtížné zvýšit rozlišení ADC. Například ADC se vzorkovací frekvencí 1 MHz může dosáhnout 28-bitového rozlišení. Digitální elektronické osciloskopy s šířkou pásma v reálném čase více než 100 MHz plně využívají 8-bitové rozlišení. Aby se zlepšilo rozlišení, lze zprůměrovat více vzorků, ale odpovídajícím způsobem se také prodlouží doba měření. Digitální elektronické osciloskopy s šířkou pásma v reálném čase menší než 100 MHz mohou poskytovat produkty s rozlišením 8-bit, 10-bit a 16-bit nebo více.
