Aplikasi litar osiloskop elektronik digital dan penyelesaian reka bentuk
Osiloskop elektronik ialah instrumen yang digunakan secara meluas oleh jurutera di makmal, kilang dan di tapak. Malah, osiloskop elektronik juga merupakan produk dengan volum jualan terbesar dan volum jualan tertinggi di kalangan instrumen ujian dan pengukuran elektronik. Dari akhir 1930-an hingga awal 1940-an, didorong oleh pasaran penyiaran televisyen yang pesat membangun dan julat radar, osiloskop elektronik analog pada dasarnya telah dimuktamadkan dan dibahagikan kepada empat bahagian: penguatan menegak, pengimbasan mendatar, penyegerakan pencetus dan paparan tiub osiloskop (CRT). . . Jalur lebar masa nyata osiloskop elektronik analog mencapai kemuncak 1000MHz pada tahun 1970-an. Dengan kemunculan teknologi digital dan litar bersepadu, osiloskop elektronik analog yang didominasi oleh tiub vakum dan litar penguat jalur lebar secara beransur-ansur digantikan oleh osiloskop elektronik digital bermula pada tahun 1980-an. Dengan perkembangan pesat teknologi maklumat dan pasaran komunikasi digital, lebar jalur masa nyata osiloskop elektronik digital melebihi 1GHz pada tahun 1990-an. Pada 2010-an abad ke-21, osiloskop elektronik digital juga telah membuat lonjakan ke hadapan, dengan lebar jalur masa nyata melebihi 10GHz dan lebar jalur pensampelan yang setara mencapai 100GHz.
Struktur litar osiloskop elektronik digital adalah lebih mudah daripada osiloskop elektronik analog. Ia terutamanya terdiri daripada empat bahagian: penukar analog/digital (ADC), penyimpanan/pemproses bentuk gelombang, penukar digital/analog (DAC) dan paparan bentuk gelombang kristal cecair (LCD). Osiloskop elektronik analog perlu mempunyai tindak balas jalur lebar dari hujung hadapan input isyarat ke hujung belakang paparan bentuk gelombang. Walau bagaimanapun, osiloskop elektronik digital hanya memerlukan penukar analog/digital bahagian hadapan untuk mempunyai tindak balas jalur lebar yang sama seperti isyarat input, dan kemudian tindak balas frekuensi pelbagai litar dikurangkan dengan sewajarnya. Mengikut prinsip pensampelan, dalam keadaan optimum, kekerapan pensampelan adalah sama dengan 2 kali frekuensi tertinggi isyarat analog input. Selepas maklumat digital keluaran ADC ditapis dan diproses oleh DAC, bentuk gelombang isyarat input boleh dihasilkan semula. Jelas sekali, kekerapan jam DAC boleh jauh lebih rendah daripada kekerapan pensampelan ADC. Di samping itu, untuk mengurangkan isyarat aliasing yang disebabkan oleh penapisan dan pemprosesan isyarat, kekerapan pensampelan sebenar yang digunakan oleh ADC osiloskop elektronik digital ialah 4 kali berbanding 2 kali frekuensi tertinggi isyarat input analog.
Pada masa ini, kekerapan pensampelan ADC tahap tertinggi mencapai 20GHz dan resolusi ialah 8 bit. Jika dua ADC dengan frekuensi pensampelan 20GHz digunakan dan ditindih pada paksi masa, fungsi ADC yang setara dengan resolusi 8 bit dan frekuensi pensampelan 40GHz akan diperolehi. Dengan kata lain, dengan ADC dengan kekerapan pensampelan 20GHz, lebar jalur pelaksanaan 10GHz boleh dicapai, tetapi resolusinya hanya 8 bit. Jika kadar persampelan ADC dibenarkan untuk dikurangkan, tidak sukar untuk meningkatkan resolusi ADC. Contohnya, ADC dengan kadar pensampelan 1MHz boleh mencapai 28-peleraian bit. Osiloskop elektronik digital dengan lebar jalur masa nyata lebih daripada 100MHz menggunakan sepenuhnya 8-resolusi bit. Untuk meningkatkan resolusi, berbilang persampelan boleh dipuratakan, tetapi masa pengukuran juga meningkat dengan sewajarnya. Osiloskop elektronik digital dengan lebar jalur masa nyata kurang daripada 100MHz boleh menyediakan produk dengan resolusi 8-bit, 10-bit dan 16-bit atau lebih.
