ОСЦИЛОГРАФИ. ВЕРТИКАЛЬНИЙ ДОЗВІЛ. ЩО ЦЕ? ЧАСТИНА 4

Магазин Gtest® пропонує широку номенклатуру осцилографів на сторінці сайту в самому кінці цього Розділу, а також рекомендовані прилади та статті для самоосвіти

Ширина смуги пропускання за рівнем 3 дБ як частка частоти Найквіста такої кількості каскадних секцій знаходиться шляхом розв'язання:

Поліпшення біт для деякої кількості етапів показано в Таблиці 1. На практиці нам не подобається мати дробові покращення біт, тому замість каскадування середніх етапів ми знаходимо дробове значення S, яке забезпечує бажане поліпшення біт, і просто знаходимо фільтр, який відповідає відгуку. Таким чином, бітові покращення та кількість стадій для цих поліпшень зведені в Таблицю 2. Коли фільтри ERES обчислюються, ми виявляємо, що нам потрібна дуже велика кількість стадій і, отже, дуже довгі фільтри. Насправді більшість коефіцієнтів фільтра незначні, оскільки велика кількість каскадів краще наближає справжню гауссову форму, і ми знаємо, що хвости гауссівської функції зазвичай мають дуже малі значення. Ці відгуки фільтра показані в часовій області на рисунку 5 і в частотній області на рисунку 6 (див. осцилографи: вертикальний дозвіл, частина 3).

Етапи	Коефіцієнт (S)	Поліпшення бітів	Пропускна спроможність (частка швидкості Найквіста)
1	1/2	0.5	0.5
2	3/8	0.708	0.364
3	5/16	0.839	0.3
4	35/128	0.935	0.261
5	63/256	1.011	0.234
6	231/1024	1.074	0.214
7	429/2048	1.128	0.199

Таблиця 1 - Поліпшення бітів ERES залежно від етапів

Етапи	Коефіцієнт (S)	Поліпшення бітів	Пропускна спроможність (частка швидкості Найквіста)
1	1/2	0.5	0.5
2	1/4	1	0.238
3	1/8	1.5	0.118
4	1/16	2	0.059
5	1/32	2.5	0.029
6	1/64	3	0.015
7	1/128	3.5	0.007

Таблиця 2 - Поліпшення біт ERES з кроком 0,5 біта

Рисунок 7 - Стандарт 40 Гвиб/с, восьмибітне часове чергування

Часове та вертикальне чергування

У цьому розділі будуть обговорюватися деякі стратегії розгортання АЦП для покращення дозволу. Найчастіше АЦП розгортаються у схемі з часовим чергуванням для поліпшення частоти дискретизації та усунення практичних обмежень швидкості окремих АЦП. На рисунку 7 бачимо типову ситуацію об'єднання АЦП для часового чергування. Тут ми маємо вісім АЦП 5 Гвиб/с, розташованих таким чином, що їх тактові частоти вибірки 5 ГГц затримуються на частку фази вибірки 5 ГГц. Кожен АЦП зміщений на однакову величину. Вибірки АЦП 0 здійснюються із заданою частотою вибірки, вибірки АЦП 1 - на одну восьму періоду пізніше, вибірки АЦП 2 - на одну чверть періоду вибірки пізніше тощо, утворюючи ефективне отримання 40 Гвиб/с.

У межах підготовки до подальшого обговорення рисунку 8 ми показуємо концептуальну схему розміщення N АЦП як у часі, так і по зміщенню. Тут ми маємо N² можливих місць розгортання для N АЦП. Будь-який з N АЦП може бути розміщений у будь-якому з місць (навіть перекриваючись), зміщеним на кратні 1/N восьмибітного коду по вертикалі або індивідуального періоду вибірки АЦП по горизонталі. Традиційна схема з часовим чергуванням, проілюстрована на рисунку 7, показана з використанням цієї концептуальної схеми на рисунку 9.

У той час як вісім АЦП, усі розміщені у схемі з часовим чергуванням, є однією крайністю, яка забезпечує максимальну частоту вибірки 40 Гвиб/с, але обмежені восьмибітною роздільною здатністю кожного АЦП, на рисунку 10 показана протилежна крайність. У цьому компонуванні всі вісім АЦП виконують вибірку одночасно, але кожен зміщений на одну восьму коду. Це дає в результаті 5 Гвиб/с захоплення, яке може забезпечити вісім рівнів між кожним із восьмибітних кодів, тим самим розширюючи роздільну здатність до одинадцяти біт, хоча і з серйозним зниженням частоти дискретизації.

Рисунок 8 - Концептуальні місця розгортання АЦП. Фаза вибірки (тактова частота вибірки АЦП).

Рисунок 9 - Концептуальне 40 Гвиб/с, восьмибітне

Рисунок 10 - Концептуальне 5 Гвиб/с, одинадцятибітне вертикальне чергування. Фаза вибірки (5 ГГц частоти тактової вибірки).

Ми показали тут, що існує компроміс, який може бути досягнутий у тому, як ресурси АЦП використовуються між частотою дискретизації та роздільною здатністю. Важливо розуміти, як цей компроміс можна розглянути.

Продовження слідує…

осцилографи: вертикальний дозвіл, частина 5

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: купити осцилограф в Україні