디지털 전자 오실로스코프 회로 응용 및 설계 솔루션
전자 오실로스코프는 실험실, 공장 및 현장의 엔지니어가 널리 사용하는 장비입니다. 실제로 전자 오실로스코프는 전자 테스트 및 측정 장비 중 판매량과 판매량이 가장 많은 제품이기도 합니다. 1930년대 후반부터 1940년대 초반까지 텔레비전 방송 및 레이더 거리 측정 시장이 빠르게 발전함에 따라 아날로그 전자 오실로스코프는 기본적으로 완성되었으며 수직 증폭, 수평 스캐닝, 트리거 동기화 및 CRT(오실로스코프 튜브) 디스플레이의 네 부분으로 나누어졌습니다. . . 아날로그 전자 오실로스코프의 실시간 대역폭은 1970년대에 최고 1000MHz에 도달했습니다. 디지털 기술과 집적회로의 출현으로 진공관과 광대역 증폭기 회로가 주류를 이루던 아날로그 전자 오실로스코프는 1980년대부터 점차 디지털 전자 오실로스코프로 대체되었습니다. 정보기술과 디지털 통신 시장의 폭발적인 발전으로 인해 1990년대에는 디지털 전자 오실로스코프의 실시간 대역폭이 1GHz를 넘어섰습니다. 21세기인 2010년대에는 디지털 전자오실로스코프도 실시간 대역폭이 10GHz를 넘어, 등가 샘플링 대역폭이 100GHz에 달하는 비약적인 발전을 이루었습니다.
디지털 전자 오실로스코프의 회로 구조는 아날로그 전자 오실로스코프보다 간단합니다. 이는 주로 아날로그/디지털 변환기(ADC), 파형 저장/프로세서, 디지털/아날로그 변환기(DAC) 및 액정(LCD) 파형 디스플레이의 네 부분으로 구성됩니다. 아날로그 전자 오실로스코프는 신호 입력 프런트 엔드에서 파형 디스플레이 백 엔드까지 광대역 응답을 제공해야 합니다. 그러나 디지털 전자 오실로스코프는 입력 신호와 동일한 광대역 응답을 갖기 위해 프런트엔드 아날로그/디지털 변환기만 필요하며, 이에 따라 다양한 회로의 주파수 응답이 감소됩니다. 샘플링 원리에 따르면 최적의 조건에서 샘플링 주파수는 입력 아날로그 신호의 최고 주파수의 2배와 같습니다. ADC 출력 디지털 정보가 DAC에 의해 필터링 및 처리된 후 입력 신호의 파형을 재현할 수 있습니다. 분명히 DAC 클록 주파수는 ADC 샘플링 주파수보다 훨씬 낮을 수 있습니다. 또한, 신호 필터링 및 처리로 인한 앨리어싱 신호를 줄이기 위해 디지털 전자 오실로스코프의 ADC에서 사용하는 실제 샘플링 주파수는 아날로그 입력 신호 최고 주파수의 2배가 아닌 4배입니다.
현재 최고 수준의 ADC 샘플링 주파수는 20GHz에 이르고 분해능은 8비트입니다. 샘플링 주파수가 20GHz인 ADC 2개를 사용하여 시간 축으로 중첩하면 분해능이 8비트이고 샘플링 주파수가 40GHz인 등가 ADC 기능을 얻을 수 있습니다. 즉, 샘플링 주파수가 20GHz인 ADC를 사용하면 10GHz의 구현 대역폭을 달성할 수 있지만 분해능은 8비트에 불과합니다. ADC의 샘플링 속도를 줄일 수 있다면 ADC의 분해능을 높이는 것은 어렵지 않습니다. 예를 들어, 샘플링 속도가 1MHz인 ADC는 28-비트 분해능을 달성할 수 있습니다. 100MHz 이상의 실시간 대역폭을 갖춘 디지털 전자 오실로스코프는 8-비트 해상도를 완전히 채택합니다. 분해능을 향상시키기 위해 여러 샘플링을 평균화할 수 있지만 이에 따라 측정 시간도 늘어납니다. 실시간 대역폭이 100MHz 미만인 디지털 전자 오실로스코프는 8-비트, 10-비트, 16-비트 이상의 분해능을 갖춘 제품을 제공할 수 있습니다.
