آسیلوسکوپ بینڈوتھ ڈیجیٹل ایپلی کیشنز
تجربہ ہمیں بتاتا ہے کہ آسیلوسکوپ کی بینڈوڈتھ ٹیسٹ کے تحت نظام کی تیز ترین ڈیجیٹل گھڑی کی شرح سے کم از کم 5 گنا زیادہ ہونی چاہیے۔ اگر ہم نے جس آسیلوسکوپ کا انتخاب کیا ہے وہ اس معیار پر پورا اترتا ہے، تو آسیلوسکوپ کم سے کم سگنل کی کشندگی کے ساتھ ٹیسٹ کے تحت سگنل کے 5ویں ہارمونک کو پکڑ سکتا ہے۔ ڈیجیٹل سگنل کی مجموعی شکل کا تعین کرنے میں سگنل کا 5واں ہارمونک بہت اہم ہے۔ لیکن اگر تیز رفتار کناروں کی درست پیمائش کی ضرورت ہو، تو یہ سادہ فارمولہ تیزی سے بڑھتے اور گرتے ہوئے کناروں میں موجود حقیقی اعلی تعدد مواد کو مدنظر نہیں رکھتا۔
فارمولہ: fBW 5xfclk سے بڑا یا اس کے برابر
آسیلوسکوپ کی بینڈوتھ کا تعین کرنے کا ایک زیادہ درست طریقہ گھڑی کی زیادہ سے زیادہ شرح کے بجائے ڈیجیٹل سگنل میں موجود سب سے زیادہ فریکوئنسی پر مبنی ہے۔ ڈیجیٹل سگنل کی سب سے زیادہ فریکوئنسی ڈیزائن میں تیز ترین کنارے کی رفتار پر منحصر ہے۔ لہذا، ہم سب سے پہلے ڈیزائن میں تیز ترین سگنلز کے عروج اور زوال کے اوقات کا تعین کرتے ہیں۔ یہ معلومات عام طور پر ڈیزائن میں استعمال ہونے والے آلات کی شائع شدہ تفصیلات سے حاصل کی جا سکتی ہیں۔
سگنل کے زیادہ سے زیادہ "حقیقی" فریکوئنسی مواد کا حساب لگانے کے لیے ایک سادہ فارمولہ استعمال کریں۔ ڈاکٹر ہاورڈ ڈبلیو جانسن نے اس موضوع پر ایک کتاب "ہائی سپیڈ ڈیجیٹل ڈیزائن" لکھی۔ کتاب میں، وہ اس فریکوئنسی جزو کو "knee" فریکوئنسی (fknee) کہتے ہیں۔ تمام تیز کنارے اپنے سپیکٹرم میں فریکوئنسی اجزاء کی لامحدود تعداد پر مشتمل ہوتے ہیں، لیکن انفلیکیشن کا ایک نقطہ (یا "گھٹنا") ہوتا ہے جس کے اوپر فریکوئنسی اجزاء سگنل کی شکل کا تعین کرنے میں غیر اہم ہوتے ہیں۔ مرحلہ 2: fknee کا حساب لگائیں۔
fknee٪7b٪7b0٪7d٪7d.5٪ 2fRT(10٪25٪7b٪7b3٪7d٪7d٪25) fne٪7b٪7b4٪ 7d٪7d.4٪ 2fRT(20٪ 25٪ 7b٪ 7b7٪ 7d٪7d٪25)
ایک ایسے سگنل کے لیے جس کے عروج کے وقت کی خصوصیات 10% تا 90% حد کے مطابق بیان کی گئی ہیں، گھٹنے کی فریکوئنسی fknee 0.5 کے برابر ہوتی ہے جو سگنل کے عروج کے وقت سے تقسیم ہوتی ہے۔ ایک ایسے سگنل کے لیے جس کے عروج کے وقت کی خصوصیات 20% سے 80% حد تک بیان کی جاتی ہیں، جیسا کہ اکثر آج کے آلے کی وضاحتوں میں ہوتا ہے، fknee سگنل کے عروج کے وقت سے 0.4 تقسیم کے برابر ہوتا ہے۔ لیکن ہوشیار رہیں کہ یہاں سگنل کے بڑھنے کے وقت کو اوسیلوسکوپ کے عروج کے وقت کی تفصیلات کے ساتھ الجھائیں۔ ہم یہاں جس کے بارے میں بات کر رہے ہیں وہ اصل سگنل ایج کی رفتار ہے۔ تیسرا مرحلہ اس سگنل کی پیمائش کرنے کے لیے درکار آسیلوسکوپ بینڈوتھ کا تعین کرنا ہے جس کی بنیاد پر آپ کو عروج اور زوال کے اوقات کی پیمائش کرنے کی کتنی درست ضرورت ہے۔ جدول 1 گاوسی فریکوئنسی رسپانس یا زیادہ سے زیادہ فلیٹ فریکوئنسی رسپانس کے ساتھ آسیلوسکوپ کے لیے مختلف درستگی کے تقاضوں کے تحت مطلوبہ آسیلوسکوپ بینڈوتھ اور fknee کے درمیان تعلق کو ظاہر کرتا ہے۔ لیکن یہ بات ذہن میں رکھیں کہ 1GHz اور اس سے نیچے کی بینڈوتھ کی خصوصیات کے ساتھ زیادہ تر آسیلوسکوپس عام طور پر Gaussian فریکوئنسی رسپانس کی قسمیں ہوتی ہیں، جب کہ 1GHz سے زیادہ بینڈوتھ والے عام طور پر زیادہ سے زیادہ فلیٹ فریکوئنسی رسپانس کی قسمیں ہوتی ہیں۔ جدول 1: مطلوبہ درستگی اور آسیلوسکوپ فریکوئنسی ردعمل کی قسم کی بنیاد پر آسیلوسکوپ کی مطلوبہ بینڈوتھ کا حساب لگانے کے لیے گتانک مرحلہ 3: آسیلوسکوپ بینڈوتھ کا حساب لگائیں
آئیے ایک سادہ سی مثال کے ذریعے اس کی وضاحت کرتے ہیں:
500ps بڑھنے کے وقت (10-90%) کی پیمائش کرتے وقت ایک اوسیلوسکوپ کو صحیح گاوسی فریکوئنسی ردعمل حاصل کرنے کے لیے، مطلوبہ کم از کم بینڈوڈتھ کا تعین کریں۔ اگر سگنل کا عروج/زوال کا وقت تقریباً 500ps ہے (10% سے 90% کے معیار سے بیان کیا گیا ہے)، تو سگنل fknee کا زیادہ سے زیادہ اصل فریکوئنسی جزو=(0.5/500ps){{9}GHz
اگر عروج اور زوال کے وقت کے پیرامیٹر کی پیمائش کرتے وقت 20% ٹائمنگ کی غلطی کی اجازت ہے، تو اس ڈیجیٹل پیمائش کی ایپلی کیشن کے لیے 1 GHz کی بینڈوتھ والا آسیلوسکوپ کافی ہوگا۔ لیکن اگر وقت کی درستگی کا 3% کے اندر ہونا ضروری ہے، تو بہتر ہے کہ 2GHz کی بینڈوتھ کے ساتھ آسیلوسکوپ استعمال کریں۔
20% وقت کی درستگی: آسیلوسکوپ بینڈوتھ=1۔{5}}x1GHz=1.0GHz
3% وقت کی درستگی: آسیلوسکوپ بینڈوتھ=1.9x1GHz=1.9GHz
