디지털 오실로스코프는 이러한 높은 샘플링 속도를 어떻게 달성합니까?

데이터 캡처의 관점에서, 이것이 어떻게 달성됩니까? 고주파 아날로그 신호를 캡처하기 위해 집에서 만든 디지털 장치를 구현하려면 옵션이 무엇입니까? 지금까지 나는 디자인에 대해 상당히 쓸모없는 아이디어를 생각해 냈습니다!

PIC 마이크로 프로세서를 사용하면 18f 시리즈의 A / D 샘플 속도가 정확하다면 10 비트 정확도에서 1Mhz 정도의 속도로 작동한다고 생각합니다. (?) 전용 A / D 칩이 훨씬 낫습니다. 현대 스코프는 어떻게 GHz에서 주파수를 달성합니까?

엔트리 레벨 DSO Rigol 1052E (소유하고 소프트웨어 변경이 가능한 100MHz)는 Analog Devices AD9288을 사용합니다. 이 칩은 8 비트 병렬 출력과 초당 4 천만 또는 1 억 개의 샘플을 샘플링하는 듀얼 채널 ADC입니다 (칩 속도 등급에 따라 다름). Rigol은 초당 1Gig 샘플이지만, 이들이 다중화되는지 또는 정확히 단일 칩의 10 배의 샘플을 제공하는지 확실하지 않습니다.

AD9288에는 5 MSB 비트 용 스테이지 당 비트 라인 파이프 라인 유형 변환기가 있으며 최종 3 LSB에 3 비트 플래시를 사용합니다. 파이프 라인으로 더 큰 크기를 빠르게 변환하는 것이 더 쉬워야하므로 이치에 맞습니다. 스티븐이 말한 것처럼 ADC 속도가 올라 가면서 플래시 변환을 통해 샘플링 된 비트 수가 증가 할 것이다.

나는 그들이 플래시 ADC 를 사용한다고 가정 합니다. 이는 대부분의 마이크로 컨트롤러에 사용되는 SA (Successive Approximation) ADC가 여러 단계를 필요로하는 알고리즘을 수행하는 동안 변환이 즉각적이라는 이점이 있습니다. 플래시 ADC의 단점은 하드웨어에 비해 무겁지만 (8 비트 ADC에는 255 개의 비교기가 있음) 대부분의 스코프는 해상도가 높지 않다는 것입니다. (아날로그 범위는 종종 3 % 정확도로 5 비트로 변환됩니다.)

Jodes, 귀하의 의견에 답변이 있지만 Flash ADC보다 솔루션에 더 많은 것이 있습니다. " 16 GHz 이상의 오실로스코프 대역폭을 달성하는 기술 "인 애질런트의 애플리케이션 노트를 살펴보십시오 . 나는 그 캠퍼스에서 일했었습니다 (그러나 자세한 범위 경험이 있다고 주장하지는 않습니다). Colorado Springs의 Agilent는 다중 기가 헤르츠 신호 처리와 관련된 글로벌 지식 허브입니다. 그들은 수년간 32GHz 솔루션에서 일했습니다.작년에 배송을 시작했습니다. 신호 처리를 수행하는 능동 프로브 및 마이크로 일렉트로닉스는 매우 정교합니다. 애질런트의 Infiniium 90000 X- 시리즈 고성능 DSO 및 DSA 오실로스코프와 관련된 전체 문서 라이브러리를 확인하십시오. 구글 IT-URL이보기 흉하고 도서관 페이지에 대한 영구 링크를 제공하는지 잘 모르겠습니다. 관련 특허를보고 싶을 수도 있습니다.

오실로스코프는 '동일 샘플링 속도'로 광고합니다. 이것은 실시간 샘플링 속도가 아닙니다. 이것은 여러주기의 샘플을 사용하고 신호의 다른 순간에 샘플을 수집하여 수행되는 샘플링 속도입니다. 이것들을 결합하면 더 높은 '등가 샘플링 속도'를 얻습니다. 따라서 100MSPS ADC가 있고 이것을 10 회 (정말로 나쁘게) 수행하면 1GSPS를 얻게됩니다.

이것은 신호가 주기적이라고 가정하기 때문에 좋지 않습니다.

오실로스코프의 중요한 점은 '싱글 샷'샘플링 속도입니다. 또한 사용할 가능성이있는 기능이거나 (예 : 스텝 응답 캡처), 댄싱이 아닌 파형을 자세히 살펴 봅니다. 소프트웨어에 의해 '연마'되지 않고 하드웨어가 무엇을 할 수 있는지를 나타냅니다. 하드웨어는 여러 개의 고속 ADC를 사용하여 적절한 시간에 '변환 시작'신호 시간을 설정하여 인터리브 할 수 있습니다. 이것은 또한 일부 스코프가 듀얼 채널보다 싱글 채널 모드에서 더 높은 샘플링 속도를 갖는 이유이기도합니다. 일반적인 PIC18 시리즈에는 1x ADC 변환기 만 있지만 여러 채널 (아날로그 MUX로 완료)이 있습니다.

또한 전용 ADC 칩은 훨씬 더 빠를 수 있습니다 . 100MSPS는 찾기가 너무 어색하지 않습니다. 여기를 살펴보면 내셔널은이를 초고속으로 광고합니다. 정확히 어떻게 작동하는지 모르겠습니다. 3GSPS는 내부 인터리빙을 이미 사용하고 있습니다.

http://www.national.com/en/adc/ultra_high_speed_adc.html

Joe가 언급 한 Rigol 1052E는이 작업을 효율적이고 저렴하게 수행하는 좋은 예입니다. 독립적 인 ADC 더미를 사용하며, 모두 샘플링 속도가 느리고 서로 위상이 맞지 않습니다. 이러한 방식으로 각 ADC에서 샘플을 라운드 로빈 스타일로 가져옵니다.

분명히 당신의 타이밍은 이런 식으로 그것을하기 위해 엄청나게 정밀해야하고, 1025E는 PLD를 사용하여 그것을하는 것처럼 보입니다-같은 보드 에도 들어오는 신호 처리와 관련된 FPGA가 있다면, PLD는 매우 정밀한 타이밍으로 신호를 생성하고 처리 할 수있는 기능으로 인해 훨씬 ​​덜 강력하지만 더 예측 가능한 내부 라우팅이 추가되었습니다.

그들은 여러 adcs를 서로 약간 위상이 다른 클럭으로 인터리브하여 단일 칩의 샘플 속도의 5 배를 얻습니다. 또한주기적인 신호의 경우, 많은 현대적인 스코프에서 사용되는 신호는 측정되는 신호와 위상이 다른 샘플링 클록을 사용하여 연속적인 샘플에서 파형의 다른 부분이 사용되도록하는 트릭이 있습니다. 그 파형의 다른주기에서 샘플링되었습니다. 그런 다음 충분한 샘플을 채취 한 후 측정중인 파형의 기본 주파수를 결정할 수 있으면 신호를 재구성 할 수 있습니다 (훨씬 더 쉬움). 말이 되나요?