Ci sono varie considerazioni da tener presenti nel selezionare un oscilloscopio con la larghezza di banda adeguata alle proprie applicazioni sia digitali che analogiche.
La scelta dell'oscilloscopio per le applicazioni digitali
Come regola generale, la larghezza di banda dell'oscilloscopio dovrebbe essere almeno cinque volte superiore alla frequenza del clock digitale più veloce del sistema sottoposto a test. Se l'oscilloscopio soddisfa questo criterio, catturerà fino alla quinta armonica con un'attenuazione minima del segnale. Questa componente del segnale è molto importante nel determinare la forma complessiva dei segnali digitali. Ma se è necessario effettuare misurazioni accurate sui fronti ad alta velocità, questa semplice formula non tiene conto delle componenti a frequenza più alta incorporate nei rapidi fronti di salita e di discesa.
Un metodo più accurato per determinare la larghezza di banda richiesta consiste nell'accertare la frequenza massima presente nei segnali digitali, che non è la frequenza di clock massima. La frequenza massima sarà basata sulle velocità dei fronti più elevate; quindi, la prima cosa che va fatta è determinare i tempi di salita e discesa più veloci dei segnali presenti. Di solito è possibile ottenere queste informazioni dalle specifiche che accompagnano i dispositivi utilizzati nei propri progetti.
Tutti i fronti veloci hanno uno spettro infinito di componenti di frequenza. Tuttavia, esiste un'inflessione (knee) nello spettro di frequenza dei fronti veloci in cui le componenti di frequenza superiori a fknee sono insignificanti nel determinare la forma del segnale.
Per i segnali con caratteristiche del tempo di salita basate su soglie dal 10% al 90%, fknee è pari a 0,5 diviso per il tempo di salita del segnale. Per i segnali con caratteristiche del tempo di salita basate su soglie dal 20% all'80%, cosa molto comune in molte specifiche dei dispositivi odierni, fknee è pari a 0,4 diviso per il tempo di salita del segnale.
Ovviamente non vanno confusi questi tempi di salita con il tempo di salita specificato di un oscilloscopio, si intendono le velocità effettive dei fronti del segnale.
Si determinare la larghezza di banda dell'oscilloscopio necessaria per misurare questo segnale, in base al grado di precisione desiderato durante la misurazione dei tempi di salita e di discesa. Ci sono fattori moltiplicativi per i vari gradi di precisione richiesti in un oscilloscopio,diversi tra una risposta in frequenza gaussiana e una tendenzialmente piatta.
Va ricordato che la maggior parte degli oscilloscopi con specifiche di larghezza di banda pari o inferiori a 1 GHz hanno in genere una risposta di tipo gaussiano e la maggior parte degli oscilloscopi con larghezze di banda superiori a 1 GHz in genere hanno una risposta di tipo tendenzialmente piatta.
Le considerazioni nel caso delle applicazioni analogiche
Anni fa, la maggior parte dei fornitori di oscilloscopi consigliava che la larghezza di banda dell’oscilloscopio fosse almeno tre volte superiore alla frequenza massima del segnale analogico.
Per capire da dove deriva questo fattore di moltiplicazione (3 a 1), va considerata la risposta in frequenza effettiva di un oscilloscopio con larghezza di banda di 1 GHz.
Per effettuare misurazioni accurate sui segnali analogici, è necessario utilizzare l'oscilloscopio nella porzione della banda di frequenza dove è ancora relativamente piatta con un'attenuazione minima. Con una larghezza di banda pari a circa un terzo della larghezza di banda di 1 GHz, l’oscilloscopio non presenta praticamente alcuna attenuazione (0 dB).
