Bant genişliği ölçüm metodolojisi

[taydin]

Bir osiloskop veya probun bant genişliği, kazancının -3 dB aşağı düştüğü frekans değeridir. Bant genişliğini ölçmek için, yükselme zamanı çok kısa olan bir pals da kullanılıyor. Yükselme zamanı ihmal edilebilecek kadar kısa bir palsi bu osiloskop veya proba uygularsan, bant genişliği aşağıdaki formüle göre hesaplanabiliyor:

[math]BW = \frac{0.35}{t_r}[/math]

Bu iki hesaplama yöntemi tam olarak aynı sonucu mu vermesi gerekiyor, yoksa bu iki metodun kullanılması gereken durumlar ayrı mı? Bunu test etmek ve anlamak için 30 ps lik pals üretebilen bir devreyi aşağıdan ısmarladım. Gelince hep beraber sonucu göreceğiz.

Fast risetime pulse generator (SMA output) : Leo Bodnar Electronics

Leo Bodnar Electronics Fast risetime pulse generator (SMA output) - This device is now discontinued, please see our replacement. Fast risetime (30ps) pulse generator with SMA connector This device generates pulses with extremely fast rise and fall times - 30±2 picoseconds or better. Intended use...

www.leobodnar.com

Bu devre ile ilgili eeblog'da kapsamlı bir tartışma var.

Yet another fast edge pulse generator - Page 1

Yet another fast edge pulse generator - Page 1

www.eevblog.com

Konu ile ilgili teorik bilgilerin olduğu application note 47 yi de ekleyeyim.

 

[taydin]

Hızlı yükselen pals üreten başka devreler de var. Mesela meşhur Jim Willams'in devresi. Bununla ilgili EEVBlog dan Dave Jones bir video çekmişti

Ayrıca youtuber Kerry Wong da bu devreyi yaptı ve orijitan tasarımda öngörülen ve zor bulunan 2N2369 yerine, piyasada çok rahatlıkla bulunabilen 2N3904 kullanarak neredeyse aynı performansı elde etti. Ama bu devrenin yükselme zamanı 500 ps ler seviyesinde. Yani ancak nispeten düşük bant genişliğine sahip ekipman test edilebilir.

Avalanche Pulse Generator Build Using 2N3904 – Kerry D. Wong

 

[ozkarah]

Bir osiloskop veya probun bant genişliği, kazancının -3 dB aşağı düştüğü frekans değeridir. Bant genişliğini ölçmek için, yükselme zamanı çok kısa olan bir pals da kullanılıyor. Yükselme zamanı ihmal edilebilecek kadar kısa bir palsi bu osiloskop veya proba uygularsan, bant genişliği aşağıdaki formüle göre hesaplanabiliyor:

[math]BW = \frac{0.35}{t_r}[/math]

Bu iki hesaplama yöntemi tam olarak aynı sonucu mu vermesi gerekiyor, yoksa bu iki metodun kullanılması gereken durumlar ayrı mı? Bunu test etmek ve anlamak için 30 ps lik pals üretebilen bir devreyi aşağıdan ısmarladım. Gelince hep beraber sonucu göreceğiz.

Fast risetime pulse generator (SMA output) : Leo Bodnar Electronics

Leo Bodnar Electronics Fast risetime pulse generator (SMA output) - This device is now discontinued, please see our replacement. Fast risetime (30ps) pulse generator with SMA connector This device generates pulses with extremely fast rise and fall times - 30±2 picoseconds or better. Intended use...

www.leobodnar.com

Bu devre ile ilgili eeblog'da kapsamlı bir tartışma var.

Yet another fast edge pulse generator - Page 1

Yet another fast edge pulse generator - Page 1

www.eevblog.com

Konu ile ilgili teorik bilgilerin olduğu application note 47 yi de ekleyeyim.

İyi yapmışsınız üstat. Ben de bu jeneratörün (Leo Bodnar) BNC modelini almayı planlıyordum. Stoğa girmesini bekliyordum.

Konuyla ilgili bazı notlar paylaşayım:

1- LiteVNA ile 150 MHz üzerinde kare dalga ürettiğimde 700 ps civarı rise-time görebiliyorum (50 Ohm giriş, 50 Ohm koaksiyel kablo ile). Elinizde varsa onunla da test yapabilirsiniz.

2. Bazı kaynaklarda
[math]BW = \frac{0.40}{t_r}[/math] ya da
[math]BW = \frac{0.45}{t_r}[/math] de alındığına rastlamıştım. Ama genel olarak 0.35 kullanılıyor.

3- Jim Willams jeneratörünün tek olumsuz tarafı transistörün kırılma gerilimini sağlayabilmek için çok yüksek besleme voltajına ihtiyaç duyması.
Başka bir güzel hızlı yükselen kenarlı jeneratör örneği de 74xx14 CMOS inverter ile yapılan Schmitt Trigger devresi:

 

[taydin]

Ben aslında bu rise time'dan bant gelişliği hesabı formülünün kökenini merak ediyorum. O bir yaklaşık sonuç ve o sonucu alırken hangi varsayımlar yapılıyor, onları anlamaya çalışıyorum. Mesela prob bant genişliği ölçeceğiz, doğrudan frekans süpürmesi sonuç veriyorken neden daha entrikalı olan pulse generatör metodu var?

 

[taydin]

Bu arada leo bodnar GPSDO da satıyor. O da ilgimi çekti. Fiyat da 200 dolar civarı.

GPSDO Precision Frequency Reference : Leo Bodnar Electronics

Leo Bodnar Electronics : GPSDO Precision Frequency Reference - Loadcell Amplifiers Cables Universal USB Interfaces Racing Simulator Products Buttons, Encoders, Switches SimSteering Force Feedback Enclosures Potentiometers, Sensors GPSDO Precision Frequency Reference NTP server GPS Antennas Fast...

www.leobodnar.com

Bakalım şu pals jeneratör için gümrükten öpücük yemezsem GPSDO yu da alabilirim.

 

[ozkarah]

Ben aslında bu rise time'dan bant gelişliği hesabı formülünün kökenini merak ediyorum. O bir yaklaşık sonuç ve o sonucu alırken hangi varsayımlar yapılıyor, onları anlamaya çalışıyorum. Mesela prob bant genişliği ölçeceğiz, doğrudan frekans süpürmesi sonuç veriyorken neden daha entrikalı olan pulse generatör metodu var?

Formülün çıkarılışını bir kaynakta okumuştum. Bulabilirsem yollayayım buraya.

Bu jeneratörlerin amacı aynı işi yüksek frekanslı sinüs üreten jeneratörlere gör çok daha ucuz ve pratik bir şekilde yapabilmesi. Çünkü sinüs dalgası süpürme metodunda sinyali üreten cihazın genliğinin de lineer kalabiliyor olması çok önemli. Bu da pahalı cihazlara ihtiyaç duyuruyor. Örneğin LiteVNA çok yüksek frekanslara çıkabiliyor ancak genlik çok kararsız. Ancak burada TDR ölçümü hem çok ucuz malzemelerle yapılabiliyor hem de genliğin bir önemi kalmıyor. Ayrıca 10 MHz gibi bir kare dalga yeterli oluyor.

 

[ozkarah]

Bu arada leo bodnar GPSDO da satıyor. O da ilgimi çekti. Fiyat da 200 dolar civarı.

GPSDO Precision Frequency Reference : Leo Bodnar Electronics

Leo Bodnar Electronics : GPSDO Precision Frequency Reference - Loadcell Amplifiers Cables Universal USB Interfaces Racing Simulator Products Buttons, Encoders, Switches SimSteering Force Feedback Enclosures Potentiometers, Sensors GPSDO Precision Frequency Reference NTP server GPS Antennas Fast...

www.leobodnar.com

Bakalım şu pals jeneratör için gümrükten öpücük yemezsem GPSDO yu da alabilirim.

Güzelmiş bunlar. Şöyle bir baktım, yorumlar da çok iyi.

Geçenlerde şuna bakmıştım.

Hergestellt durch Bg7tbl PLL-GPSDO GPS zahm Diszipliniert uhr GPS Empfänger 10M Sinus Welle/1PPS PLATZ WELLE GPSDO - AliExpress 44

Smarter Shopping, Better Living! Aliexpress.com

www.aliexpress.com

Uygun fiyatlı ama benim evdeki çalışma odası iç tarafta ve biraz uzak anten koyabileceğim yerlere. O yüzden acele etmedim ama ofis için bir tane alabilirim Leo Bodnar mini olandan. Diğerinde 2 çıkış olması dışında çok önemli bir fark göremedim.

 

[ozkarah]

Leo Bodnar GPSDO Mini incelemelerini de ekleyeyim:

 

[taydin]

Güzelmiş bunlar. Şöyle bir baktım, yorumlar da çok iyi.

Geçenlerde şuna bakmıştım.

Hergestellt durch Bg7tbl PLL-GPSDO GPS zahm Diszipliniert uhr GPS Empfänger 10M Sinus Welle/1PPS PLATZ WELLE GPSDO - AliExpress 44

Smarter Shopping, Better Living! Aliexpress.com

www.aliexpress.com

Uygun fiyatlı ama benim evdeki çalışma odası iç tarafta ve biraz uzak anten koyabileceğim yerlere. O yüzden acele etmedim ama ofis için bir tane alabilirim Leo Bodnar mini olandan. Diğerinde 2 çıkış olması dışında çok önemli bir fark göremedim.

Leo Bodnar EEVBlog'da da üye. Mesajlarından işi bildiği anlaşılıyor. Onun yaptığı ürüne, Çin'de 0.01 cent fiyat kırmak için her türlü hile hurda yapılmış üründen daha çok güveniyorum

 

[taydin]

Ben alışveriş hastasıyım, ama benden hastalar da var. Adam aliexpress'den GPSDO yu satın almış, sonra da soruyor bu ne işe yarar diye

 

[ozkarah]

Kesinlikle

Leo Bodnar EEVBlog'da da üye. Mesajlarından işi bildiği anlaşılıyor. Onun yaptığı ürüne, Çin'de 0.01 cent fiyat kırmak için her türlü hile hurda yapılmış üründen daha çok güveniyorum

Kesinlikle katılıyorum. Jeneratörü de ilk Dave'e göndermişti ilk yaptığında incelemesi için. Ben gaza geldim gibi. Birer tane alayım jeneratör ve GPSDOdan. Londra'da yaşayan bir arkadaşım var. Gümrükle uğraşmamak için ona göndertebilirim. Bu arada sayfaya dikkat ettim, sakın USD olara sipariş vermeyin. Kur çevrimi çok eski kalmış. GBP/USD'yi 1.41 ile hesaplıyor. Güncel parite 1.13 civarı. GBP ya da EUR olarak verin siparişi. Banka çevirsin.

 

[taydin]

Pay'daki katsayının, osiloskop front end'in filtreleme karakteristiğine göre seçilmesi gerektiği bildiriliyor. Pass band davranışı "maximally flat" veya "gaussian" olmasıne göre farklı bir katsayı gerekiyormuş. Bunu görelim. Bir de Dave bir videoda, pals yükselme zamanının kısa olmasını istesek de, pals uzunluğunun biraz uzunca olmasını istiyoruz diyor. Bu neden gerekli onu da araştıralım. Bana pek mantık yapmadı.

Esasında ideale yakın, çok dar bir pals uygulanırsa bir devreye, ve çıkışın da spektrumuna bakılırsa, o spektrum zaten bütün bant genişliği boyunca tepkisini verecek, çünkü böyle bir pals'de bütün frekans bileşenleri mevcuttur, sanki bütün frekansları aynı anda uygulamış gibi olursun. Bunu da görmek istiyorum.

 

[Mikro Step]

Ben aslında bu rise time'dan bant gelişliği hesabı formülünün kökenini merak ediyorum. O bir yaklaşık sonuç ve o sonucu alırken hangi varsayımlar yapılıyor, onları anlamaya çalışıyorum. Mesela prob bant genişliği ölçeceğiz, doğrudan frekans süpürmesi sonuç veriyorken neden daha entrikalı olan pulse generatör metodu var?

2. dereceden komplex koklere sahip ve az sonumlu bir filitrenin birim basamak cevabindan bulunuyor.

Muhtemelen frekans supurme ile band genisligi tespiti, zaman alan bir islem oldugundan pals cevabindan yaklasik deger tespit ediliyordur.

Normalde genisligi 0'a giderken genligi sonsuza giden darbe fonksiyonu Dirac fonksiyonu olarak bilinir.

Dirac ile durtulen sistemin verecegi cevap dogrudan sistemin transfer fonksiyonudur. Ancak Dirac fonksiyonu teorik bir fonksiyondur ve pratikte gerceklestirilemez. Bu durumda burada 30ps lik sinyal ureteceji bir pals fonksiyonu oluyor.

Dedigim gibi ikinci dereceden bir filtrenin basamak cevabina bakin.

Fakat genel olarak sistemlerin zaman domeni davranislari ile frekans domeni davranislari arasinda alaka kurmak cok zor.


@ozkarah'in yukaridaki mesajini gordum. Evet asil cevabi vermis. Frekans supurmede oyle bir frekansi ayarli osilator kullanacaksiniz ki DC den baslayacak en yuksek frekansa kadar frekans supurulurken genligi hep sabit kalacak. (Bayagi zor bir is.)

 

[ozkarah]

Bahsettiğim kaynağı buldum. Şurada görmüştüm:

Rise Time vs. Bandwidth and Applications

In measurement instruments such as oscilloscopes and spectrum analyzers, the maximum rise time that can be measured with reasonable amplitude accuracy is directly related to the instrument’s -3-dB bandwidth.

interferencetechnology.com

Şurada da diyor ki; eskiden kural BW=0.35/risetime iken artık üst seviye dijital osiloskoplarda BW=0.45/risetime olarak hesaplanır. Bunun sonucu olarak BW limitini aşınca gerçekleşen sinyal zayıflaması çok daha diktir.

How is bandwidth related to rise time for oscilloscopes? | Tektronix

How is bandwidth related to rise time for oscilloscopes? Historically, oscilloscope frequency response tended to approximately follow the rule: Bandwidth x risetime = 0.35. This corresponds to a 1-

www.tek.com

 

[umk]

GPSDO Precision Frequency Reference : Leo Bodnar Electronics

Leo Bodnar Electronics : GPSDO Precision Frequency Reference - Loadcell Amplifiers Cables Universal USB Interfaces Racing Simulator Products Buttons, Encoders, Switches SimSteering Force Feedback Enclosures Potentiometers, Sensors GPSDO Precision Frequency Reference NTP server GPS Antennas Fast...

www.leobodnar.com

Adamlar PAYPAL dan başka ödeme şeklini kabul mü etmiyorlar yoksa ben mi bulamadım.

 

[ozkarah]

Paypal sistemini kullanıyor ama ödeme ekranında Paypal hesabını kullanmadan kredi kartı ile ödeme seçeneği geliyor.

 

[Mikro Step]

Bu durumda 30ps pals ureten devreye cok da ihtiyac yok.

Scopun tetiklemesini tek atim moduna kurun.

Tetik seviyesini 0.15 Volta set edin.

1.5v pilin negatifi probun sasesine bagliyken pilin + ucunu proba dokundurun.

Bu islemi ekranda guzel bir sekil elde edinceye kadar tekrarlayin. (Zahmetli olan kisim burasi)

Guzel bir sekil elde ettiginizde 1.35v ile 0.15v arasi zamani olcun.

Benim scopta 4.4 ns olctum. 0.45/4.4 den 0.102 GHz cikiyor. Elimdeki scopta zaten 100Mhz.

30ps lik peryodik pals ureten cihaz alirsaniz yukaridaki zahmetten kurtulacaksiniz.

 

[taydin]

Hmm öyle değdirerek 30 ps olur mu yav? Birşey diyemeyeceğim şimdi. Ama bir ara deneyeyim bakalım

 

[Mikro Step]

Amac 30ps lik pals degil. 0'dan bir anda herhangi bir voltaj seviyesine aniden atlayan herhangi bir duzenek olur. Elektronik devrelerin gecikmesinden dolayi gerceklestirmek sikintili.

Ama mekanik kontakta sikinti yok.

 

[taydin]

Zaten 30 ps şu açıdan mantıklı: mesela 300 ps rise time olan bir osiloskop ölçeceksin. Bu 1.5 GHz bant genişliği yapıyor. 30 ps de 300 ün 10 da biri, yani ölçüm hatasına neredeyse hiç katkıda bulunmuyor, çok daha isabetli bir ölçüm yapmış oluyorsun. Yoksa 30 ps rise time olan osiloskop bizim 10 km yakınımızdan bile geçmez