Sự khác biệt giữa Máy Hiện sóng 12 bit và 8bit

Về mặt lý thuyết khi tăng độ phân giải lên 4 bit sẽ tạo ra sự cải thiện 16 lần về dải động biên độ của máy hiện sóng, từ 256:1 lên 4096:1. Đây là một sự cải thiện đáng kể dải động biên độ nhưng là một người kỹ sư – ta biết rằng không có gì gọi là “bữa trưa miễn phí”.

Để tăng bit phải giảm băng thông

Việc thêm các bit có thể thực hiện bằng cách sử dụng phần cứng hoặc phần mềm. Hầu hết các máy hiện sóng tầm trung đều có chế độ phân giải cao, sử dụng phương pháp lọc để tăng số lượng bit. Về bản chất, có sự đánh đổi băng thông để tăng dải động lên; để tăng một bit ta cần phải giảm một nửa băng thông. Do đó, để tăng 4 bit, thì băng thông sẽ phải giảm xuống 16:1. Vì vậy, nếu bạn bắt đầu với máy hiện sóng 1GHz, thì khi tăng độ phân giải lên 12 bit với chế độ phân giải cao sẽ làm giảm băng thông xuống dưới 100 MHz.

Hình 1. Một tín hiệu kiểm tra với dải động rộng được sử dụng để so sánh hiệu suất giữa máy hiện sóng 8 bit và 12 bit

Ngoài ra, phần cứng của máy hiện sóng cũng có thể được cải thiện. Điều này được thể hiện rõ ràng nhất trong sự thay đổi của bộ chuyển đổi tương tự - số 8 bit (ADC) thành bộ ADC 12 bit. Sử dụng bộ ADC 12 bit sẽ nâng cao phạm vi hoạt động của thiết bị, nên giao diện phía trước cũng cần được cải thiện để giảm nhiễu; nếu không, độ phân giải tăng lên sẽ bị lãng phí.

Lợi thế của Máy Hiện sóng 12 bit so với 8 bit

Độ chính xác đặc trưng của Máy Hiện sóng 12 bit thường là 0,5%, so với 1,5% đến 2% của hầu hết các máy hiện sóng 8 bit.

Một điểm khác cần lưu ý đó là bộ ADC có độ phân giải cao hơn sẽ có tốc độ định thời tối đa thấp hơn. Điều này đồng nghĩa với việc hiệu quả băng thông của bộ ADC 12 bit có thể bị hạn chế hơn. Máy hiện sóng 12 bit hiện tại hỗ trợ tốc độ lấy mẫu từ 2 đến 10 Gsamples/s và hỗ trợ băng thông lên đến 1 GHz.

SO SÁNH MÁY HIỆN SÓNG SỬ DỤNG THAM SỐ ENOB

Hình 2. Ở các mức tín hiệu thấp hơn nằm giữa dạng sóng, dễ dàng thấy sự khác biệt trong hiệu suất giữa máy hiện sóng 8 và 12-bit.

Khi so sánh hiệu suất của hai máy hiện sóng, tính hiệu quả của thông số kỹ thuật ENOB – số bit hiệu quả của thiết bị nên được xem xét. Tham số này sẽ đưa vào các phần tính toán nhiễu và méo, cung cấp một cơ sở so sánh tốt.

Có thể, dễ dàng so sánh hiệu suất thực tế của Máy Hiện sóng 8 bit và 12 bit bằng cách nhập vào một tín hiệu có dải động rộng như là một sóng hình sin giảm dần theo quy luật hàm số mũ như Hình 1.

Tín hiệu hình sin trong Hình 1 có biên độ đỉnh - đỉnh trong khoảng 300 mV. Nhìn vào toàn bộ thang đo của tín hiệu ta không thấy sự khác biệt nhiều giữa kết quả đo của Máy Hiện sóng 8 bit và 12 bit. Tuy nhiên, khi nhìn vào các thành phần biên độ thấp hơn trong Hình 2 sự khác biệt được thể hiện rõ ràng hơn.

Ở giữa dạng sóng, các mức tín hiệu rơi vào dải millivolt. Ở đây, Máy Hiện sóng 12 bit vẫn đang hiển thị dạng sóng, nhưng Máy hiện sóng 8 bit lại là sự pha trộn giữa hai mức kỹ thuật số, cho thấy nó gần với giới hạn dải động. Tại thời điểm này, Máy Hiện sóng 12 bit cho thấy những lợi ích của độ phân giải dọc cao hơn.

Ưu điểm của Máy Hiện sóng 12 bit so với Máy Hiện sóng 8 bit rất dễ nhìn thấy khi so sánh trực tiếp. Tuy nhiên, Máy Hiện sóng 12-bit lại có hạn chế về băng thông tối đa. “Điểm trừ” này khiến phần lớn các phép đo đòi hỏi băng thông cao trên một vài GHz vẫn phải sử dụng Máy Hiện sóng 8 bit.

Nguồn: RSI