작은 신호의 정확한 측정
10mV/div 미만의 계측 설정에서 오실로스코프는 노이즈를 최대한 낮게 유지하기 위해 일반적으로 계측 대역폭을 줄입니다. R&S®RTO는 다릅니다. R&S®RTO는 가장 민감한 설정에서도 전체 대역폭을 제공하며, 유효 비트(ENOB)가 7개보다 많은 A/D 컨버터는 신호를 디지털화합니다.
목표
모바일 기기는 계속 작아지고 점점 더 많은 기능을 탑재하고 있으나, 반대로 사용자들은 긴 배터리 수명을 기대합니다. 전력 소비 최적화는 이러한 기기를 설계할 때 가장 까다로운 측면 중 하나입니다. 높은 데이터 속도에서 전송할 때 전력 소비를 최소화하기 위해서는 공급 전압을 최대한 낮게 유지해야 합니다. LVDS(Low Voltage Differential Signaling, 저전압 디퍼렌셜 시그널링) 표준에 따른 저전압 스윙 신호가 사용됩니다. 또한 위에서 언급한 이유로 매우 낮은 전압을 사용하는 D/A 컨버터와 증폭기 등의 아날로그 및 혼합 신호 회로에서도 저진폭 신호가 일반적입니다. 기존 오실로스코프는 매우 높은 수직 감도에서 이러한 신호의 전체 대역폭을 표시할 수 없습니다. 이러한 신호를 측정하는 것은 매우 어렵거나 불가능하지만 이제 R&S®RTO가 이 문제를 해결하였습니다(그림 1 참조).
T&M 솔루션
고주파수 신호 측정에 사용되는 액티브 프로브는 보통 10 : 1 비율의 분압기를 보유하여, 이미 작은 신호의 진폭을 소스의 10분의 1까지 줄여줍니다. 전압 스윙이 350mV인 LVDS 신호를 측정할 경우 35mV만 오실로스코프 입력에 도달합니다. 수직 스케일링은 40mV/div로 설정해야 하며, 이 신호를 최적으로 표시하려면 4mV/div로 설정해야 합니다(그림 2 참조). R&S®RTO 오실로스코프는 활성화된 입력 앰프에서 최대 1mV/div 감도까지 작동하며, A/D 컨버터의 전체 다이내믹 레인지를 활용합니다. 이와 달리, 다른 오실로스코프는 소프트웨어를 사용하여 스크린 전체에 신호 진폭을 나누기 때문에 A/D 컨버터 대역의 작은 부분밖에 사용할 수 없습니다. 또한 R&S®RTO 오실로스코프에 내재하는 노이즈는 너무 적기 때문에 입력 대역폭을 줄여 추가로 감소할 필요는 없습니다. 모든 감도 범위에서 정확한 측정을 위해 전체 대역폭을 사용할 수 있습니다.
단일 코어 A/D 컨버터로 인한 높은 다이내믹 레인지
신호 디지타이징의 진정한 정확도는 A/D 컨버터의 유효 비트 수(ENOB)로 측정합니다. 특히 고속 디지털 버스의 신호 진폭이 작을 경우 다이내믹 레인지에 대한 요구 사항이 더욱 까다로워집니다. 8비트 A/D 컨버터가 고대역폭 디지털 오실로스코프에 사용되는 경우가 많습니다. 이러한 컨버터는 여러 개의 느린 시간 교차 컨버터가 연결되어 있습니다. 하지만 결합된 컨버터의 수가 많을수록 개별 컨버터의 동작은 동일하지 않기 때문에 발생하는 오류의 수도 많습니다. R&S®RTO 오실로스코프에는 그러한 제약이 없습니다. R&S®RTO의 10Gsample/s 컨버터는 단일 코어 아키텍처를 사용하여 구현되었습니다. 즉, 단일 컨버터 코어는 샘플링 아날로그 신호를 8비트 디지털 워드로 변환합니다. 단일 코어 아키텍처는 신호 왜곡을 최소화하며, 7개보다 많은 유효 비트를 달성합니다(그림 3 참조). 또한 측정 신호의 표현 정확도도 신호 주파수 및 프론트엔드의 내재 노이즈에 상대적인 오실로스코프의 대역폭에 따라 달라집니다. R&S®RTO 오실로스코프가 까다로운 설계 요구 사항을 구현해낼 수 있는 이유는 이 때문입니다. 그러한 노력의 결실으로 인하여 오실로스코프의 내재 노이즈가 동급 장비 중 가장 낮아, 가장 민감한 설정에서도 정밀하고 안정적인 결과를 제공합니다(그림 4 참조).
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