Oszilloskope Intelligente Analysesoftware steigert die Geräte-Performance

Autor / Redakteur: Lon Hintze und Peter Kasenbacher* / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Von vielen Anwendern bisher kaum registriert, hat bei Oszilloskopen eine kleine Revolution stattgefunden: In neuen Oszilloskopen steckt ein virtuelles Heinzelmännchen, das den Anwender beim Messen unterstützt. Der virtuelle Helfer in Form einer intelligenten Software prüft Signale wesentlich umfangreicher und vielseitiger, als es bisher möglich war. So kann die Software anormale Signalereignisse wesentlich schneller finden oder darauf triggern.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Im Lauf der vergangenen zwölf Monate haben einige Oszilloskop-Hersteller – darunter Agilent mit dem System „InfiniiScan“ – Geräte mit eingebauter Softwareintelligenz auf den Markt gebracht. Damit stehen dem Anwender Funktionen wie Ereigniserkennung, softwarebasierende Triggermöglichkeiten oder auch sogenannte Zonenfinder zur gezielten Navigation in Messkurven zur Verfügung.

Ereignisse erkennen

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Eine intelligente Oszilloskop-Software überwacht die Eingangssignale und sucht darin nach bestimmten Charakteristiken der Kurvenform, die der Anwender vorgegeben hat. Mögliche Kriterien sind beispielsweise Glitches, Anstiegs- und Abfallzeiten, Setup- und Hold-Zeiten, frequenzbezogene Ereignisse und Jitter-Phänomene. Salopp ausgedrückt kann eine solche Software auf all das reagieren, was ein Oszilloskop überhaupt messen kann.

Darüber hinaus kann sie Ereignisse erkennen, die bisher dem Triggern zugeordnet waren, also Flanken, Muster, verkümmerte Bits und serielle Bitströme. Im Vergleich zu einer hardwaregestützten Triggereinheit ist eine Softwarelösung diesbezüglich wesentlich flexibler und leistungsfähiger. Sie kann Ereignisse identifizieren, die man mit bisherigen Mess- oder Triggersystemen nicht erkennen konnte. Das Erkennen einer überlagerten Unstetigkeit in einer Kurve beispielsweise liegt außerhalb der Reichweite herkömmlicher Hardwaretriggersysteme. Die neue intelligente Software aber kann solche Signale identifizieren (Bild 1).

Grenzen überwinden

Hardwarebasierte Triggersysteme sind bezüglich ihrer Geschwindigkeit bestimmten Beschränkungen unterworfen, die Hardware generell innewohnt. Ein Hardwaretriggersystem eines Oszilloskops ist mit ICs einer bestimmten Technologie aufgebaut, nämlich der, die bei der Produktion des Gerätes aktuell war. Der Prototyp, der durchgemessen werden soll, ist möglicherweise aber bereits mit ICs einer neueren, schnelleren Technologie aufgebaut. Intelligente Software überwindet diese Grenze, die jeder Hardware prinzipiell innewohnt, und dazu eine Reihe anderer Einschränkungen.

Die Maximalgeschwindigkeit eines auf intelligenter Software basierten Triggersystems hängt primär von der Abtastrate des Oszilloskops ab. Ein solches System kann daher bedeutend kürzere Ereignisse erkennen als ein hardwarebasiertes. Das schnellste Hardwaresystem erkennt beispielsweise Triggerimpulse bis herunter zu 300 ps, das schnellste Triggersystem für serielle Datenströme arbeitet bis 3,3 Gbit/s. Softwaretriggersysteme erkennen Triggerimpulse bis herunter zu 70 ps Impulsbreite (Bild 2) und arbeiten mit seriellen Datenströmen bis zu 8,5 Gbit/s. Das ist ein nennenswerter Leistungszuwachs.

Weiterhin hat der softwarebasierte Ansatz eine erheblich bessere Auflösung. Er kann beispielsweise einen 300-ps-Glitch von einem 325-ps-Glitch unterscheiden. Hardwarebasierte Triggersysteme haben Schwierigkeiten, diese beiden Glitches zu unterscheiden. Der einzige große Vorteil eines hardwarebasierten Triggersystems ist, dass es keine Totzeit hat. Ein softwarebasiertes Triggersystem kann wegen der Post-Processing- und Triggerbereitschaft-Verzögerungszeiten des Oszilloskops ein Ereignis, das seltener auftritt als etwa einmal pro Sekunde, nicht erfolgreich identifizieren.

Hardwarebasierte Triggersysteme werden daher für selten auftretende Ereignisse ihren Stellenwert behalten. Dennoch ist eine Sekunde in modernen Designs eine halbe Ewigkeit. Die meisten Fehler der Kurvenform treten ihrer Natur nach regelmäßig auf, wenn nicht, kann man durch die Wahl eines geeigneten Stimulus dafür sorgen, dass sie regelmäßig auftreten.

Gezielt navigieren

Neben einem breiteren Spektrum von identifizierbaren Ereignissen und größerer Leistungsfähigkeit hat intelligente Software einen weiteren großen Vorteil: Man kann sich mit ihr erheblich besser in der Messkurve orientieren als mit dem herkömmlichen “schluck und weg”-Ansatz von Oszilloskopen mit großer Speichertiefe. Intelligente Software kann mehrere Ereignisse gleichzeitig erkennen und im beobachteten Zeitabschnitt beliebig viele Ereignisse identifizieren, jedes dieser Ereignisse automatisch ansteuern und Marken in der Zeitachse des Oszilloskops setzen.

Mit der Funktion „Zonenfinder“ (Bild 3) kann man auf dem Bildschirm des Oszilloskops Bereiche definieren, die die Messkurve unbedingt passieren muss oder die sie nicht passieren darf. Fehlerhafte Kurven werden damit unmittelbar ersichtlich. Wenn man die Kurve sieht, hat man sie schon erfasst und erkannt. Früher konnte man allenfalls hoffen, dass man es schaffte, schnell genug auf “Stop” zu drücken, oder man musste immer und immer wieder Einzelshots fahren. Die Software kann aber noch mehr: Sie kann nicht nur an einer aktiven Messung erkennen, ob sie bestimmte Kriterien einhält, sondern auch nach verschiedenen Ereignissen in bereits gespeicherten Messkurven suchen.

Entwicklungsingenieure haben das Aufkommen derartiger intelligenter Software in Oszilloskopen enthusiastisch begrüßt. Man hält die neuen Möglichkeiten, die der „virtuelle Ingenieur“ im Oszilloskop eröffnet, für geradezu zwingend. Sie können die Effizienz im Testlabor dramaisch steigern.

Agilent Technologies, Tel. +49(0)7031 4640

*Lon Hintze ist Produktmanager für Hochleistungsoszilloskope bei Agilent Technologies und Peter Kasenbacher im Europäischen Marketing als EMEA Product Line Manager für Oszilloskope verantwortlich.

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