Oszilloskop im Labor: Mit einem 12-Bit-Wandler und 8 GHz entgehen keine Details

| Autor / Redakteur: Nach Material von Teledyne LeCroy / Hendrik Härter

Jedes Detail im Blick: Teledyne LeCroy hat bei seiner Serie WavePro HD eine komplett neue Chip-Architektur mit 8 GHz verbaut. Zudem arbeitet in den Geräten ein A/D-Wandler mit einer Auflösung von 12 Bit.
Jedes Detail im Blick: Teledyne LeCroy hat bei seiner Serie WavePro HD eine komplett neue Chip-Architektur mit 8 GHz verbaut. Zudem arbeitet in den Geräten ein A/D-Wandler mit einer Auflösung von 12 Bit. (Bild: Teledyne LeCroy)

Eine komplett neue Chip-Architektur mit 8 GHz und einem A/D-Wandler mit 12 Bit hat Teledyne LeCroy in seine aktuelle Serie WavePro HD integriert. Bemerkenswert ist der tiefe Speicher bis 5 Gpts, um das Messsignal einzufangen.

Im Herbst des Jahres 2010 hatte Teledyne LeCroy mit der Serie HRO 6Zi als erster Hersteller ein Oszilloskop auf den Markt gebracht, das über eine echte 12-Bit-Architektur verfügte und preislich in der Nähe eines konventionellen Geräts mit acht Bit lag. Mit der Oszilloskop-Serie schaffte Teledyne LeCroy den Durchbruch bei den sogenannten High-Definition-Oszilloskopen. Dank des verbauten 12-Bit-A/D-Wandlers und die daraus resultierenden 4096 Quantisierungsstufen lassen sich Signale bis zu einer maximalen Bandbreite und Abtastrate mit der 16-fachen Auflösung erfassen.

In der Oszilloskop-Serie der WavePro HD verbaut Teledyne LeCroy seine HD4096-Technik mit 12-Bit auf Hardware. Zum Einsatz kommt erstmals ein komplett neuer Chipsatz mit acht Gigahertz. Die Hersteller anderer HD-Oszilloskope am Markt integrieren A/D-Wandler mit 10 oder 12 Bit in ihre Gerätearchitektur mit 8-Bit-Signalwegen. Zudem greifen sie auf Softwaretechniken zurück, die allerdings auf Kosten der Bandbreite gehen und eine höhere Auflösung ermöglichen. Die neue Chip-Architektur ermöglicht eine geringere Dämpfung und das Rauschen wurde reduziert.

Das Speichermanagement bietet einen Erfassungsspeicher von fünf Giga-Points pro Sekunde auf zwei Eingangskanälen. Bisher war ein Erfassungsspeicher von bis zu 768 Mega-Points auf zwei Kanälen üblich. Dank eines größeren Speichers sind tiefere Einblicke in das Systemverhalten möglich. Mit einem größeren Speicher und höheren Abtastraten kann der Anwender sowohl Trends im Bereich von Millisekunden erfassen als auch Störungen von wenigen Pikosekunden. Somit kann das Oszilloskop Daten bei vollen 20 GS/s erfassen. Und das immer mit voller 12-Bit-Auflösung.

Die Oszilloskope erfassen mit einer Abtastrate von 20 GS/s auch sehr kleine Signaldetails und das über einen langen Zeitraum. Abgerundet wird das Angebot mit verschiedenen Analysetools, um das Signalverhalten darzustellen und die Fehlersuche für den Anwender zu erleichtern. Dazu gehören neben Messfunktionen auch Mathematik-, Analyse- und Dokumentations-Werkzeuge. Die breite Palette an Analysetools wird ergänzt durch Serial-Data Trigger, Decoder, Measure/Graph und Optionen für Augen-Diagramme (TDME).

Dank der Kombination aus hoher Abtastrate und langem Speicher hat der Anwender die Möglichkeit, an vielen schnellen transienten Paketen zu messen und Pulsfolgen sowie Transienten zu testen. Die analogen Eingänge des WavePro HD können optional mit digitalen MSO-Eingängen kombiniert werden. Dann lassen sich verschiedene analoge Sensoren, digitale Logik, Power-Rail, serielle Daten und weitere Signale parallel erfassen.

Der WavePro HD bietet eine Ursachenanalyse zwischen schnellen und langsamen Signalen, wie in Signalen bei Power-Distribution-Network (PDN) = Stromversorgungsnetz, analoge Sensoreingänge, Digitalaktivitäten oder bei Nachrichtenpaketen in seriellen Daten. In Kombination mit einem umfassenden Angebot zur Jitter-Analyse von schnellen seriellen Daten und Compliance-Tests an Protokollen können Anwender mit einem Gerät alle wichtigen Analysen und Fehlersuchen an eingebetteten Computersystemen durchführen. Den Jitter gibt Teledyne LeCroy mit einer Zeitbasis von 60 fs an, womit Jitter- und Rauschmessungen an seriellen Daten möglich sind.

Wenn das Oszilloskop die Power Integrity prüft

Mit einer entsprechend hohen Bandbreite und Auflösung der Oszilloskope aus der Serie WavePro HD lässt sich das Verhalten von On-Die- und PDN-Systemen untersuchen. Eine hohe Bandbreite bedeutet, dass sich schnelle On-Die-Auswirkungen wie Ground Bounce präzise darstellen lassen. Sensible Messungen wie beispielsweise bei der Rail-Collapse-Charakterisieung. Der hohe dynamische Bereich und eine Verstärkungsgenauigkeit von 0,5 Prozent bei der Serie WavePro HD sorgen dafür, dass sich der Messtechniker gerade bei sensiblen Messungen, wie für die Rail-Collapse-Charakterisierung, auf die Ergebnisse verlassen kann. Zudem lassen sich dank des geringen Rauschens der Geräte zusammen mit den Spektrum-Analyzer-Software-Tools auch Störer im Stromversorgungsnetz (PDN) erfassen und identifizieren. Analysen zur Leistungsintegrität lassen sich mit dem RP4030-4-GHz Power-Rail-Tastkopf durchführen. Dieser lässt sich flexibel an das Oszilloskop anschließen.

Um Pulse zu charakterisieren, ist ebenfalls ein großer Speicher und eine hohe Abtastrate notwendig. Zusammen mit dem speziellen EMC-Puls-Parameter-Paket können präzise EMC-Testsignale charakterisiert werden. Die schnelle Anstiegszeit von schnellen Pulsen erfordert eine Bandbreite von 2,5 bis 4 GHz bei gleichzeitig hoher Abtastrate. Damit lassen sich genaue Messergebnisse sicherstellen.

Neue Schnittstelle mit dem ProBus2 für bis 8 GHz

Eine wesentliche Neuerung sind auch die ProBus2-Schnittstellen für bis zu acht Gigahertz. Zudem sind sie kompatibel zu den koaxialen BNC-Steckverbinder. Die 8- und 6-GHz-Tastköpfe werden direkt an den WavePro HD angeschlossen, genau so, wie die bisherigen 4-GHz-ProBus-Schnittstellen anderer Oszilloskope von Teledyne LeCroy. Bereits bestehende Tastköpfe des Typs ProBus sind ohne Adapter kompatibel mit der neuen ProBus2-Schnittstelle. In Sachen Bedienung setzt die Oszilloskop-Familie auf ein Touchdisplay mit 15,6 Zoll und einer Auflösung von 1920 x 1080 Pixel. Bei der Bedienung des Messgerätes setzt Teledyne LeCroy auf die bewährte MAUI-OneTouch-Benutzeroberfläche mit Gestensteuerung. Das MAUI steht für Most Advanced User Interface und ermöglicht es dem Anwender, gängige Funktionen mit nur einem Finger zu bedienen. Pop-up-Dialoge oder Menüs müssen dabei nicht geöffnet werden. Die Oszilloskop-Modellreihe besteht aus vier Modellen mit Bandbreiten von 2,5 bis 8 GHz, die alle über eine Abtastrate von bis 20 GS/s bei einem Speicher bis fünf Gigapoints verfügen.

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