Oszilloskop-Messtechnik Von Embedded-Designs bis zur Leistungselektronik

Autor / Redakteur: Sylvia Reitz * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Egal ob ein Embedded-Design entworfen oder Leistungselektronik analysiert werden soll. Die R&S RTE-Familie von Rohde&Schwarz erleichtert den Messalltag. Dabei steht das Touch-Display im Mittelpunkt.

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R&S RTE-Oszilloskop: Das Messgerät verfügt über Bandbreiten von 200, 350 und 500 MHz sowie 1 GHz und steht jeweils als 2- und 4-Kanal-Modell zur Verfügung. Für die täglichen Messaufgaben bietet das Scope Zeitbereichs-, Logik-, Protokoll- und Frequenzanalysen in einem Gerät.
R&S RTE-Oszilloskop: Das Messgerät verfügt über Bandbreiten von 200, 350 und 500 MHz sowie 1 GHz und steht jeweils als 2- und 4-Kanal-Modell zur Verfügung. Für die täglichen Messaufgaben bietet das Scope Zeitbereichs-, Logik-, Protokoll- und Frequenzanalysen in einem Gerät.
(Rohde & Schwarz)

Die Hauptaufgabe eines digitalen Oszilloskops ist es, elektrische Signale zu vermessen. Das reicht von einfachen Messaufgaben wie beispielsweise Frequenz, Anstiegs- oder Abfallzeiten oder um komplexe Analysen wie das Bestimmen des Schaltverlustes eines getakteten Schaltnetzteiles. Für den Anwender ist es entscheidend, dass er sich auf die Qualität seiner Messergebnisse verlassen kann.

Signalfehler oder relevante Signalereignisse lassen sich umso besser untersuchen, je mehr Details ein Oszilloskop anzeigen kann. Voraussetzung dafür ist eine hohe zeitliche Auflösung, die auf der Abtastrate basiert. Viele Anwendungen erfordern zusätzlich eine lange Aufzeichnungsdauer, beispielsweise die Analyse von Dateninhalten serieller Protokolle.

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Eigener ASIC für die Parallelverarbeitung

Um auch für lange Signalsequenzen die hohe Abtastrate und Detailtreue beibehalten zu können, ist ein tiefer Speicher notwendig. Rohde & Schwarz bietet mit seiner Serie R&S RTE ein Oszilloskop, das wichtige Parameter wie Abtastrate und Speichertiefe kombiniert. Pro Kanal steht eine Abtastrate von 5 Gsample/s bei einer Speichertiefe von 10 Msample zur Verfügung. Das ist optional auf 50 Msample pro Kanal erweiterbar. Je seltener ein Signalfehler auftritt, desto länger kann es dauern, ihn mit dem Oszilloskop zu detektieren. Daher ist es wichtig, dass das Oszilloskop über eine möglichst hohe Erfassungsrate verfügt.

Das Herzstück des R&S RTE ist ein eigens für Parallelverarbeitung konzipierter ASIC. So können die Oszilloskope ohne speziellen Aufzeichnungsmodus mehr als 1 Million Messkurven/s aufnehmen, analysieren und anzeigen. Dank dieser hohen Erfassungsrate finden die Geräte Fehler deutlich schneller und zuverlässiger und verkürzen den Debugging-Prozess.

Für präzise Messergebnisse sorgt außerdem das punktgenaue digitale Trigger-System von Rohde & Schwarz. Es trifft die Trigger-Entscheidung unabhängig von der eingestellten Abtastrate auf Grundlage des digitalisierten Messsignals mit einer Auflösung von 500 fs. Dadurch ist der Trigger-Jitter sehr klein (< 1ps RMS) und die Messgenauigkeit hoch. Der digitale Trigger ermöglicht außerdem eine einstellbare Trigger-Hysterese, die sich an die Signalqualität anpassen lässt. Dadurch kann zum Beispiel auch auf stark verrauschte Signale stabil getriggert werden.

Aufgrund des Single-Core A/D-Wandlers mit mehr als sieben effektiven Bits (ENOB) kommt es kaum zu Signalverzerrungen. Die hohe Eingangsempfindlichkeit von bis zu 1 mV/div ohne jede Bandbreiteneinschränkung stellt sicher, dass auch Signale mit kleiner Amplitude genau vermessen werden können.

Zur detaillierten Analyse von Signalen stehen in den Oszilloskopen viele Messwerkzeuge zur Verfügung. Sie reichen von einfachen Cursorfunktionen über Maskentests bis hin zu komplexen Mathematikoperationen. Viele der Messfunktionen, wie Histogramme, die Spektrumdarstellung und die Maskentests, sind in Hardware realisiert. Durch die Hardwareimplementierung bleibt das Oszilloskop flüssig bedienbar und die Erfassungsrate ist hoch. Damit stehen Messergebnisse schneller in einer statistisch aussagekräftigen Menge zur Verfügung.

Neben den für digitale Oszilloskope üblichen, automatischen Messungen bietet das Oszilloskop zusätzlich die Funktion QuickMeas, die für diese Geräteklasse einzigartig ist. Für das aktuelle Signal zeigt QuickMeas die Ergebnisse von gleich mehreren Messfunktionen auf einmal an. Welche Messfunktionen das sind, lässt sich je nach Bedarf definieren. Wie für alle Tools erfolgt der Zugriff schnell über die Werkzeugleiste am oberen Bildschirmrand.

Maskentests zeigen, ob ein Signal innerhalb definierter Toleranzgrenzen liegt und bewerten so die Qualität und Stabilität eines Testobjekts mittels Pass/Fail-Auswertungen. Das RTE erstellt die notwendigen Masken umgehend mit nur wenigen Tastendrücken. Maskenverletzungen werden aufgrund der hohen Erfassungsrate schnell und zuverlässig gefunden. Durch einen Stopp nach Maskenverletzung sind Signalanomalien und unerwartete Ereignisse leicht analysierbar.

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