Oszilloskope 60 GHz - die neue Scope-Bandbreiten-Messlatte

60 GHz an realisierbarer Bandbreite, und das auch in modularen Vielkanal-Konfigurationen, schaffen die neuen Scopes der LabMaster 10Zi-Serie von LeCroy
60 GHz an realisierbarer Bandbreite, und das auch in modularen Vielkanal-Konfigurationen, schaffen die neuen Scopes der LabMaster 10Zi-Serie von LeCroy

Hochintegrierte Chips machen eine neue High-speed-Oszilloskop-Generation bei LeCroy möglich: Bandbreiten bis 60 GHz und Abtastraten bis 160 GS/s sind damit realisierbar. Und auch Vielkanal-Konfigurationen mit bis zu 20 Messkanälen bei 36 GHz oder mit 10 Kanälen zu je 60 GHz Bandbreite lassen sich mit dem neuen Architektur-Konzept zusammenstellen.

Die neuen Scopes tragen die Modellreihen-Bezeichnung LabMaster 10Zi und machen sich in den Eingangsteilen eine Silizium-Technologie von IBM zunutze (8HP-SiGe-Prozess), mit der physikalische Echtzeit-Bandbreiten von 36 GHz und Abtastraten bis zu 80 GS/s realisierbar sind. Damit setzen die mit diesen Chips ausgerüsteten Scopes eine neue High-speed-Messlatte im Oszilloskop-Markt – das Ganze zu Preisen, die mit denen der bestehenden und nicht diese High-speed-Eckdaten bietenden Oszilloskop-Generationen vergleichbar sind.

Die neuen LabMaster-10Zi-Oszilloskope sind 4-Kanal-Geräte, und sie schaffen durch die patentierte Digital-Bandwidth-Interleave- (DBI-) Technik, bei der das hohe Eingangs-Frequenzband in einen niedrigeren Frequenzbereich herab gemischt wird, letztlich Bandbreiten-Obergrenzen von 60 GHz und Abtastraten von bis zu 160 GS/s in der halben Kanal-Anzahl. Die 60 GHz an effektiver Bandbreite sind ein gewaltiger Schritt nach vorn unter Berücksichtigung der Tatsache, dass man im Markt bislang Scopes findet, die bei der gleichen Anzahl an Kanälen 32 oder 33 GHz physikalisch erzielen.

Daneben erlaubt die patentierte ChannelSync-Architektur die hochpräzise Synchronisierung mehrerer Scopes dieser Klasse, so dass man Konfigurationen von bis zu 20 Kanälen mit 36 GHz bei 80 GS/s bzw. bis zu 10 Kanälen mit 60 GHz/160 GS/s aufbauen kann.

All diese Eigenschaften setzen die neuen Geräte derzeit an die Spitzenposition im High-speed-Echtzeit-Oszilloskop-Bereich.

Weitere Eckdaten sind Analysespeicher-Größen von 1024 Mio. Speicherwerten je Kanal und eine maximale Triggerbandbreite von 30 GHz – das ist deutlich mehr als bei bestehenden LeCroy-Oszilloskope und auch bei konkurrierenden Geräten. Das Jitter-Grundrauschen beträgt extrem geringe 100 fs (effektiv) bei den 50- und 60-GHz-Modellen.

Die Anstiegszeit ist zu 5,5 ps beim 60-GHz-Gerät und zu 9,75 ps beim 36-GHz-Modell spezifiziert. Ein serieller 14,1-Gbit/s-/80-bit-Pattern-Trigger unterstützt das symbolische Triggern auf Datenübertragungen nach den 8b/10b- oder 64b/66b- sowie PCI-Express-3.0-Spezifikationen und ist als Option erhältlich. Dieser Trigger macht die neuen Scopes sehr wertvoll für die Fehlerbehebung bei High-speed-Seriell-Bussen.

LeCroy erreicht die hohen Bandbreiten durch die jahrelang gesammelten Erfahrungen mit SiGe- Prozessen. So hatte man vor kurzer Zeit noch mit den LeCroy-Scopes 20 GHz an Bandbreite im Si-Substrat mit dem 7HP-SiGe-Prozess erreicht. Die neuen und jetzt vorgestellten LeCroy-36-GHz-Chips basieren auf dem bereits erwähnten 8HP-SiGe-Prozess. Diese Prozess-Technologie stellt übrigens die vierte SiGe-Generation mit der doppelten Leistung wie die jeweils vorherige Generation mit bis zu 200 GHz an Transistor-Schaltgeschwindigkeit dar.

Resultat der Technologieverbesserungen sind äußerst geringe Rauschwerte bei gleichzeitig höherer Leistung, nämlich etwa 3 bis 4 dB weniger an Grundrauschen im Vergleich zum 7HP-SiGe-Prozess. Dies ermöglicht bei 36 GHz einen so geringen Rauschteppich wie er bislang bei 20-GHz-Oszilloskopen erreicht wird. Daneben punktet der Prozess durch eine deutlich geringere Stromaufnahme als bei früheren SiGe-Generationen.

DBI, eine selbst entwickelte und patentierte LeCroy-Technik, erlaubt es, die reine „Silizium-Bandbreite“ zu verdoppeln bzw. zu verdreifachen. Dies gelingt durch eine Aufsplittung des Signals mit hoher Bandbreite in mehrere Pfade mit geringerer Bandbreite, die dann mit Hilfe von Digital-Signal-Processing- (DSP-) Algorithmen wieder zu einem Signal mit hoher Bandbreite zusammengesetzt werden. Die Abtastrate und der Erfassungsspeicher werden entsprechend der Bandbreite auch verdoppelt bzw. verdreifacht. DBI ist derzeit die einzige Schaltungs-Topologie im Markt, die durch Mischer-Einsatz Echtzeit-Bandbreiten erlaubt, die weit über der physikalisch realisierbaren Bandbreite der eingesetzten Chips liegen.

Die modulare Oszilloskop-Architektur trennt übrigens die Signalerfassung von Display, Steuerung und Verarbeitungsfunktionen. Die Steuerungseinheit (MCM-Zi) besteht aus Display, Steuerung, ChannelSync-Architektur und einer leistungsstarken CPU der Server-Klasse. Die Erfassungsmodule auf Basis des erwähnten Halbleiter-Prozesses und mit DBI erlauben besagte 36 GHz an physikalischer Bandbreite und bis zu 60 GHz auf 2 Kanälen. Ein Steuermodul und ein Erfassungsmodul arbeiten wie ein normales 4-Kanal-/36-GHz-Oszilloskop bzw. wie ein 2-Kanal-/60-GHz- bzw. 4 x 36-GHz-Oszilloskop. Durch die ChannelSync-Technologie können bis zu fünf LabMaster 10 Zi Erfassungsmodule synchronisiert werden, d.h. bis zu 20 Kanäle mit 36 GHz bzw. 10 Kanäle mit 60 GHz sind realisierbar.

Die LabMaster 10 Zi Oszilloskope sind ab 252900 Dollar verfügbar, die Erfassungsmodule sind ab 156000 Dollar erhältlich.