Oszilloskope MSOs – Die »Mehr-Sehen-Oszilloskope«

Ein interessantes Merkmal charakterisiert derzeit den Mixed-Signal-Oszilloskop-Markt (MSO): Die Hersteller diversifizieren sich mehr als früher mit den jeweiligen Eigenschaften ihrer Geräte: Die Vielfalt der Analyse-Varianten in den Scopes wird größer, was für den Anwender einerseits sehr nützlich ist, was andererseits aber ein intensiveres „Sich-Befassen“ mit dem Angebotsspektrum, den Geräten und deren Eigenschaften erforderlich macht.

Die neue „Vielfalt“ in den Diagnose- und Auswertemöglichkeiten resultiert einerseits aus neuer Hardware in den Eingangs- und HF-Teilen, so dass wesentlich höhere Frequenzen als früher erfasst werden können, andererseits sind durch neue Signalprozessoren und ausgefeiltere Software-Pakete wesentlich mehr Analyse-Möglichkeiten realisierbar. Und endlich wurden auch sehr große Bildschirme konsequent eingebaut. Hier eine Übersicht zu den in den letzten Wochen vorgestellten neuen Produkten dieses Scope-Sektors.

Vielseitige Midrange-Mixed-Signal- Scopes

Ihr aktuelles Mixed-Signal-Scope-Angebot sieht LeCroy mit der Serie MSO Xs-A repräsentiert (Bild 1). Die Scopes bieten vier analoge plus 18 digitale Kanäle und können in diesen 22 Kanälen mit je 10 MPunkten pro Kanal an Speicher aufwarten. Es gibt diese Geräte mit 400 MHz, 600 MHz und 1 GHz an analoger Bandbreite; in den Digitalkanälen kann die Eingangsfrequenz bei max. 250 MHz liegen. Die Fehlersuche wird unterstützt durch zahlreiche Mathematikund Diagnose-Funktionen. Auch Messungen an seriellen Bussystemen werden durch Decodier-Algorithmen vereinfacht. So gibt es z.B. Seriell-Trigger- und -Decodier-Tools für I2C, I2S, SPI, UART, RS 232, CAN, LIN und Digital Audio. Mit den Trigger-Funktionen kann man auf rasche Weise veränderte Signalformen wie Runts und Glitches oder auch unzulässige Anstiegszeiten von Impulsen isolieren. Weitere Funktionen wie der „Wave- Stream Fast Viewing Mode“ und die WaveScan-Fehlersuche ermöglichen das rasche Durchsuchen auch langer Signalsequenzen. Praxisgerecht nicht zuletzt das große 10,4-Zoll-Touchscreen- Display, auf dem sich die darzustellenden Kurvenzüge der maximal 22 Kanäle optisch übersichtlich anordnen lassen. An Zubehör gibt es passive und aktive Tastköpfe bis 1,5 GHz, Differenz- und Hochspannungs-Tastköpfe (max. 20 kV) sowie Stromzangen bis 500 A für die Analog-Kanäle. Für die digitalen Kanäle stehen kompakte Vielfach-Messköpfe zur Verfügung.

High-End-Geräte: Beachtliches bis 50 GS/s

Einen deutlichen Leistungs-Sprung nach vorne macht eine neue Mixed- Signal-Oszilloskop-Familie von Tektronix: Die Reihe MSO70000 (Bild 2) umfasst sechs Modelle mit Bandbreiten bis 20 GHz und Abtastraten bis 50 GS/s. Gemeinsam ist allen sechs neuen MSO-Varianten die Kanalzahl: Insgesamt vier Analogund 16 Digital-Kanäle sind geboten, der Anwender kann jedoch je nach den Anforderungen unter den Analog- Bandbreiten 4/6/8/12,5/16 und 20 GHz bzw. unter den Analog-Abtastraten Werte von 25 GS/s und 50 GS/s wählen. Diese Parameter gelten für jeden Kanal einzeln und sind simultan nutzbar – es ist nicht wie bei vielen anderen MSOs eine Halbierung der Kanalzahl bei den maximalen Speed-Werten hinzunehmen. Unterschiedlich sind allerdings je nach Modell die Speichertiefen, die in den Analog-Kanälen zu 125 bzw. 250 MPunkten pro Kanal parat stehen. In den 16 Digital-Kanälen hat man eine Bandbreite von jeweils 2,5 GHz, eine bislang so im Markt nicht verfügbare Timing-Auflösung von 80 ps (entspricht 12,5 GS/s) und eine maximale Speichertiefe von 250 MPunkten je Kanal zur Verfügung. Interessant ist eine Betriebsart namens „iCapture“, die es bislang in dieser Form nicht gab: Man kann die in den 16 Digital-Kanälen erfassten Signalformen einzeln in einen Analog-Kanal einspeisen und sie somit in höherer Detailtreue betrachten, ohne die Tastköpfe zu wechseln oder umzuklemmen. Einziger Nachteil: Die Bandbreite muss zu 2,5 GHz hingenommen werden, weil die Logik-Tastköpfe und deren Leitungen nicht mehr erlauben. Praxisgerecht auch der ASM-Modus (Advanced Search and Mark), mit dem sich auch sehr große Speicherbereiche nach bestimmten Signal-Formen durchsuchen lassen. Ein spezielles BGA-Adaptiermodul (Interposer) für DDR-Speicher, erweiterte Trigger- Funktionen einschließlich seriellem Bitmuster-Trigger, analog und digital gemischt, Logikpegel- und Busstatus- Trigger in verschiedenen Ausführungsund Kombinationsvarianten sowie Bus-Protokoll-Decodier-Funktionen ergänzen die Eigenschaften ebenso wie die 30 bereits verfügbaren und umfassenden Mixed-Signal-Automatik- Analyse-Funktionen. Diverse Optionen, Erweiterungen, Software- und Diagnose-Pakete sowie Tastkopf-Varianten sind ebenfalls verfügbar. Der Preis für diese High-End-MSOs beginnt bei 58 000 Euro.

Universelle Midrange-Scopes auch mit 32 Logik-Kanälen

Eine Familie von fünf Midrange-Speicheroszilloskopen für den anspruchsvollen Laboreinsatz hat ganz aktuell Yokogawa mit der 6000er-Serie (Bild 3) herausgebracht. Verfügbar sind zwei Mixed-Signal-Geräte namens DLM6000 mit 16 oder 32 Logik-Kanälen und vier Analog-Kanälen mit Bandbreiten von 500 MHz bzw. 1 GHz sowie drei Vierkanal-Modelle DL6000 mit Analog-Bandbreiten von 500 MHz, 1 bzw.1,5 GHz. Die maximale Sampling-Rateder 1,5-GHz-Version DL6154 liegt bei 10 GS/s; für alle anderen Versionen beträgt sie 5 GS/s. Als Maximalfrequenz, die in den 16- oder 32-bit-Logik-Eingängen der Mixed-Signal-Versionen verarbeitbar ist, nennt das Datenblatt (je nach Tastkopftyp) einen Wert von 250 MHz bzw. 100 MHz. Durch die Kombination von 32 Logik- Kanälen mit vier Analog-Kanälen hoher Bandbreite eignen sich die Mixed- Signal-Modelle besonders für die Fehlersuche in Embedded-Systemen, wobei die Windows-Fähigkeit und eine Reihe von Software-Treibern die Integration in automatische Testsysteme erleichtern.

Erwähnenswert an den neuen Scopes ist auch eine im Vergleich zu den früheren Labor-Oszilloskopen optimierte Bedienoberfläche, deren wesentliche Elemente eine neue Frontplatte mit hinterleuchteten Tasten, verbesserte visuelle Elemente auf dem Display wie gestaffelte Menüs und optimierte Bedienelemente wie beispielsweise der typische Drehknopf sind. Daraus resultiert eine einfachere Bedienung, die aber, so der Hersteller, die Diagnose-Möglichkeiten nicht begrenzen soll. So stehen vielseitige Tools zur Charakterisierung von Kurvenformen, Routinen zum Erkennen von transienten Impulsen und Anomalien, Algorithmen zur Signalaufbereitung und Rauschreduktion sowie eine Reihe von Optionen für die Analyse von seriellen Bussen und für Leistungsmessungen zur Verfügung. Die Logik-Analyse umfasst die Darstellung der digitalen Signalzustände, einen virtuellen D/A-Wandler zur Visualisierung der entsprechenden analogen Signalform im Logik-Kanal sowie Bustelegramm- und Zeichen-Decodier- Algorithmen. Die Logik- und Analogkanäle werden mit der jeweiligen maximalen Geschwindigkeit simultan abgetastet, so dass Zeitkorrelation besteht. Eine History-Funktion erlaubt das nachträgliche Aufrufen von Signalen, die dem Inhalt von 2000 Bildschirmdarstellungen entsprechen – diese Möglichkeit, Ereignisse zurückverfolgen zu können, ist vor allem für die Fehlersuche bei unbekannten Ereignissen sinnvoll. Eine weitere praxisgerechte Funktion ist das Durchsuchen des History-Speichers nach bestimmten Kurvenformen sowie das nachträgliche Zoomen, um Details zu erkennen. Die Suche lässt sich starten nach Kriterien wie Signalflanke, Puls, Multichannel-Zustand oder nach seriellen oder parallelen Kurvenmustern und Signalparametern. In zwei Zoom-Fenstern lassen sich zugleich zwei verschiedene Bereiche herausvergrößern. Die Zoom-Faktoren, Zoom-Positionen und Zeitachsen können dabei unabhängig voneinander gewählt werden.

Mit einer automatischen Scroll-Funktion ist es außerdem möglich, gespeicherte Kurven aufzurufen und dabei die Zoom-Position automatisch nachzuführen. Eine der vielen Triggervarianten umfasst zum Beispiel die Triggerung auf ein Logik-Signal, wobei auch Kombinationen der Triggerbedingungen genutzt werden können. Neuartige IIR- und FIR-Bandbreitenfilter, ein High-Resolution-Modus, die Mittelung sowie mathematische Berechnungen in Echtzeit ergänzen die Analysemöglichkeiten ebenso wie die Optionen zur Analyse serieller Bussignale. So sind I2C-, SPI-, CAN-, LINund UART-Busstrukturen in Echtzeit decodierbar, wobei auf die jeweilige Bus-Architektur abgestimmte Triggervarianten unterstützend wirken. Dadurch lassen sich Software-Fehler und Probleme durch Signal-Deformationen auf der physikalischen Ebene leicht voneinander unterscheiden. In den beiden Zoom-Fenstern kann man sogar Bussignale darstellen, die mit verschiedenen Geschwindigkeiten getaktet sind. Ein Beispiel für die Preisstruktur der neuen Scopes: Das DLM6054 zum Beispiel gibt es mit 16 Logik-Eingängen und zwei 100-MHz-Logik-Tastköpfen ab 10 900 Euro.