Geräte-Übersicht Scope-Vielfalt wächst weiter

Es vergeht fast kein Monat, in dem sich nicht bei den Oszilloskopen technologisch etwas Neues tut. Hier ein Überblick über wichtige High- Speed-Labor-, Mixed-Signal- und USB-Scopes.

Dass sich im Oszilloskop-Markt ständig technologisch Neues auftut, ist auch verständlich, denn erstens ist das Marktgeschehen recht intensiv und zweitens ist diese Gerätekategorie auch die wichtigste in der Messtechnik überhaupt. Die zurückliegende Rezession haben zwar alle Oszilloskop-Anbieter ebenfalls zu spüren bekommen und Umsatzrückgänge hinnehmen müssen, am wenigsten betroffen war dabei aber das Mittelklasse- Segment. Interessant auch: Viele Industrie-Unternehmen aus allen Branchen haben gerade in den schwierigeren Zeiten ihre elektrischen und elektronischen Neuentwicklungen eher noch vorangetrieben, so dass davon auch der Oszilloskop-Markt profitieren konnte und deshalb weniger Umsatzrückgang verbuchen musste als mancher andere Industriesektor.

Große Investitionen führen zur 32-GHz-Bandbreite

Im Halbjahres-Rhythmus steigt bei den High-End-Labor-Oszilloskopen die Bandbreitengrenze nach oben, die drei namhaften Hersteller wechseln sich in der „GHz-Spitzenposition“ ab: Derzeit hat Agilent Technologies mit 32 GHz Bandbreiten-Obergrenze die Nase vorne, und zwar mit der neuen Vierkanal-Oszilloskop-Familie Infiniium 90000 X.

Die 32 GHz des Top-Modells werden in der neuen Serie, die zehn Modelle ab 16 GHz bis hinauf zum Maximum umfasst, durch echte Halbleiter-Innovationen erreicht, was bei Agilent die größten Investitionen in diesem Sektor bislang verursachte. Will man bei 32 GHz im Top-Modell 93204A die maximalen 80 GS/s an Abtastrate nutzen, reduziert sich wegen der Wandlerstufen die Kanalzahl von vier auf zwei. Im Normal- Vierkanal-Betrieb stehen je Kanal ansonsten 16 GHz an Analog-Bandbreite und 40 GS/s an Abtastrate maximal zur Verfügung.

In den HF-Stufen verwendet Agilent keine Spezial- Technologien (wie z.B. Mischerstufen), um diese Bandbreiten-Werte zu erreichen, vielmehr kommt ein spezieller Indiumphosphid-Prozess in den HF-relevanten Stufen zum Einsatz, der sehr hohe Grenzfrequenzen bei minimalem Eigenrauschen und Jitter ermöglicht.

Weitere interessante Daten sind der Random-Jitter der neuen Oszilloskope, der laut Hersteller etwa 50 % unter dem von Wettbewerbsprodukten liegt; als Jitter-Wert werden 180 fs spezifiziert. Auch das Eigenrauschen setzt mit 2 mV bei einer Vertikal-Einstellung von 50 mV/Teil und 32 GHz Frequenz eine neue Marke. Die durch all diese Parameter erzielte höhere Messgenauigkeit bedeutet für den Entwickler freilich größere Design-Spielräume. Zudem können die Scopes mit einem auf maximal 2 GPunkte je Kanal ausbaubaren Speicher aufwarten.

Das zugehörige Tastkopfsystem ermöglicht handgeführte Messungen bis 30 GHz und umfasst Zubehör, das für Frequenzen bis zu 28 GHz spezifiziert und für künftige Bandbreitenerweiterungen vorbereitet ist. Für die neuen Oszilloskope sind über 40 Messanwendungen verfügbar, u.a. für Jitter- Messungen, Protokolltriggerung und Analysen aller Art bis hin zu kompletten Konformitätstest-Suiten. In den Markt kommen die neuen Scopes als DSO-Modelle (reine Oszilloskope) bzw. als DSA-Versionen (Digital Signal Analyzer) mit speziellen Seriell-Datenanalyse- Tools.

Dass derartige Leistung sich natürlich auch im Preis bemerkbar macht, liegt auf der Hand: Die Basisversionen der Scopes stehen ab etwa 200.000 Euro in der Liste; Bestellungen werden bei Agilent angenommen, die Auslieferung soll, in begrenzten Stückzahlen, dann im Juli anlaufen.

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Alle Oszilloskope in der Übersicht

Alle Oszilloskope aus diesem Beitrag in der Übersicht.

45 und 60 GHz am Horizont: Herabmischen mit Bandwidth Interleaving

Doch die „GHz-Konkurrenz“ schläft nicht: Anlässlich der Vorstellung eines speziellen PCI-Express-Analyse-Arbeitsplatzes auf Basis der „Serial Digital Analyzer“-Scopes WaveMaster 8 Zi und einer umfangreichen Protokoll-Decodier-Software kündigte LeCroys Europa-Sales- Manager Albert Hanselmann bereits die nächsten Entwicklungsschritte auf dem Echtzeit-Oszilloskop-Sektor an. Im Unternehmen hat man bereits Single-Shot-Oszilloskope mit einer Bandbreite bis zu 60 GHz in Entwicklung. Prototypen für 45 GHz in vier Kanälen sollen noch heuer vorgestellt werden.

Eingesetzt werden dabei neue SiGe-Chipsätze in den Eingangsstufen, mit denen sich, so das Unternehmen, vor allem reproduzierbare Halbleiterverstärker- Stufen realisieren lassen. Wesentlicher Bestandteil der Scopes ist dabei die Digital-Bandwidth-Interleaving-Technologie, bei der Signale im höchsten Frequenzband nicht direkt einem A/D-Wandler zugeführt, sondern zuerst durch einen Mischer mit sehr stabilem Lokaloszillator (nach dem Überlagerungsprinzip) in ein niedrigeres Frequenzband heruntergemischt werden. Erst dann werden die Signale in einem nun nicht mehr so hohen Echtzeit-Anforderungen ausgesetzten Wandler digitalisiert, was das Verfahren von den Technologie-Architekturen anderer Scope-Anbieter unterscheidet.

In den Bandwidth-Interleaving-Stufen sind allerdings sehr parameterstabile Bauelemente zu verwenden, da sich sonst Rausch-, Linearitäts- und Jitterwerte verschlechtern würden. Genau das wird interessant werden: Wie verändern sich Parameter durch das Heruntermischen? Wie dem auch sei: Der Anwender muss sich in jedem Fall genau informieren und das Preis/Leistungs/Parameter-Verhältnis sowie eine evtl. mögliche Aufrüstbarkeit bei seiner Kaufentscheidung einbeziehen. Das gilt nicht nur für dieses Oszilloskop, sondern vielmehr für jedes andere Gerät auf dem Markt.

Die Mixed-Signal-Scopes: Universalkönner mit Bus-Fähigkeiten

Von Hameg in den Markt eingeführt wurden die Mixed- Signal-Scopes der Reihe HMO2524 im Preisbereich um 3000 Euro mit 250 MHz Bandbreite. Sie bieten eine Abtastrate von 1,25 GS/s sowie eine Speichertiefe von 2 Mbyte pro Kanal. Im Zweikanalbetrieb arbeiten die Scopes mit einer Abtastrate von 2,5 GS/s und 4 Mbyte Erfassungsspeicher. Die von den früheren Geräten dieses Herstellers bekannten Möglichkeiten, bis zu 16 Logikkanäle anzuschließen, eine Empfindlichkeit von 1 mV/Teil auf den Analogkanälen, verknüpfbare Mathematik- und integrierte FFT-Funktionen, USB-Schnittstellen für Memory-Sticks, Drucker und Fernsteuerung sind auch bei diesen Scopes vorhanden.

Für alle Geräte der HMO-Serie werden optional serielle Trigger- und Decodierfunktionen für I2C, SPI sowie UART angeboten. Interessant sind die zusätzlichen Frontplatten-Anschlüsse, an denen serielle und parallele Bussignale zu Testzwecken ausgegeben werden können. Allen HMO-Geräten gemeinsam ist auch die Möglichkeit, die max. 16 digitalen Eingänge in bis zu zwei Bussen zusammenzufassen und diese in einer Busdarstellung auf dem Display anzuzeigen.

Man kann nun auch interessante Positionen im Speicher mit Markern kennzeichnen und per Knopfdruck zwischen diesen Markern navigieren. Des Weiteren wurde ein Maskentest implementiert. Erhältlich sind die Geräte u.a. beim Distributor dataTec).

Waren die letztgenannten Scopes aus dem Mid-Range-Sektor, so sind die Mixed-Signal-Oszilloskope der Reihe MSO70000 von Tektronix im High- End-Bereich angesiedelt; die Serie umfasst sechs Modelle mit Bandbreiten bis 20 GHz und Abtastraten bis 50 GS/s. Insgesamt vier Analog- und 16 Digitalkanäle sind geboten, der Anwender kann unter den Analogbandbreiten 4/6/8/ 12,5/16 und 20 GHz bzw. unter den Maximal-Analog- Abtastraten von 25 GS/s und 50 GS/s wählen.

Unterschiedlich sind die Speichertiefen, die in den Analogkanälen zu 125 bzw. 250 MPunkten pro Kanal parat stehen. In den 16 Digitalkanälen hat man eine Bandbreite von jeweils 2,5 GHz, eine sehr beachtliche Timing-Auflösung von 80 ps (entspricht 12,5 GS/s) und eine maximale Speichertiefe von 250 MPunkten je Kanal zur Verfügung. Die in den 16 Digitalkanälen erfassten Signalformen lassen sich einzeln in einen Analogkanal einspeisen und somit in höherer Detailtreue betrachten. Neu aufgelegt bei diesem Hersteller ist auch die DPO7000-Serie, die jetzt mit vier Passiv- Tastköpfen, einer Waveform-Limit- und einer Jitter-Testfunktion sowie mit verbesserten Such- und Marker- Funktionen ausgeliefert wird.