Elektroniknet Logo

Neue Oszilloskope für F&E-Aufgaben

Schneller mit StationMax

Unter dem Namen StationMax wurden bei Rigol neue Chipsätze und Hardwareplattformen entwickelt mit höhere Bandbreite, schnellere Abtastrate und deutlich mehr Speicher. Das erste Oszilloskop DS70000 mit neuer Hardware für industrielle Entwickler
© Rigol Technologies

Unter dem Namen StationMax wurden bei Rigol neue Chipsätze und Hardwareplattformen entwickelt. Sie bieten eine höhere Bandbreite, schnellere Abtastrate und deutlich mehr Speicher. Das erste Oszilloskop mit der neuen Hardware ist das DS70000 für industrielle Entwickler.

Die klassische Frage bei der Ausstattung eines Entwicklungslabors lautet: Spektrumanalysator oder Oszilloskop? Das Oszilloskop gilt mit seiner Ausrichtung auf den Zeitbereich oft als gesetzt, weil die Zeitbereichsanalyse für viele Entwicklungsaufgaben ein Muss ist. Allerdings liegt die Wunschfrequenz und Bandbreite meist in einem so hohen Bereich, dass dafür herkömmliche Oszilloskope alleine nicht ausreichen. Spektrumanalysatoren messen direkt im Frequenzbereich. Für den Entwickler liegt der Vorteil darin, dass die Signalkomponenten und das Verhalten von einigen Bauelementen erst richtig aussagekräftig im Frequenzbereich dargestellt werden. Der Nachteil an den Geräten ist, dasssie Zeitbereichsanalysen nur sehr begrenzt durchführen können. Viele Entwicklungsingenieure lösen das Dilemma, indem sie beide Geräte anschaffen. Eine ideale Lösung ist auch das nicht, denn sie kostet mehr Platz auf dem Arbeitstisch, verursacht höhere Kosten und die Messergebnisse beider Messgeräte müssen synchronisiert werden, um damit aussagekräftig arbeiten zu können. Das istin der Praxis sehr aufwendig.

Oszilloskop-SerieDS70000

Rigols neues High-Performance-Oszilloskop der Serie DS70000 adressiert Zeit- und Frequenzdomäne. Konzipiert wurde es als Multifunktionsgerät für die Forschung und Entwicklung. Das DS70000 ist das erste Gerät aus der »StationMax«-Reihe. Der Name leitet sich von einigen Hard- und Software-Neuentwicklungen ab, die unter dem Namen »StationMax« durchgeführt wurden und in den neuen Oszilloskopen integriert sind. Angeboten werden zwei Geräteversionen mit jeweils vier analogen Kanälen und Bandbreiten bis 3 GHz oder bis 5 GHz. Die 5 GHz Bandbreite werden erreicht, wenn maximal zwei Kanäle verwendet werden. Bei der Verwendung von allen vier Kanälen ist immer noch eine Bandbreite von 4 GHz bei einer Abtastrate von maximal 10 GSa/s und einer Speichertiefe pro Kanal von 1Gpkt. erreichbar. Diese Geräteklasse baut auf der ebenfalls neuen und verbesserten UltraVision-III-Plattform auf. Sie arbeitet mit einer erweiterten Version des selbstentwickelten ASIC-Chipsatzes »Phoenix« und erreicht damit eine Echtzeitabtastrate von bis zu 20 GSa/s. Das Oszilloskop kann maximal zwei Millionen Signalrahmen aufzeichnen und für erweiterte Analysen wieder abspielen.

Phoenix-Chipsatz

Der integrierte Phoenix-Chipsatz besteht aus zwei Einzelchips: Beta-Phoenics und Ankaa. Beta-Phoenics ist als analoges Frontend pro Kanal verbaut und sorgt u.a. für eine hohe und stabile Bandbreite, eine lineare Verstärkung und die Eingangsimpedanzen von 1 MΩ (bis 500 MHz) und 50 Ω. Außerdem ist im Chip ein sehr schneller Überspannungs-schutz integriert, der im Bereich von Mikrosekunden reagiert. Der zweite ASIC ist vor dem Analog-Digital-Konverter (ADC) eingebaut und enthält einen digitalen Signal-prozessor (DSP). Seine Hauptaufgabe ist die Signalverarbeitung im Oszilloskop und die schnelle Digitalisierung der unterschiedlichen Signalwege. Er stabilisiert auch die Signalamplitude, um so den größtmöglichen Signal-zu-Rausch-Abstand zu erreichen.

Auf Erweiterbarkeit ausgelegt

Die Hard- und die Software des DS70000 sind auf Erweiterbarkeit ausgelegt. Für eine TDR-Messfunktion, die später folgen wird, sind im Oszilloskop bereits die nötigen Schnittstellen integriert sowie eine Highspeed-Schnittstelle SFP+. Auch der interne Speicher und die Prozessoren sind so ausgelegt, dass das Oszilloskop um eine zusätzliche Decodierfunktion erweitert werden kann, die sich aktuell noch in der Entwicklung befindet.

Der Bildschirmbereich besteht aus einem schwenkbaren 15,6-Zoll-Touch-Display sowie aus einem kleineren 3,5-Zoll-Bediener-Display, auf dem sich Schnellwahl-Icons für häufig benötigte Messfunktionen einrichten lassen. Der Neigungswinkel des großen Hauptdisplays wird über das Touch-Display eingestellt; ein integrierter Motor schwenkt das Display automatisch in die gewünschte Position. Das Hauptdisplay lässt sich in mehrere Displays aufteilen, falls unterschiedliche Messungen gleichzeitig ausgeführt und dargestellt werden sollen. Die Ergebnisse von den jeweiligen Messungen werden an der Seite angezeigt, um die Darstellung der Messung nicht zu stören.

Neue UltraVision-III-Plattform

Der 2 Gpkt. tiefe Speicher erlaubt längere Messungen im Zeitbereich, die sich durch 20 GSa/s Abtastrate auch sehr fein auflösen lassen
Bild 1. Der 2 Gpkt. tiefe Speicher erlaubt längere Messungen im Zeitbereich, die sich durch 20 GSa/s Abtastrate auch sehr fein auflösen lassen. Oben ist die gesamte Messreihe gezeigt, unten der vergrößerte Bereich, auf dem sich kleine Signaldetails noch erkennen lassen.
© Rigol Technologies

Die neue UltraVision-III-Plattform bietet einen sehr tiefen Speicher von bis zu zwei Gigapunkten an. Das heißt, mit einer Abtastrate von 20 GSa/s lässt sich zum Beispiel eine Zeitspanne von 100 ms mit der Zoomfunktion auf einen sehr kleinen Wert auflösen. Obwohl die Zeitspanne für diese Bandbreite sehr hoch ist, lassen sich auch kleinste Signalkomponenten mit einer hohen Genauigkeit bis zu einer Frequenz von 5 GHz zeitlich darstellen, um Glitches oder andere unerwünschte Effekte zu messen (Bild1). Gerade bei sporadisch auftretenden Störsignalen spielt die Trigger-Geschwindigkeit und die Signalerfassungsrate eine wesentliche Rolle. Das DS70000 erfasst bis zu eine Million Signalformen pro Sekunde (wfms/s). Somit lässt sich die Messzeit, um ein Störsignal zeitlich zu erfassen, deutlich verringern.

Keine Totzeit bei der Spektrumanalyse

Zum Erfassen von Signaländerungen sind verschiedene Trigger-Varianten integriert. Für die Spektrumanalyse können zwei Arten von schneller Fouriertransformation (FFT) genutzt werden. Die eine Variante ist die Umsetzung des Zeitsignals mit bis zu einer Million Abtastwerten. Die zweite und erweiterte Variante nutzt eine deutlich schnellere FFT-Kalkulation mit bis zu 10.000 FFT/s. Mit dieser Geschwindigkeit lässt sich eine Echtzeit-Spektrumanalyse mit all ihren Vorteilen realisieren. Somit stellt das Gerät die optimale Lösung für komplexe Messaufgaben sowohl im Zeitbereich als auch im Frequenzbereich dar.

Frequenzanalyse mit dem Echtzeitmodus in der DS70000-Serie: oben ist das Signal im Zeitbereich gezeigt und unten die Fouriertransformierte des Signals. Beide Verläufe lassen sich parallel anzeige
Bild 2. Frequenzanalyse mit dem Echtzeitmodus in der DS70000-Serie: oben ist das Signal im Zeitbereich gezeigt und unten die Fouriertransformierte des Signals. Beide Verläufe lassen sich parallel anzeigen.
© Rigol Technologies

Mit der Echtzeitmessung lassen sich Vorteile gegenüber einer Sweep-basierenden Spektrumanalyse nutzen. Zum Beispiel entstehen bei dieser Analyseform keine Blindzeiten und es können mehr Signalinformationen gemessen und dargestellt werden. Dadurch können erweiterte Tests durchgeführt werden, zum Beispiel eine Dichtigkeitsmessung mit oder ohne Nachleuchten. Außerdem sind vollständige Signalinformationen über der eingestellten Bandbreite vorhanden (Bild 2), sodass jedes Signal sowohl in der zeitlichen als auch in der Frequenzebene gleichzeitig analysiert werden kann. Bei dem großen 15,6-Zoll-Touch-Display lässt sich der Bildschirm so aufteilen, dass mehrere unterschiedliche Messungen gleichzeitig durchgeführt und unerwünschte Abweichungen jeglicher Art entdeckt werden können.


  1. Schneller mit StationMax
  2. Signalqualität aus Augendiagramm ablesen

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

Rigol Technologies Inc., RIGOL TECHNOLOGIES GmbH