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Spectrum Systementwicklung Microelectronic

»Ja, ein Digitizer kann ein Oszilloskop ersetzen«

26. Januar 2016, 11:26 Uhr | Nicole Wörner

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Wie findet man den passenden Digitizer als Oszilloskop-Ersatz?

Sobald die Anforderungen hinsichtlich der Kanalzahl und Bandbreite definiert sind, gilt es, einige weitere wichtige Punkte zu berücksichtigen, wenn man den Austausch eines Oszilloskops durch einen Digitizer erwägt.

Da wäre zunächst die Abtastrate: Ist sie unveränderlich oder kann man verschiedene Abtastraten auswählen? Oszilloskope ermöglichen die Auswahl verschiedener Abtastraten, so dass sie Signale unterschiedlicher Frequenzen anzeigen können. Diese Möglichkeit sollte auch ein Digitizer bieten, der ein Oszilloskop ersetzen soll. Dabei sollte die Abtastrate dem Vier- bis Fünffachen der Bandbreite entsprechen, damit Signalformen präzise und mit steilen Flanken digitalisiert werden können. Die Digitizer von Spectrum bieten eine auf einer programmierbaren Phasenregelschleife (phase-locked loop, PLL) basierende Zeitbasis. Sie können zusätzlich einen externen Taktgeber oder Referenztakt verwenden, wenn die Abtastrate von einer anderen Quelle aus gesteuert oder synchronisiert werden soll.

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Wichtig ist auch die Größe des Aufzeichnungsspeichers. Die M4i-Digitizer von Spectrum bieten serienmäßig bis zu 4 GSamples Speicher für Messwerte, was etwa dem Vierfachen des maximalen Speicherplatzes eines High-End-Oszilloskops entspricht. In der Praxis bedeutet das, dass mit einem Digitizer längere Signalformen aufgezeichnet werden können, ohne die Abtastrate absenken zu müssen und dadurch wertvolle Zeitauflösung zu verlieren. Als Oszilloskop eingesetzte Digitizer müssen zudem eine flexible Konfiguration des Vorverstärkers ermöglichen. Die 14- und 16-Bit-Digitizer der Serie M4i.44xx bieten sowohl 1-MOhm- als auch 50-Ohm-Eingänge mit sehr hoher Signalintegrität. Beide Eingangspfade bieten mehrere Eingangsbereiche – genau wie ein Oszilloskop.

Oszilloskope bieten Echtzeit- und segmentierte Aufzeichnungsmodi. Der sequenzielle Modus ermöglicht eine Segmentierung des Aufzeichnungsspeichers und eine Verringerung der Totzeiten bei Anwendungen, in denen mehrere Ereignisse aufgezeichnet werden müssen. Auch Digitizer bieten in der Regel verschiedene Aufzeichnungsmodi: Die M4i-Digitizer beispielsweise bieten einen Ring-Buffer-Modus (ähnlich der Echtzeitaufzeichnung eines Oszilloskops), einen FIFO- oder Streaming-Modus, einen Multiple-Recording-Modus (Segmentaufzeichnung), einen Gated-Sampling-Modus sowie einen Modus mit doppelter Zeitbasis (ABA), in dem bei Trigger-ereignissen eine langsame kontinuierliche Aufzeichnung mit einer schnellen Aufzeichnung kombiniert wird. In allen Aufzeichnungsmodi ist die Re-Arm-Zeit extrem kurz – bei den 8-Bit-Digitizern M4i.22xx sind es gerade mal 64 ns bei 5 GSample/s. Das ist deutlich kürzer als die Re-Arm-Zeit von 1 µs bei den meisten Oszilloskopen. Beim Triggern wird die Datenaufzeichnung mit externen Ereignissen synchronisiert. Daher erfordert die effiziente Nutzung eines Digitizers eine hohe Flexibilität beim Triggern eines Geräts.

Nicht zuletzt kommt es auf die Trigger-Möglichkeiten an. Die meisten Digitizer bieten serienmäßig einfache, von Steigung und Signal abhängige Flankentrigger. Viele bieten auch Fenster-Trigger. Zu den Triggerquellen zählen die Aufzeichnungskanäle sowie zahlreiche externe Triggereingänge. Für maximale Flexibilität lassen sich diese Eingänge mit einem angepassten Re-Arm-Pegel logisch kombinieren, so dass erweiterte Triggerzustände entstehen.