Was Scopes heute können müssen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Was Scopes heute können müssen
Recht gut für die Ausbildung geeignet ist z.B. das für 400 Euro erhältliche PDS5022 von OWON, ein batteriebetriebenes Zweikanal-/25-MHz-Scope mit einer Abtastfrequenz von 100 MHz und einer Auflösung von 8 bit, mit einem Messwertspeicher von 6 KPunkten pro Kanal und einen maximalen Messbereich von 300 V. Das sehr kompakte Gerät verfügt über vielfältige Trigger-Möglichkeiten (Auto, Free Run, Single-Shot, Flanke und Video) sowie über Kanal-Differenz-Modi. Mit einer PC-Software können die erfassten Daten simultan während der laufenden Messung über den USB Port in einen PC übertragen werden.
Nicht zuletzt für den Service- und Schulungsbereich gedacht sind die Scopes der Reihe Hameg HM 1508-2. Die Vierkanal-Geräte (zwei Analog-, zwei Digital-Logikkanäle) bieten pro Kanal 1 GS/s Abtastrate (10 GS/s im Sampling-Modus), 1 MPunkte Speicher, Zoom bis 50000:1 sowie eine FFT-Spektrumanzeige. Zahlreiche praxisgerechte Triggerfunkionen, yt- und xy-Darstellung, Refresh, Average-, Envelope-, Roll- oder Peak-Detect-Modi sowie die USB-Ports, RS-232-Schnittstellen und das optionale Ethernet-Interface ergänzen die Eigenschaften ebenso wie der im Video-Sektor noch immer genutzte Analog-Darstellungs-Modus.
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Signalveränderungen simulieren
Aus dem Scope-Softwarebereich stammt das Paket „Eye Doctor“ von LeCroy, ein Co-Simulationssystem für die High-End-Scopes der SDA-Reihe dieses Herstellers, das die spezifischen Anforderungen in der Analyse von seriellen High-speed-Daten mit Empfangs-Equalizer-Funktionen abdeckt. Letztlich erlaubt die Software, Signale im GHz-Bereich mit dem SDA zu erfassen, Equalisations-Schemata darauf anzuwenden, die modifizierten Signale mit den erfassten Originalen zu vergleichen sowie das Signal unter simulierten, modifizierten Verbindungs- und Übertragungsbedingungen darzustellen. Um die allgemeinen Ursachen von Signalverzerrungen zu kompensieren bzw. auszuschalten bietet die Software spezielle Werkzeuge, die zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstandes, zu besseren „Augenöffnungen“, zu geringerer Anstiegszeit und zu reduziertem Jitter führen. Die dabei verwendete Equalizer-Empfänger-Emulation umfasst FFE (Feed Forward Equalization) und DFE (Decision Feedback Equalization), sowie eine Taktrückgewinnung und einstellbare Entscheidungsschwellen.
Das Signal wird so dargestellt, wie es der Empfangsbaustein „in seinem Inneren“ auch tatsächlich bearbeitet („Virtual Probing“), was man mit einem echten Tastkopf nicht realisieren kann. Das dergestalt bearbeitete Signal kann dann mit allen Jitter-Messmöglichkeiten des Serial Data Analyzers ausgewertet werden, wie z.B. in Bezug auf Gesamt-Jitter, Bit-Fehlerrate und Augenöffnung. Dies zeigt dem Ingenieur, welche „Spielräume“ er im System noch hat. Nutzer bestehender SDA-Modelle können die Eye-Doctor-Software auf den vorhandenen Geräten mit einem einfachen Nachrüstsatz installieren.
Autor:
Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Hascher ist verantwortlicher Redakteur der Elektronik für die Bereiche Messen & Testen sowie Drahtlos-Kommunikation.
whascher@elektronik.de
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Die Untersuchung von High-Speed-Signalen - sowohl elektrischer wie auch optischer Natur - wird immer wichtiger, da durch die weiter steigenden Übertragungsraten die Kurvenformen der übertragenen Digitalsignale verändert (meist "verschliffen") werden.
Ein Analyzer auf Oszilloskop-Basis ist deshalb ein sinnvolles Mess-Tool, denn ein Oszilloskop ist eigentlich dafür gedacht, analoge Signale genau unter die Lupe zu nehmen.
Von LeCroy wurde deshalb auf Grundlage vorhandenen Oszilloskop-Know-hows der Serial Data Analyzer SDA3010 mit 3 GHz Bandbreite für Messungen an Signalen bis 1,5 Gbit/s entwickelt. Er ist im Preisbereich ab 32000 Euro erhältlich und stellt die wichtigsten Testfunktionen in einem Gerät zur Verfügung: Augendiagramm-Darstellung, Jitteranalyse, Clock Recovery und die Fehleranalyse auf Bit-Ebene. Ein laut Datenblatt geringes Jitterrauschen von 1 ps sowie abrufbare Standard-Konformitäts-Tests sollen die Anwendungsmöglichkeiten möglichst vielgestaltig halten.
Unter den Scope-Karten bzw. High-speed-Digitizern fallen zunächst die Agilent-Chassis-Systeme MAQlink3000, 5000 und 8000 (aus der Entwicklung des von Agilent übernommenen Unternehmens Acqiris) auf. Sie können mehrere 8-, 10- und 12-Bit-CompactPCI-Digitizer-Karten aufnehmen, die ihrerseits mit einer beachtlichen Abtastrate von bis zu 8 GS/s und einer analogen Bandbreite bis 3 GHz und 1 GPunkten Speicher aufwarten können. Die zugehörige Client-Server-Software MAQS ist übersichtlich gestaltet und ermöglicht die intuitive Bedienung in einer oszilloskopähnlichen Oberfläche: Per Drag and Drop können z.B. sowohl aktuelle Signale als auch gespeicherte Kurven in einem Fenster analysiert und verglichen werden. Bis zu 20 verschiedene Parameter-Messungen lassen sich aus einem Drop-down-Menü auswählen und auf die Kurvenansicht anwenden. Alle Einstellungen der Digitizer sind in Tabellenform angeordnet und können interaktiv verändert werden. Neu aus den Ex-Acqiris-Labors ist auch das Firmware-Entwicklungskit (FDK) für die Embedded-FPGA-SC240/210-Streamer-Analyzer und Signal-Analyzer AC240/210.
Zwei neue Digitizer im PCI-Kartenformat sind unlängst von National Instruments herausgekommen: Der Typ PCI-5152 bietet eine Single-shot-Abtastrate von 2 GS/s auf einem Kanal bzw. 1 GS/s auf zwei simultan abgetasteten Kanälen. Sich wiederholende Signale können mit dem „Equivalent-Time-Sampling-Modus“ (ETS) mit bis zu 20 GS/s abgetastet werden. Die Karte hat eine Bandbreite von 300 MHz, einen Eingangsbereich von 100 mV bis 10 V sowie einen softwareseitig einstellbaren Eingangswiderstand von 50 Ω oder 1 MΩ.
Die andere Karte, der Typ PCI-5105, verfügt über acht Kanäle, schafft 60 MS/s und 12 bit Auflösung. Aufgrund der im ps-Bereich liegenden Synchronisationsgenauigkeit zwischen mehreren Modulen in einem PCI-System sind diese Digitizer gut geeignet für Anwendungen mit hoher Kanalanzahl und hohen Anforderungen an das "Timing".
Als portable Alternative zu einem Scope kann die per USB an jeden Laptop oder PC koppelbare und bei dataTec im Programm befindliche Oszilloskop-"Box" CS328 mit zwei analogen Kanälen bei 100 MHz Bandbreite und 10 bit Auflösung arbeiten. Interessant daran ist, dass der Anwender auch zwei dieser Geräte zu einem 4-Kanal-Scope kaskadieren oder mit einem Signalgenerator plus Modulationsteil nachrüsten kann. Pro Messkanal steht dem Anwender eine Speichertiefe von 4 MSamples zur Verfügung; die Abtastrate pro Kanal im Simultanbetrieb beträgt 100 MS/s. Zusätzlich werden acht digitale Kanäle geboten, so dass ein Mixed-Scope-Modus realisierbar ist. Im Lieferumfang sind außer zwei Tastköpfen, Netzteil, 8-bit-/100-MHz-Digital-Eingangs-Probes und einem USB-Kabel die Oszilloskop und Spektrum-Analysator-Software CS300 sowie DLL-Treiber für LabVIEW unter Windows XP/98 enthalten.
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