Oszilloskope
Wer schneller ist, sieht mehr
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Hardware-beschleunigte Signalverarbeitung
Ein hochintegriertes ASIC beinhaltet die komplette Signalverarbeitung. Darin enthalten ist auch Hardware-Unterstützung für Mess- und Analysefunktionen wie Spektrumdarstellung, Mathematik- Operationen, Cursor-Messungen, Histogramme oder Maskentests. Auch während komplexer Signalanalysen wird durch den hohen Grad an paralleler Verarbeitung auf dem ASIC eine hohe Erfassungsrate sichergestellt.
Die verschiedenen Methoden zum Reduzieren der Anzahl von Abtastpunkten wie Sample, Peak Detect, High Res, RMS sowie Arithmetikoperationen an Messkurven wie Envelope und Average sind wichtige Werkzeuge bei der Signalanalyse und Fehlersuche. Die neuen Oszilloskope können nun pro Messkanal erstmals bis zu drei Messkurven gleichzeitig in unterschiedlicher Darstellung anzeigen. Da die Art der Datenreduktion sowie Messkurven-Arithmetikoperationen kombinierbar sind, lassen sich zum Beispiel die originalen Abtastpunkte direkt mit der gemittelten Mess- und der Hüllkurve vergleichen.
Bei der Spektrumdarstellung zeigt sich die langjährige Erfahrung des Herstellers in der Entwicklung von Spektrumanalysatoren. So ist z.B. die Fast Fourier Transformation (FFT) viel schneller als bei anderen am Markt erhältlichen Oszilloskopen. Die hohe Erfassungsrate vermittelt letztlich am Bildschirm den Eindruck eines Live-Spektrums. In Kombination mit dem Nachleuchteffekt werden selbst seltene Ereignisse im Spektrum sichtbar. Aufgrund des niedrigen Eigenrauschens und der hohen Anzahl an effektiven Bits erzielen die Oszilloskope eine sehr hohe Dynamik. Die Bedienung basiert auf der Eingabe von Mittenfrequenz, Span und Auflösebandbreite. Messungen wie Total Harmonic Distortion (THD) oder Power Spectrum Density (PSD), die sonst mit Spektrumanalysatoren durchgeführt werden, sind in den neuen Oszilloskopen ebenfalls verfügbar.
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Maskentests kosten oft viel Zeit, denn statistisch aussagekräftige Ergebnisse benötigen eine hohe Anzahl an Messkurven. Bei den R&S-RTOGeräten wurde der Maskentest im ASIC realisiert, so dass die Erfassungsrate auf sehr hohem Niveau bleibt (über 600.000 Messkurven/s, Bild 5). Wird eine Maske verletzt, lässt sich die Akquisition automatisch stoppen, um auf zurückliegende Messkurven zuzugreifen. Die Definition von Masken ist einfach zu handhaben. Zum schnellen Einstieg kann der Anwender am Bildschirm bis zu 16 Maskensegmente erstellen. In der Maskentest- Dialogbox lassen sich nachträglich die Positionen der Maskenpunkte optimieren.
Durchdachtes Bedienkonzept für schnellen Messerfolg
Eine durchdachte Bedienoberfläche mit komfortabler Touchscreen-Bedienung erleichtert das Arbeiten, so dass der Anwender auch bei komplexen Messungen den Überblick behält. Der benutzerfreundliche Bildschirmaufbau mit halbtransparenten Dialogfenstern, Vorschaufenstern der Messkurven in Echtzeit und einer konfigurierbaren Werkzeugleiste hilft, auch komplexe Messaufgaben in kurzer Zeit zu lösen. Mit einem 10,4-Zoll-Touchscreen ausgestattet, bleibt das Gerät handlich und kompakt. Alle Einstellungen sind durch die übersichtlichen Menüs am unteren Bildschirmrand mit maximal zwei Klicks zu erreichen. Neben den flachen Menüstrukturen vereinfachen Querverweise zu logisch zugehörigen Einstellungen die Navigation.
In den Dialogen visualisieren zudem Signalflussdiagramme den Ablauf der Signalverarbeitung, und die Werkzeugleiste am oberen Bildschirmrand bietet schnellen Zugriff auf häufig genutzte Funktionen wie Zoom, Undo/ Redo, Histogramm, FFT oder den Papierkorb.
Steuerung der Messung per Tastkopf
Passive Tastköpfe sind für allgemeine Messungen an niederfrequenten Signalen geeignet und in der Grundausstattung der neuen Scopes enthalten. Aktive Tastköpfe sind dann notwendig, wenn die Belastung des Messobjekts nur gering sein darf oder das Messsignal hochfrequente Anteile enthält, die nicht verfälscht werden sollen.
Entscheidende Parameter von Tastköpfen sind neben der Bandbreite die Eingangsimpedanz und der Dynamikbereich. Mit ihrem Eingangswiderstand von 1 MΩ belasten die aktiven Tastköpfe eine Signalquelle nur gering. Der auch bei hohen Frequenzen sehr große vertikale Aussteuerbereich vermeidet Signalverzerrungen (zum Beispiel 16 V Spitze-Spitze bei 1 GHz). Messungen müssen auch für Kompensationsvorgänge nicht unterbrochen werden, da Offset- und Verstärkungsfehler der Tastköpfe weitgehend temperaturunabhängig sind. So beträgt beispielsweise die Drift des Nullpunktfehlers weniger als 90 μV/K.
Die aktiven Tastköpfe weisen neben den guten Messeigenschaften zwei Neuheiten auf: Ein Taster am Tastkopf lässt sich mit unterschiedlichen Funktionen wie Run/Stop oder Autoset belegen und steuert so das Oszilloskop direkt (Bild 6). Zudem erlaubt das R&S ProbeMeter – ein integriertes Voltmeter – präzise Messungen der DC-Spannung unabhängig von den Kanaleinstellungen am Grundgerät. So kann der Anwender zum Beispiel zwischendurch schnell Versorgungsspannungen oder Arbeitspunkte überprüfen.
Komplettes Portfolio bis 2 GHz
Neben den eben erläuterten High- Performance-Geräten in der 1- und 2-GHz-Klasse bringt Rohde & Schwarz mit der R&S-RTM-Familie gleichzeitig Midrange-Oszilloskope mit 500 MHz Bandbreite auf den Markt. Eine detailgetreue Signaldarstellung, vielseitige Werkzeuge für die schnelle Signalanalyse und die einfache Bedienung zeichnen diese Geräte aus. Durch rauscharme Eingangsstufen und einen rauscharmen A/D-Umsetzer können selbst kleinste vertikale Auflösungen präzise gemessen werden. Auch die Eingangsempfindlichkeit von 1 mV/Div steht ohne Bandbreiteneinschränkung oder software- basiertes Zoomen zur Verfügung und führt zu einer hohen Genauigkeit beim Messen kleiner Signale. Analysewerkzeuge, die die detaillierte Bewertung von Signalen unterstützen, sind mit wenigen Bedienschritten verfügbar. Zoomfunktion, Ereignismarker, cursorbasierte Messfunktionen, FFT-Funktion, Maskentests und Nachleuchtmodus erleichtern die Fehlersuche.
Die Funktion „QuickMeas“ stellt auf Knopfdruck die wichtigsten intern verfügbaren Messwerte an der Messkurve dar, zum Beispiel positive und negative Spitzenspannung, die Anstiegs- und Abfallzeit oder den Spannungsmittelwert eines gerade aktiven Signals an der Messkurve. Aufgrund farbcodierter Bedienelemente, flacher Menüs und dedizierter Tasten für häufig benötigte Funktionen lassen sich die Geräte einfach und rasch bedienen.
Das hochauflösende 8,4-Zoll-Display sorgt für eine detaillierte Signaldarstellung. Dabei sind die Geräte platzsparend und gehören zu den sehr kleinen und leichten ihrer Klasse (380 mm × 175 mm × 110 mm und 4,9 kg). Diese 500-MHz-Scopes sind als 2- und 4-Kanal-Modelle mit passenden aktiven und passiven Tastköpfen erhältlich.
Die Autorin:
| Dipl.-Ing. Dorothea Freiin von Droste |
|---|
| ist Produktmanagerin Oszilloskope bei Rohde & Schwarz. Sie studierte Medientechnologie an der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik der TU Ilmenau. Seit 2007 arbeitet sie im Produktmanagement für Spektrumanalysatoren. 2009 erweiterte sich ihr Aufgabenbereich auf das Produktmanagement der Oszilloskope. |
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