Oszilloskop für das Rack 14 Bit auf einer Höheneinheit, gebaut für Testsysteme

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Bekannte Messtechnik im Rackgehäuse: Keysight baut seine 14-Bit-Oszilloskope der Klasse XR3 in ein Gerät mit einer Höheneinheit und ohne Display ein. Interessanter als das einzelne Gerät ist die Frage, wie gut sich viele davon zu einem großen Messsystem koppeln lassen.

In einem 19-Zoll-Rack kommt es auf jeden Zentimeter an. Genau dafür ist das Model XR3L4A konzipiert und kommt mit einer Rack-Einheit (1U) von 44,45 mm aus. Hier sind klassische Tischoszilloskope ungeeignet. Beim InfiniiVision XR3 Low Profile hat Keysight deshalb das weggelassen, was ein Tischoszilloskop ausmacht: das Display.

Bekannt ist die Messtechnik, neu ist die Bauform

Keysight führt seine Oszilloskope inzwischen in Leistungsklassen von XR1 bis XR9; Details zum XR8. In der Klasse XR3 stecken die 14-Bit-Tischgeräte der InfiniiVision-Familie. Das XR3L4A übernimmt deren Erfassungsteil: vier analoge und 16 digitale Kanäle, einen 14-Bit-A/D-Wandler, eine Bandbreite von 200 MHz bis 1 GHz, bis zu 3,2 GSa/s und 100 Mpts Speicher pro Kanal. Keysight gibt eine Rauschgrenze von 50 µV_rms und bis zu 1,3 Mio. Signalverläufe pro Sekunde an.

Neu sind das Gehäuse und alles, was das Gerät für den Einsatz im Testsystem braucht. Es ist 1 HE hoch und ohne Display. Mehrere Geräte lassen sich so synchronisieren, dass laut Keysight Systeme mit mehr als 100 zeitkorrelierten Kanälen entstehen.

Jun Chie, Vice President of Product Management bei Keysight, beschreibt das Ziel: „Ingenieure, die dichte Testsysteme aufbauen, sollten sich nicht zwischen Messleistung und Rack-Platz entscheiden müssen.“

Warum ein Oszilloskop ohne Display sinnvoll ist

Ein Oszilloskop ohne Display ist vor allem in einem Testsystem sinnvoll. Da ein Bildschirm zusätzlichen Bauraum einnimmt und Strom verbraucht sowie Wärme erzeugt. Die gemessenen Signalverläufe werden direkt in der Testsoftware auf dem Steuerrechner ausgewertet. Wer am Rack steht und schnell ein Signal sehen will, braucht einen Rechner im Netz.

Der A/D-Wandler mit 14 Bit teilt den Messbereich in 16.384 (2¹⁴) Stufen, ein 8-Bit-Wandler in 256. Bei 1 mV/div und acht vertikalen Teilungen entspricht ein Quantisierungsschritt rechnerisch etwa 0,5 µV statt rund 31 µV.

In einem Testsystem unterstützt das beispielsweise bei kleinen Ripple-Anteilen auf Versorgungsschienen, Einschaltsequenzen von Boards mit mehreren Spannungen und das Zusammenspiel von Leistungs- und Logiksignalen. Mit den 16 Digitalkanälen lassen sich Busprotokolle und analoge Verläufe auf derselben Zeitachse betrachten. Keysight nennt dafür Software zur Protokolldekodierung, zur Analyse von Stromversorgungen und zur Jitter-Analyse.

Die eigentliche Aufgabe ist die Synchronisation

Vier Analogkanäle reichen in vielen Testsystemen nicht aus. Bei dem jetzt vorgestellten Modell lassen sich mehrere Geräte koppeln. Damit das gelingen kann, müssen drei Dinge stimmen:

• Gemeinsamer Takt: Jedes Gerät hat einen eigenen Oszillator. Kleine Frequenzabweichungen führen bei langen Aufzeichnungen dazu, dass die Zeitachsen auseinanderlaufen. Eine gemeinsame 10-MHz-Referenz koppelt alle Abtasttakte an dieselbe Quelle. Laut Keysight erkennt das XR3L4A eine angeschlossene Referenz automatisch.

• Gemeinsamer Trigger: Alle Geräte müssen dasselbe Ereignis als Zeitpunkt null erkennen, und das reproduzierbar mit möglichst wenig Jitter.

• Laufzeitausgleich (Deskew): Kabel und Signalwege verzögern unterschiedlich stark. In Koaxialkabeln sind es grob 5 ns pro Meter. Bei einer Bandbreite von 1 GHz und Anstiegszeiten von weniger hundert Pikosekunden reichen schon wenige Zentimeter Längenunterschied, um Flanken scheinbar zu verschieben.

Als Zielmärkte nennt Keysight Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung, Fertigung und Physik. Mehrkanalige Radar- und Phased-Array-Systeme müssen Zeit- und Phasenbeziehungen über viele Pfade erfassen. In physikalischen Experimenten werden Detektorsignale über viele Kanäle korreliert. In der Fertigung prüft ein Testplatz parallel viele Messpunkte, und Rack-Platz kostet dort Geld. (heh)

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