USB-Oszilloskop mit 16 Bit Das PicoSope senkt den Noise Floor auf 22 µV (RMS)

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

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Sensible Analogsignale gehen in der Standard-Messtechnik oft im Rauschen unter. Das PicoScope 5000E bietet eine native Auflösung von 16 Bit und ein Noise Floor von weniger als 22 µVRMS. Damit werden Details sichtbar, die herkömmliche Geräte verbergen.

Das PicoScope 5000E bietet eine native Auflösung von 16 Bit und einen geringen Noise Floor.(Bild:  Pico Technology)
Das PicoScope 5000E bietet eine native Auflösung von 16 Bit und einen geringen Noise Floor.
(Bild: Pico Technology)

In der modernen Schaltungsentwicklung sinken die Versorgungsspannungen (Low-Power-Designs), während die Schaltfrequenzen und Datenraten steigen. Wer hocheffiziente DC/DC-Wandler oder präzise Sensor-Frontends entwickelt, stößt mit herkömmlichen 8-Bit-Oszilloskopen schnell an Grenzen. Das Eigenrauschen der Messgeräte und die grobe vertikale Auflösung verdecken oft genau jene Details, die über die Signalintegrität entscheiden.

Pico Technology setzt mit der PicoScope 5000E-Serie an diesen Punkt an. Im Inneren der USB-Oszilloskope arbeitet die sogenannte FlexRes-Architektur. Sie ermöglicht es dem Anwender, die Hardware-Ressourcen des Oszilloskops flexibel umzukonfigurieren. Je nach Messaufgabe lässt sich das Gerät als hochpräzises 16-Bit-System für die analoge Analyse oder als schnelles 8-Bit-System für das digitale Debugging einsetzen.

Rauschen und Power Integrity

Ein kritischer Bereich der modernen Elektronik ist die Power Integrity. Millivolt-kleine Ripple auf einer 1,2-Volt-Leitung können bereits Fehlfunktionen in High-Speed-FPGAs auslösen. Mit einer vertikalen Auflösung von 16 Bit bietet das PicoScope 5000E eine Präzision, die über 65.000 Stufen oder 216 abbildet. Im Vergleich sind es bei einem Standard-Gerät 256 Stufen oder 28 Bit. In Kombination mit einem niedrigen Noise Floor von weniger als 22 µVRMS werden Anomalien und Oberschwingungen (THD besser als -73 dB) sichtbar, die bisher im Rauschen untergingen.

Flexibilität durch umschaltbare Bandbreite

Besonders die „Plus“-Modelle der Serie lösen den Zielkonflikt zwischen Auflösung und Geschwindigkeit auf. Im 16-Bit-Modus bietet das System bis zu 200 MHz Bandbreite für präzise analoge Charakterisierungen. Wird für das Debugging schneller digitaler Signale mehr Speed benötigt, schaltet das Gerät auf 8 Bit um. Damit steigt die Bandbreite auf bis zu 500 MHz bei einer Abtastrate von 5 GS/s. Entwickler benötigen somit nur noch ein einziges Instrument für den gesamten Workflow, der von der DC-Analyse bis zur Verifikation von schnellen seriellen Bussen reicht.

Tiefer Speicher für komplexe Fehlerbilder

Ein häufig unterschätzter Faktor ist der Erfassungsspeicher. Seltene Glitches oder das Einschwingverhalten nach einem Power-On-Reset erfordern lange Aufzeichnungsdauern bei gleichzeitig hoher Abtastrate. Mit bis zu 2 Gigasamples Speicher können die PicoScopes auch langandauernde Sequenzen lückenlos erfassen. Die Integration in die PicoScope-7-Software erlaubt zudem die Dekodierung von über 40 seriellen Protokollen und bietet leistungsstarke Analysewerkzeuge wie Maskentests und automatisierte Messungen direkt auf dem PC-Monitor.

Durch die kompakte USB-C-Bauweise und die umfassende SDK-Unterstützung (Python, Matlab, LabVIEW) eignet sich das System nicht nur für den Labortisch, sondern auch für automatisierte Testumgebungen, in denen eine hohe Datenqualität und einfache Integration gefordert sind. (heh)

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