Elektronische Schaltungen Digital Bandwidth Interleaving macht Oszilloskope fit für die Zukunft

Mit dem Digital Bandwidth Interleaving von LeCroy soll neben Abtastrate und Speicher zusätzlich die Bandbreite zusammengeschlossen werden. Das ist bisher einmalig, da verwendete Digitizer von den Eingangsverstärkern gesteuert werden. Wir stellen Ihnen die DBI-Technik vor.

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Nach der heute vorherrschenden, abgewandelten Auslegung sagt das Mooresche Gesetz, dass sich die Anzahl an Transistoren auf einem handelsüblichen Prozessor alle achtzehn Monate verdoppelt. Gelegentlich ist auch von einer Verdoppelung der Integrationsdichte die Rede, also der Anzahl an Transistoren pro Flächeneinheit. Dieser Technologiefortschritt bildet eine wesentliche Grundlage der so genannten „digitalen Revolution“. Auf Grundlage des Mooreschen Gesetzes plant die Halbleiterindustrie ihre Entwicklungen auf mehrere Jahre.

Das Oszilloskop, das trotz aller Veränderungen und Weiterentwicklungen immer noch das meistverwendete Hilfsmittel bei der Entwicklung von elektronischen Geräten ist, muss aufgrund des Mooreschen Gesetzes alle drei Jahre seine maximale Bandbreite verdoppeln, um mit dieser Entwicklung mitzuhalten.

Bei digitalen Echtzeit-Oszilloskopen wird eine Erhöhung der Bandbreite traditionell durch den Einsatz von schnelleren Prozessen bei Design und Entwicklung der Eingangsverstärker, ADCs und Speicher erreicht. Für Analog- oder Sampling-Oszilloskope gelten andere Regeln.

Dies lässt sich nur mit speziellen ICs umsetzen, was als Folge die Entwicklungskosten in die Höhe treibt. Der Lebenszyklus von Hochleistungsgeräten wiederum nimmt immer mehr ab und daher muss in der erster Linie der Kunde die Kosten tragen.

Das Mooresche Gesetz umgehen

Die Oszilloskophersteller folgen aufgrund der Nachfrage aus dem Markt der Bandbreitenkurve unerbittlich und nehmen die Kosten in Kauf. Ein interessantes Beispiel, wie das Mooresche Gesetz umgangen werden kann, liegt in der Entwicklung der Festplatte und der Einführung von PRML (Partial Response/Maximum Likelihood).

Um Daten auf einen magnetischen Datenträger zu schreiben, werden diese vorher kodiert. Durch diesen Trick wird die Datendichte auf der Oberfläche einer Festplatte erhöht. Im Gegensatz zu älteren Verfahren wie MFM werden beim Lesen des Datenträgers keine einzelnen Magnetfeld-Umkehrungen im analogen Signalstrom identifiziert und deren Abfolge als Sequenz von Daten- und Synchronisierungsbits interpretiert.

Stattdessen wird das analoge Signal in Abschnitte zerlegt, diese aufbereitet (Partial Response) und das Ergebnis mit vorgegebenen Mustern verglichen, um das Ähnlichste zu finden (Maximum Likelihood). PRML erlaubt eine 30 bis 40% höhere Datendichte.

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