Oszilloskope in der Elektronikentwicklung Fehler vermeiden und die Signalintegrität bewerten

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Das Oszilloskop ist das Standardwerkzeug in der Elektronikentwicklung. Doch worin genau liegen die Unterschiede zwischen Echtzeit- und Sampling-Oszilloskopen und wie lassen sich Fehler durch Bandbreite und Abtastrate vermeiden?

In der dynamischen Welt der Elektronikentwicklung stehen Ingenieure und Entwickler immer wieder vor ganz unterschiedlichen Problemen und Fragestellungen. Bei den Mixed-Signal-Designs sind es vor allem Miniaturisierung, steigende Taktraten und die komplexe Signalintegrität. Hier kommt es auf effektiv Messtechnik an.

Auf dem Fachkongress Power of Electronics am 29. und 30. Oktober in Würzburg referiert unser Referrent Patrik Gold von Pico Technologies über die entscheidende Rolle von Oszilloskopen im Entwicklungsprozess. Denn die zunehmende Integrationsdichte birgt nicht nur Chancen, sondern stellt auch erhebliche technische Hürden dar. Mixed-Signal-Designs, bei denen digitale und analoge Schaltungen eng nebeneinander liegen, erfordern präzise Messungen und eine sorgfältige Auswahl der Geräte.

Der Einsatz von Echtzeit Oszilloskopen

Echtzeit-Oszilloskope, wie die Serie PicoScope 6000E, eignen sich besonders dann, wenn einmalige Signalereignisse erfasst werden sollen. Sie ermöglichen es, Signale auch bei sehr hohen Frequenzen zu erfassen, jedoch oft nur mit einer Auflösung von 8 Bit, was die Kosten in die Höhe treibt.

Im Gegensatz dazu bieten Sampling-Oszilloskope wie die Serie PicoScope 9300 hochauflösende Ergebnisse bei Bandbreiten von bis zu 30 GHz. Das funktioniert allerdings nur dann, wenn die Signale wiederholend sind. Die PicoScope-Serie 9400 kombiniert als sogenanntes Sampler-Extended-Real-Time-Oszilloskop einen hybriden Ansatz und verbindet die Vorteile sowohl der Echtzeit- als auch der Sampling-Technologien, was eine breitere Anwendung ermöglicht.

Typische Messfehler vermeiden

Der Vortrag vermittelt den Teilnehmern tiefgehendes Wissen darüber, wie typischen Messfehlern entgegengewirkt werden kann. Ein häufiges Problem ist die Verwendung einer zu geringen Bandbreite. Pico warnt explizit: „Ein Oszilloskop mit einer Bandbreite von 5 GHz für ein Signal von 2 GHz kann zu verfälschten Ergebnissen führen“, sagt Patrik Gold von Pico. Induktive Effekte, Rauschen und Überschwinger können durch lange Masseleitungen verursacht werden. „Um diese Probleme zu minimieren, ist es entscheidend, kurze, niederinduktive Masseverbindungen zu nutzen und geeignete Tastköpfe zu verwenden“, sagt Gold. Ein weiterer häufig auftretender Fehler ist das Aliasing. Es entsteht, wenn die Abtastrate des Oszilloskops zu gering ist. Um diesem vorzubeugen, sollte die Abtastrate mindestens das 2,5- bis 4-fache der maximalen Signalbandbreite betragen.

Fehlanpassungen der Eingangsimpedanz führen zu Reflexionen und Signalverzerrungen, wenn die Abschlussbedingungen nicht korrekt eingestellt sind. Eine korrekte Impedanzanpassung, zum Beispiel auf 50 Ohm, ist daher unerlässlich. Unsachgemäße Trigger-Einstellungen können instabile oder unvollständige Signalaufzeichnungen hervorrufen. „Die Teilnehmer lernen, die passende Triggerquelle und Triggerart auszuwählen, gegebenenfalls mit dem Einsatz von Clock Recovery, um präzise und zuverlässige Signalerfassung zu gewährleisten“ erzählt Gold.

DER KONGRESS FÜR ELEKTRONIKENTWICKLER

Entwickeln mit Weitblick – Die 360-Grad-Sicht auf die Elektronik

Von der ersten Idee bis zum marktreifen Produkt: Power of Electronics liefert Wissen, Werkzeuge und Kontakte für erfolgreiche Elektronikentwicklung. Egal, ob Sie am Anfang Ihrer Karriere stehen oder erfahrener Spezialist sind – hier finden Sie tiefgehende Inhalte, aktuelle Technologien und innovative Lösungen. Es erwartet Sie ein auf verschiedene Themengebiete der Elektronik fokussiertes Vortragsprogramm, eine übergreifende Fachausstellung mit den jeweiligen Spezialunternehmen und Komponentenanbietern sowie zahlreiche Möglichkeiten zum interdisziplinären Austausch und intensiven Networking.

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Verschieden Oszilloskop-Architekturen

Im Vortrag erlernen die Teilnehmer, die verschiedenen Oszilloskop-Architekturen richtig zu verstehen und anzuwenden. Sie erfahren, wann ein Echtzeit-Oszilloskop, ein Sampling-Oszilloskop oder ein Sampler-Extended-Real-Time-Oszilloskop die beste Entscheidung ist. Das Wissen über die richtige Auswahl von Bandbreite, Abtastrate und Probes wird vertieft, um zuverlässige Ergebnisse zu gewährleisten.

Außerdem erhalten die Teilnehmer Methoden an die Hand, um die Signalqualität zu bewerten, um sowohl Debugging-Prozesse zu beschleunigen als auch die Entwicklungszeiten zu verkürzen. Diese praxisnahen Erfahrungen sind sofort in vielseitigen Projekten anwendbar, was sowohl die Effizienz steigert als auch einen verbesserten Kosten-Nutzen-Effekt mit sich bringt. (heh)

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