gesponsertWaveMaster 8000HD Ein schnelles Oszilloskop für die serielle Datenverarbeitung

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Teledyne GmbH

Die Wavemaster der Serie 8000HD von Teledyne LeCroy gibt es in Bandbreiten von 6 bis 16 GHz und 12 Bit. Insbesondere der Einsatz in der seriellen Datenverarbeitung soll mit den Geräten möglich sein.

Die ersten Oszilloskope mit einem analogen Frontend von 12 Bit brachte Teledyne LeCroy 2010 auf den Markt. Mit der Serie HRO 6Zi war das Messtechnik-Unternehmen der erste Hersteller, der Oszilloskope mit einer echten 12-Bit-Architektur für Entwickler baute. Mit der Oszilloskop-Serie schaffte Teledyne LeCroy den Durchbruch bei den sogenannten High-Definition-Oszilloskopen. Dank des verbauten 12-Bit-A/D-Wandlers und die daraus resultierenden 4.096 Quantisierungsstufen lassen sich Signale bis zu einer maximalen Bandbreite und Abtastrate mit der 16-fachen Auflösung erfassen.

Genau 14 Jahre später setzt Teledyne LeCroy mit der Einführung der Serie WaveMaster 8000HD einen weiteren Meilenstein in der Messtechnik. Die jetzt vorgestellten hochauflösenden Oszilloskope verfügen über eine Bandbreite von 6 bis 16 GHz, eine vertikale Auflösung von 12 Bit und eine Abtastrate von 80 GS/s. Ergänzt wird die Oszilloskop-Serie durch einen Erfassungsspeicher von 8 Gigapunkten (Gpts). Damit werden vor allem Entwickler den steigenden Anforderungen moderner serieller Datentechnik gerecht.

Mehr Details bei seriellen Datenverbindungen

Die WaveMaster Serie 8000HD ist die Antwort von Teledyne LeCroy auf die ständig steigende Komplexität serieller Datenverbindungen. Denn Entwickler müssen sich mit neuen Standards wie PCI Express (PCIe) 6.0 und USB4 v2.0 setzen auf mehrstufige Puls-Amplituden-Modulation (PAM), die sowohl höhere Bandbreiten als auch eine höhere Auflösung bei der Messung erfordert.

Die vertikale Auflösung von 12 Bit des WaveMaster 8000HD ermöglicht eine detaillierte Charakterisierung der PAM3- und PAM4-Signale, die für diese Hochgeschwindigkeitsstandards unerlässlich sind. Damit können Entwickler die Probleme der dynamischen Link-Entzerrung und der komplexen Protokollkommunikation lösen, um maximale Datenraten zu erreichen.

Eine Besonderheit des WaveMaster 8000HD ist es, komplexe und Hochgeschwindigkeits-Embedded-Systeme effizient zu debuggen. Dazu steht die Software CrossSync PHY von Teledyne LeCroy zur Verfügung. Sie erlaubt eine nahtlose Integration von Oszilloskop und Protokollanalysator, womit wichtige Einblicke in das Verhalten von Hochgeschwindigkeitsverbindungen möglich werden. Das ist besonders wichtig für das Debugging von DDR-Speicher-Signalen. Für solche Aufgaben lässt sich der optionale Hochgeschwindigkeits-Digital-Analysator mit der Bezeichnung HDA125 einsetzen, um Signale bis zu 6 GBit/s zu erfassen und zu decodieren.

Die Oszilloskop-Funktionen im Detail:

• Die Funktionen des WaveMaster 8000HD lassen sich nahtlos mit einem Teledyne LeCroy PCIe- oder USB-Protokollanalysator mit CrossSync PHY Cross-Layer-Analyse kombinieren.

• Serielle Low-Speed-Seitenbanddaten, Trainings- und Negotiation-Links, Stromschienen und andere Signale können mit nahezu allen verfügbaren den Tastköpfen mit 50 Ohm oder 1 MOhm einschließlich passiver Tastköpfe und Stromtastköpfe erfasst werden.

• Einen von mehr als 20 seriellen Low-Speed-Triggern und Decodern verwenden. Somit kann man Low-Speed- und High-Speed-Debugging mit dem gleichen Oszilloskop durchführen.

• Digitale Signale mit den digitalen Logikeingängen (Mixed-Signal) mit einer Taktrate von bis zu 500 MHz erfassen. Die Eingänge sind im Oszilloskop integriert. Optional steht der HDA125 Hochgeschwindigkeits-Digital-Analysator bereit, um Signale mit bis zu 6 GBit/s zu erfassen. Das ist vor allem bei der Erfassung und Dekodierung von Signalen aus DDR-Speicherbausteien und bei der Read/Write-Trennung notwendig, die bei DDR-Debugging und Konformitätstests benötigt wird.

• Über lange Zeiträume Verbindungsfehler beobachten und beheben.

Interview mit Thomas Stüber zum WaveMaster 8000HD

Herr Stüber, Teledyne LeCroy hat vor kurzem die Serie WaveMaster 8000HD mit Modellen zwischen 6 und 16 GHz erweitert. Wo sehen Sie Anwendungen für die neuen Modelle?

Ich sehe die Oszilloskope gerade im Umfeld des In-Vehicle Network, das zu meinen Produktbereichen gehört, einen idealen Markt für diese zusätzlichen Modelle. Die Wave­Master8000HD hat einige Alleinstellungsmerkmale: Sie ist die erste Oszilloskop-Serie auf dem Markt, die mit ihrem besonderen Design-Trigger-, Dekodier- und Analysefunktionen vom einfachen Sensorsignal bis hin zur schnellen Datenschnittstelle für das autonome Fahren unterstützt. Keine andere Oszilloskop-Serie bietet die dafür notwendige Hardware mit High-Speed-Eingängen, umschaltbaren 1-MOhm-Eingängen, Mixed-Signal-Eingängen und einem einzigartigen seriellen Hardware-Trigger für über 25 serielle Schnittstellen.

Die Serie WaveMaster8000HD bietet ebenfalls eine Auflösung von 12 Bit. Ist das ein wichtiges Feature und wo sehen Sie die Vorteile?

Das ist ein sehr wichtiges Feature, denn mit der neuen Architektur, die unsere 12-Bit-Architektur bis 65 GHz verfügbar macht. Die Serie WaveMaster8000HD eignet sich beispielsweise für alle neuen schnellen Datenschnittstellen, die auf Pulsamplitudenmodulation (PAM) basieren. Eine PAM-Modulation überträgt mehr Daten in der gleichen Zeit, da nicht nur eine binäre Eins oder Null übertragen wird, sondern die Information auch in der Amplitude enthalten ist. Dadurch können mehr Daten bei gleicher Taktrate übertragen werden. Arbeiten Oszilloskope mit den bisherigen 8-Bit-A/D-Wandlern, stoßen sie schnell an ihre Grenzen, da ihnen die notwendige Amplitudenauflösung fehlt.

Welche weitere Vorteile bringen die neuen Modelle des WaveMaster8000HD für die Anwender?

Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser neuen Architektur ist der mit 8 Gpoints tiefste Erfassungsspeicher auf dem Markt. Dieser lange Erfassungsspeicher ermöglicht neue Einblicke, da erstmals Zeiträume bis in den Sekundenbereich ohne Unterbrechung erfasst werden können. Eine Anwendung im Fahrzeug ist beispielsweise die Erfassung der Startphase eines Fahrzeugnetzwerkes, die mehrere 100 ms lang sein kann. Mit einem ultralangen Speicher und den Möglichkeiten der WaveMaster8000HD, Hochgeschwindigkeitssignale zusammen mit Sensorsignalen zu erfassen, lassen sich komplizierte Fehler finden und neue Analysen bei der Performance durchzuführen. Darüber hinaus zeichnet sich die WaveMaster8000HD durch eine neue, noch schnellere Signalverarbeitung und noch bessere Analysetools für PCI-Express, USB, MIPI, DDR und viele andere Schnittstellen aus.

Teledyne LeCroy hat fast zeitgleich die neue Jitteranalyse-Software „Clock Expert“ speziell für Clock-Signale herausgebracht. Braucht man so ein spezielles Jitteranalyse-Tool für Clock-Signale?

Die Messung von Jitter an Takt-/Clock-Signalen ist eine klassische Messung und Teledyne LeCroy bietet bereits seit den 1990er Jahren passende Werkzeuge für Oszilloskope an, die diese Messungen unterstützen. Seit der Jahrtausendwende hat sich der Marktfokus für die Jittermessung jedoch immer mehr in den seriellen Datenbereich verlagert und die Pakete wurden zunehmend für diese Anwendung optimiert. Hinzu kommt, dass spezielle Taktmessungen wie beispielsweise Phasenrauschen aufgrund der geforderten Genauigkeit bisher nur mit besonderen Messgeräten möglich waren.

Kombiniert man die 12-Bit-Technik mit intelligenten Analysewerkzeugen wie der Dual-Input-Methode und der Heterodyne-Funktion, lassen sich Jitter messen, die bisher nur mit Spezialmessgeräten möglich waren. Im Clock Expert haben wir alles Wissen und viele Analysetools speziell für Clock- Jitter-Messungen in einem einfach zu bedienenden Tool vereint.

Übrigens ist der tiefe Speicher der WaveMaster8000HD ein Vorteil. Durch den langen Erfassungsspeicher lassen sich Jitterfrequenzen unter 10 Hz analysieren. Das lag bisher außerhalb der Möglichkeiten eines Oszilloskops

Stabilität und Integrität von Hochgeschwindigkeitsverbindungen

Mit einem Erfassungsspeicher von bis zu 8 Gpts bietet der WaveMaster 8000HD die Möglichkeit, Verbindungsfehler über lange Zeiträume zu beobachten und zu beheben. Dies ist entscheidend, um die Stabilität und Integrität moderner Hochgeschwindigkeitsverbindungen zu gewährleisten. Ergänzt wird das durch die leistungsstarken SDA Expert-Software-Optionen, die maßgeschneiderte Analysen und automatisierte Konformitätstests für PCIe, USB, DisplayPort und andere Standards bieten.

Trainings- und Negotiation-Links sind spezielle Kommunikationsmechanismen in Hochgeschwindigkeits-Datenverbindungen, die genutzt werden, um die Verbindungseigenschaften zwischen zwei Geräten zu optimieren und sicherzustellen, dass sie zuverlässig und effizient miteinander kommunizieren können.

Insgesamt setzt Teledyne LeCroy mit dem WaveMaster 8000HD neue Maßstäbe in der hochauflösenden Messtechnik. Die Kombination aus hoher Bandbreite, präziser Auflösung und umfangreichen Software-Optionen macht dieses Oszilloskop zu einem unverzichtbaren Werkzeug für die Validierung und Fehlerbehebung moderner serieller Datentechnologien. Ingenieure, die einmal mit einem WaveMaster 8000HD gearbeitet haben, werden die unübertroffene Messgenauigkeit und Detailtreue zu schätzen wissen und schwerlich zu einem anderen Gerät wechseln wollen.

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