14-Bit-Oszilloskop NI PXIe-5108 von NI: Acht Eingänge und 100 MHz

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Der Trend geht weg von Einzelgeräten hin zu integrierten Testsystemen auf PXI-Basis. Das PXIe-Oszilloskop 5108 von National Instruments verbindet beides. Durch zusätzliche Module sind mehr Kanäle möglich.

Für moderne Testsysteme bietet National Instruments das PXIe-5108, einem hochauflösenden Oszilloskop, das speziell für automatisierte PXI-basierte Testapplikationen konzipiert wurde. Das Herzstück bildet ein A/D-Wandler mit 14 Bit und somit eine höhere Messgenauigkeit ermöglicht als herkömmliche 8-Bit- oder 12-Bit-Systeme. Mit einer Bandbreite von 100 MHz und einer maximalen Sample-Rate von 250 MS/s positioniert sich das Gerät für Anwendungen, bei denen sowohl Präzision als auch ausreichende Zeitauflösung gefordert sind. Die Sample-Rate lässt sich dabei flexibel von 3,815 kS/s bis zu den maximalen 250 MS/s einstellen, wodurch das System verschiedenste Messszenarien abdecken kann.

Auf Seiten des Sample-Clock-Jitter gibt NI einen Wert von 700 fs RMS, der für eine stabile Zeitbasis sorgt und präzise Timing-Messungen ermöglicht. Dies ist besonders bei der Analyse digitaler Signale und bei Protokolluntersuchungen von Bedeutung, wo kleinste Zeitabweichungen zu Fehlinterpretationen führen können.

Flexible Eingangskonfiguration

Die Eingangsstufe des PXIe-5108 wurde für maximale Flexibilität ausgelegt. Anwender können zwischen zwei Eingangsimpedanzen wählen: 50 Ohm für HF-Anwendungen oder 1 MOhm für allgemeine Messaufgaben. Die Eingangsspannung variiert entsprechend zwischen ±5 V bei 50-Ohm-Kopplung und ±40 V bei 1-MOhm-Kopplung. Diese Flexibilität ermöglicht es, sowohl empfindliche Hochfrequenzsignale als auch robuste Industriesignale mit einem einzigen Instrument zu erfassen.

Skalierbare Mehrkanalarchitektur

Ein entscheidender Vorteil des PXIe-5108 liegt in seiner skalierbaren Architektur. Das System ist in zwei Konfigurationen verfügbar: als Vier-Kanal-Version mit 256 MByte integriertem Speicher oder als Acht-Kanal-Variante mit 512 MByte Speicherkapazität. Beide Versionen nutzen dasselbe kompakte PXIe-Slot-Format.

Der wahre Durchbruch liegt jedoch in der Fähigkeit zur Synchronisation mehrerer PXIe-5108-Module. Durch intelligentes Routing von Trigger- und Taktsignalen können mehrere Geräte zu einem einzigen virtuellen Oszilloskop mit einer sehr hohen Kanalanzahl kombiniert werden. Diese Funktion vereinfacht nicht nur die Softwareprogrammierung erheblich, sondern ermöglicht auch kostengünstige Lösungen für Anwendungen mit sehr hoher Kanalanzahl.

Eine vielversprechende Eigenschaft des PXIe-5108 ist seine Multi-Record-Fähigkeit. Das System kann bis zu 500.000 Signalverläufe pro Sekunde erfassen, wobei jeder Datensatz 256 Samples umfasst. Dabei hängen die Signalverläufe von PXI-Chassis und Controller ab. Diese Technologie eröffnet völlig neue Möglichkeiten bei der Analyse intermittierender Signale oder seltener Ereignisse, die mit einem herkömmlichen Oszilloskop oft übersehen werden.

Entwickler können beispielsweise seltene Spannungsspitzen in Schaltnetzteilen oder sporadische Protokollfehler in digitalen Kommunikationssystemen zuverlässig erfassen. Die hohe Erfassungsrate ermöglicht dabei statistische Analysen, die mit klassischen Triggermethoden nicht realisierbar wären.

Signalkonditionierung und Software-Integration

Das PXIe-5108 verfügt über programmierbare Bandbreitenbegrenzungsfilter bei 20, 40 und 80 MHz, wobei der 80-MHz-Filter bei Sample-Raten ab 200 MS/s zur Verfügung steht. Diese Filter vermeiden Aliasing und unterdrücken hochfrequente Störsignale. Zusätzlich sorgt eine AC-Kopplung mit einer Grenzfrequenz von 16,50 Hz für die Eliminierung unerwünschter Gleichspannungsanteile.

Das PXIe-5108 arbeitet mit InstrumentStudio für interaktive Bedienung, LabVIEW für grafische Systemprogrammierung und TestStand für automatisierte Testsequenzen zusammen.

Besonders hervorzuheben ist die hohe Datenübertragungsrate von bis zu 3,2 GByte/s zum Host-System. Diese Spezifikation gewährleistet, dass auch bei kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsmessungen keine Daten verloren gehen und Real-Time-Analysen möglich bleiben.

Im Vergleich zu seinem Vorgänger, dem auslaufenden PXI-5105, bietet das PXIe-5108 signifikante Verbesserungen. Die Auflösung wurde von 12 auf 14 Bit erhöht, während gleichzeitig die Sample-Rate von 60 auf 250 MS/s gesteigert wurde. Die Bandbreite wuchs von 60 auf 100 MHz. Diese Leistungssteigerungen machen das neue Modell zu einer zukunftssicheren Investition für Unternehmen, die ihre Testsysteme modernisieren möchten. Gegenüber dem High-End-Modell PXIe-5172 mit seiner rekonfigurierbaren Kintex-7 FPGA und 1,5 GByte Speicher positioniert sich das PXIe-5108 als kostengünstige Alternative für Anwendungen, die keine FPGA-basierte Echtzeitverarbeitung benötigen. Dennoch bietet es mit seiner 14-Bit-Auflösung dieselbe Messgenauigkeit wie das Spitzenmodell.

Vielfältige Anwendungsszenarien

Das breite Anwendungsspektrum des PXIe-5108 reicht von der Grundlagenforschung bis zur Serienfertigung. In Forschungseinrichtungen profitieren Wissenschaftler von der hohen Auflösung bei der Charakterisierung neuartiger Materialien oder Bauelemente. Die Multi-Record-Funktion ermöglicht dabei statistische Analysen, die wichtige Erkenntnisse über die Zuverlässigkeit und Variabilität von Prototypen liefern. (heh)

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