Oszilloskope: 12 Bit in der Mittelklasse

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Mehr Präzision in der Vertikalen: Die WaveRunner 8000HD von Teledyne LeCroy bieten acht analoge Eingänge und im Front-End arbeiten A/D-Wandler mit 12 Bit. Der Hersteller setzt dabei auf selbstentwickelte A/D-Wandler.

Teledyne LeCroy baut sein Angebot an Oszilloskopen mit integrierten A/D-Wandlern und einer Auflösung von 12 Bit weiter aus: Die Oszilloskope des Typs WaveRunner 8000HD gibt es zum Start in zwei Ausführungen: als 8000HD und MDA 8000HD. Dabei sind die Modelle MDA (Motor Drive Analyzer) speziell für die Motorenanalyse entwickelt. Die neu entwickelte Oszilloskop-Serie setzt komplett auf die 12-Bit-Technik mit Bandbreiten von 350 MHz bis 2 GHz sowie auf bis zu acht analogen und 16 digitalen Kanälen. Den Grundstein der 12-Bit-Technik legte Teledyne LeCroy mit dem WaveRunner HRO bereits im Jahr 2011.

Beim Erfassungsspeicher setzt der Hersteller auf eine komplett neue Speicherarchitektur und bietet mit bis zu fünf Gigapoints je Sekunde einen reaktionsschnellen Speicher. Die Oszilloskope der Serie WaveRunner HD erfassen mit einer Abtastrate von 10 GS/s auch sehr feine Signaldetails über einen langen Zeitraum. Außerdem bietet der Hersteller verschiedene Analysetools an, damit Entwickler das Signalverhalten darstellen und Fehler aufspüren und analysieren können.

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Anwenderfreundliche Bedienung

Alle WaveRunner 8000HD sind mit einem Touchscreen-Display von 15,6'' und einer Auflösung von 1900 x 1080 Pixel ausgestattet. Der Anwender kann schnell zwischen den einzelnen Kanälen wechseln und diese über das Display verschieben sowie löschen. Dabei wird der Anwender von der firmeneigenen Bedienoberfläche MAUI OneTouch unterstützt.

Für die Analyse der Signale stehen verschiedene Werkzeuge bereit. Als sogenanntes Periodensystem der Oszilloskop-Werkzeuge bietet es dem Entwickler notwendige Funktionen zum Messen, für Mathematik, Analyse, Ansichten und Trigger sowie zur Dokumentation. Hier sind laut Hersteller bereits viele Funktionen standardmäßig integriert, die bei anderen Herstellern erst hinzugekauft werden müssen.

Das breite Angebot an serienmäßigen Analysetools ergänzt der Hersteller durch Serial-Data-Trigger, Decoder, Measure/Graph und-Augen-Diagramm (TDME). Der WaveRunner 8000HD analysiert schnelle und langsame Signale. Dazu gehören unter anderem Power-Distribution-Network (PDN), analoge Sensoreingänge, digitale Datenströme oder Nachrichtenpakete mit serielle Daten.

Ein Blick in das Oszilloskop

Im Herzen der WaveRunnerHD arbeitet ein neu entwickelter Chipsatz von Teledyne LeCroy mit einem Takt von 2 GHz. Er besteht aus Eingangsverstärkern mit einem geringen Rauschen und dem eingangs erwähnten A/D-Wandler mit 12 Bit. Der Chipsatz beruht auf einer komplett neuen System-Architektur mit hoher Bandbreite und großem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR). Erst damit wird das volle Potenzial aus des 12-Bit-Oszilloskops zusammen mit acht analogen und 16 digitalen Kanälen bei einer Bandbreite bis 2 GHz ausgeschöpft.

Zum Vergleich: Andere HD-Oszilloskope auf dem Markt integrieren ihre A/D-Wandler mit 10 oder 12 Bit in eine herkömmliche Gerätearchitektur mit 8-Bit-Signalwegen. Oder die Oszilloskop-Hersteller setzen auf Software, die allerdings auf Kosten der Bandbreite eine höhere Auflösung ermöglicht. Der Messgerätehersteller Tektronix bietet in der Serie 5 seiner Mid-Range-Oszilloskope einen A/D-Wandler, der ebenfalls mit 12 Bit abtastet. Allerdings ist nach Aussage von Teledyne LeCroy die Performance vergleichbar mit einem 8-Bit-A/D-Wandler. Bei der Serie 6, ebenfalls mit einem 12-Bit-Wandler, beträgt die Performance dem eines 10-Bit-Wandlers.

Die Höhe der Auflösung eines A/D-Wandlers entscheidet über die vertikale Auflösung eines Oszilloskops. Der Wandler im Front-End des Messgeräts bietet mit seinen 2¹² Bit gleich 4096 Quantisierungsstufen.

Die Fahrzeugentwickler kommen auf ihre Kosten

Dank seiner Ausstattung eignet sich der WaveRunner 8000HD für die spezifischen Testanforderungen in der Automobilindustrie. Spezielle Funktionen bauen die auf serielle Legacy-Datenauslöser und -dekodierung auf. Die im Automobilbau verwendeten Busse lassen sich umfassend auf Fehler untersuchen, beheben und validieren. Mit TDMF können Entwickler beispielsweise das Verhalten der Busse untereinander untersuchen. Die Abkürzung steht für CAN-Trigger, Decode, Measure/Graph und Eye-Diagramm. Da in aktuellen Fahrzeugen immer mehr Sensoren und Kameras verbaut sind, nimmt die Last auf den jeweiligen Bussen zu. Der Physical-Layer-Automotive-Ethernet-Test lässt sich mit der Compliance-Testsoftware und einem speziellen Ethernet-Debug-Toolkit für Automotive abdecken. Die Oszilloskopen können auch Steuergeräte (ECU) untersuchen, die für das Startverhalten verantwortlich sind.

Motorantriebe mit dem MDA 8000HD analysieren

Auf der gleichen Plattform bietet Teledyne LeCroy mit dem MDA 8000HD ein Oszilloskop an, um Motoren zu analysieren. Das Messgerät erfasst Signale aus dem dreiphasigen Leistungsumwandlern des Antriebs, einzelnen Leistungstransistoren, Motordrehzahl-, Winkel- und Drehmomentsensoren sowie dem integrierten Steuerungssystem und analysiert gleichzeitig 3-phasige elektrische und mechanische Leistungen. Außerdem sind statische (stationäre) Leistungsmessungen wie ein Leistungsanalysator möglich und dynamische Leistungsmessungen möglich. Anschließend werden Signale pro Zyklus erstellt, welche die Leistungswerte anzeigen und sich im Laufe der Zeit ändern.

Tragbare Anwendungen mit geringer Energieaufnahme

Die WaveRunner HD mit seinen 12 Bit ist in der Lage, Entwickler und Ingenieure bei dem Entwurf von immer kleineren, schnelleren tragbaren Geräten zu unterstützen. Hier spielt auch das Thema geringer Stromverbrauch eine wichtige Rolle. Ein weiteres Einsatzgebiet der Oszilloskope sind eingebettete Computer-Systeme (Embedded-Computing) sowie Datencenter. Hier sind Oszilloskope gefragt, die neben einer hohen Auflösung, geringem Rauschen und hoher Bandbreite auch einen langen Erfassungsspeicher bei hoher Abtastrate bieten.

Für Herbst dieses Jahres hat Teledyne LeCroy noch Oszilloskope für den Einstiegsmarkt angekündigt. Ob diese Geräte auch mit einem 12-Bit-A/D-Wandler ausgestattet sein werden, bleibt abzuwarten.

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