Messgeräte Patentierte UltraVision-Technologie verbessert Signalanalyse

Die Hardware der Rigol-Messgeräte erlaubt es, Fehler in Signalen schneller zu finden und exakter aufzuschlüsseln. Eine zentrale Rolle spielt dabei der große Datenspeicher, der feinere Messungen ermöglicht.

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MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Rigol Technologies EU GmbH

Rigols UltraVision-Technologie basiert auf dem Zusammenspiel von spezialisierter Hardware und intelligenter Software. Die A/D gewandelten Daten werden von einem Hardware-basierten Sampling-Controller verwaltet. Hieran ist direkt der große Speicher angebunden, um die große Menge der Daten möglichst ohne Belastung der CPU abzulegen. Jede Tätigkeit des Controllers vergrößert die „Blindzeit“ und verkleinert im Gegenzug die Kurven-Wiederhol-Rate. Ebenso wird die Anzeige der Daten am Bildschirm von einem eigens dafür vorgesehenen Waveform-Plotter abgehandelt. Dies geschieht ebenfalls ohne den Einsatz des Controllers.

Zentrale Funktionen sind fest in der Hardware verankert

Weitere Funktionen wie Trigger, Pass/Fail-Bewertung, sowie die Wellenform-Aufzeichnung sind bei minimaler Belastung der CPU in der Hardware verankert. Dies alles zielt darauf ab, eine maximal hohe Signal-Wiederholrate zu erreichen. Um aus diesen hohen Wiederholraten das Optimale darzustellen, wird diese Funktion um eine mehrstufige Intensitätsdarstellung ergänzt. Am Bildschirm werden mehrere Signale übereinander gelegt dargestellt, wobei je nach Häufigkeit des Signals eine entsprechende Intensität gezeichnet wird. Das heißt: Selten auftretende Signalteile werden entsprechend weniger intensiv dargestellt. Es stehen 256 Signalintensitätsstufen zur Verfügung. Somit kann auf einen Blick die Häufigkeit von Fehlern oder Anomalien dargestellt werden.

Ein weiterer extrem wichtiger Teil des UltraVision-Chipsatzes ist der große Datenspeicher. Er ermöglicht es, die maximale Abtastrate über größere Zeit/Division-Einstellungen hinweg zu halten. Dies ist besonders wichtig, wenn es darum geht, längere Zeiträume zu erfassen, aber trotzdem keine Signaldetails zu verlieren.

Ergänzend hierzu bietet Rigol die sogenannte Record-Funktion, ebenfalls ein Teil der UltraVision-Technologie, an. Diese Funktion verbindet intelligentes Triggern mit effizienter Speicherung der Daten. Die erfassten Signale werden in einzelnen Segmenten in den Speicher gelegt, so dass bei selten auftretenden, wichtigen interessanten Ereignissen, nicht die gesamten (uninteressanten) Daten in den Speicher abgelegt werden müssen.

Woher kommt die Notwendigkeit, sich mit dem Parameter Signalerfassungsrate auseinander setzen zu müssen? Die Ursache hierfür liegt in der Technologie der digitalen Oszilloskope. Zur Zeit der analogen Oszilloskope war diese Spezifikation weitestgehend unbekannt und vernachlässigbar, da die „Blindzeit“ nur die Zeit für die Rückführung des Elektronenstrahls lang/kurz war. Beim Sprung in die digitale Welt verlängerte sich der Zeitraum nun so erheblich, dass er nicht mehr vernachlässigt werden kann. Der Prozentsatz der Zeit, in der wir am digitalen Oszilloskop „Nicht-Sehen“, kann bis zu 99,9% groß sein.

Das heißt umgekehrt, dass wir nur ca. 0,1% der Messzeit wirklich „Sehen“ erfassen. Die Ursache ist natürlich nicht mehr die Rückführung des Strahls, sondern die Daten- bzw. die Nachbearbeitungszeit. Mit immer leistungsfähigeren Prozessoren und verbesserter Hardware- und Software-Architektur kämpfen die Oszilloskop-Hersteller gegen die vom System gegebene „Blindzeit“. Rigols Werkzeug gegen die „Blindzeit“ ist das UltraVision-Chipset.

Im Folgenden soll der Vorteil einer höheren Signal-Wiederholrate etwas deutlicher dargestellt werden. Als Beispiel wird ein Signal mit einem selten auftretenden Glitch verwendet. Der Fehler tritt 10x pro Sekunde auf. Dieses Signal wird mit zwei unterschiedlichen Oszilloskopen mit unterschiedlich schnellen Waveform-Capture-Raten erfasst.

Gegenüber gestellt wird die Zeit, die benötigt wird, um eben dieses selten auftretende Signal zu sehen. Betrachten wir eine Waveform-Capture Rate von 10.000 wfms/sec und ein weiteres Scope mit der zehnmal schnelleren Erfassungsrate: Die Wartezeit, bis dieser Fehler mindestens einmal gesehen wird, unterscheidet sich in den beiden Fällen ebenfalls fast um den Faktor zehn.

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