gesponsertMeilensteine der Messtechnik Vom Physiklabor an die Weltspitze

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Teledyne GmbH

Im Jahr 1964 als Nischenplayer für die Teilchenphysik gestartet, veränderte Teledyne LeCroy die Oszilloskop-Welt maßgeblich. Ein Rückblick auf tiefen Speicher, die 12-Bit-Revolution und den Weg in die High-Speed-Zukunft der Elektronik.

Als der Physiker Walter LeCroy sein gleichnamiges Unternehmen im Jahr 1964 gründete, lag der Fokus zunächst noch auf hochspezialisierter Messtechnik für Hochenergie- und Kernphysik. Doch aus dieser Nische heraus entwickelte sich schnell eine wegweisende Kernkompetenz: Bereits Anfang der 1970er-Jahre hatte sich LeCroy einen exzellenten Ruf bei der Erfassung extrem schneller, flüchtiger Signale erarbeitet. Es war genau diese Expertise, die wenig später die gesamte Oszilloskop-Welt revolutionieren sollte.

Digitale Grundlagen durch Signal-Digitalisierer

In diesem Jahrzehnt war LeCroy noch tief in der wissenschaftlichen Spitzenforschung verwurzelt. Das Unternehmen belieferte renommierte Einrichtungen wie das CERN und andere Teilchenphysiklabore mit sogenannten Signal-Digitalisierern. Diese Spezialgeräte meisterten eine Herausforderung, an der die klassische Analogtechnik regelmäßig scheiterte: Sie konnten extrem kurze, nicht periodische Ereignisse mit enormer Zeitgenauigkeit erfassen.

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Ein entscheidender Durchbruch gelang 1971 mit dem LeCroy WD2000. Das war ein Messgerät, das heute oft als Pionier der digitalen Speicheroszilloskope (DSO) gilt. Anstatt ein Signal lediglich live darzustellen, lag das Augenmerk hier auf der präzisen digitalen Erfassung und der anschließenden Auswertung. Dieses radikal neue Konzept legte das technologische Fundament für alle späteren kommerziellen DSOs. So galt LeCroy bereits gegen Ende des Jahrzehnts als unangefochtener Marktführer in der digitalen Hochgeschwindigkeits-Signalerfassung.

Die ersten Digitalspeicher-Oszilloskope

Mit dem Anbruch der 1980er-Jahre wagte LeCroy den entscheidenden Schritt aus dem Labor in den breiten Markt: den Wandel zum kommerziellen Oszilloskop-Hersteller. Walter LeCroy hatte den technologischen Zeitgeist richtig gelesen. Angesichts rasant steigender Signalgeschwindigkeiten erkannte er frühzeitig, dass analoge Geräte bei der Erfassung von Einzelereignissen unweigerlich an ihre Grenzen stoßen würden.

Ein neues digitales Oszilloskop, das das Unternehmen 1985 auf den Markt brachte, setzte daher kompromisslos auf drei Säulen: digitale Erfassung, große Speichertiefe und leistungsstarke Signalverarbeitung. Dieser visionäre Ansatz gipfelte in der legendären 9400-Serie, einer Gerätegeneration, die das analoge Oszilloskop im Arbeitsalltag unzähliger Entwickler erstmals immer mehr verdrängte.

Tiefer Speicher und High-Speed-Fokus

In den 1990er-Jahren zementierte LeCroy seinen Ruf als technologischer Vorreiter für leistungsstarke DSOs. Die 9300-Serie und ihren Flaggschiffen wie dem Modell 9354, bestach schon damals durch einen extrem tiefen Erfassungsspeicher von bis zu zwei Millionen Datenpunkten pro Kanal. Gepaart mit segmentierten Speicherverfahren, leistungsfähigen Triggern und umfangreichen Analysefunktionen wurden diese Geräte zum unverzichtbaren Werkzeug für Entwickler, wenn es darum ging, seltene Signalereignisse aufzuspüren und hochkomplexe digitale Systeme zu untersuchen.

Von der reinen Zeit- zur Systemdomänen-Analyse

Zur Jahrtausendwende stand der nächste große Paradigmenwechsel an: Das Oszilloskop verwandelte sich von einem klassischen, primär zeitdomänenbasierten Messgerät hin zu einer intelligenten, softwaregestützten Analyseplattform. Die Elektronikwelt veränderte sich rasant, was vor allem auf die exponentiell steigenden Datenraten zurückzuführen war. So entstanden neue serielle Hochgeschwindigkeitsschnittstellen und eine immer dichtere Systemintegration.

LeCroy reagierte auf diese Herausforderungen mit völlig neuen Gerätearchitekturen, innovativen Serienkonzepten und maßgeschneiderten Applikationslösungen. Aufbauend auf der fundierten Basis tiefer Speicherarchitekturen aus dem vorangegangenen Jahrzehnt, verlagerte sich der Fokus nun massiv auf die Untersuchung der Signalintegrität (SI), präzise Jitter-Analysen, die Darstellung von Augendiagrammen und detaillierte statistische Auswertungen.

Ein Oszilloskop von LeCroy zeigte längst nicht mehr nur simple Spannungsverläufe über die Zeit an. Vielmehr durchleuchtete es fortan das Verhalten kompletter Übertragungssysteme und analysierte deren komplexe Datenströme in Echtzeit.

Die Signalintegrität als Leitmotiv

Als die Datenraten unaufhaltsam in den Gigabit-Bereich vorstießen, avancierte die Signalintegrität endgültig zum bestimmenden Thema der Elektronikentwicklung. In dieser Phase positionierte LeCroy insbesondere seine WaveMaster- und WavePro-Serien als absolute Referenzplattformen.

Ob es um die Analyse serieller Datensignale, die Jitter-Zerlegung (in zufällige und deterministische Anteile), Augendiagramme inklusive Maskentests oder die statistische Langzeitanalyse riesiger Datensätze ging.Hier konnte LeCroy auf ganzer Linie von seiner Tradition extrem tiefer Speicher und hochpräziser Zeitbasen profitieren.

So vollendete sich bis zum Ende der 2000er-Jahre eine bemerkenswerte Metamorphose: LeCroy war längst kein klassischer Oszilloskop-Hersteller mehr, sondern ein weltweit gefragter Anbieter hochintegrierter Mess- und Analyseplattformen. Genau dieser weitsichtige, konzeptionelle Wandel legte den Grundstein für die späteren Gerätegenerationen des heutigen Teledyne-LeCroy-Portfolios. Er ebnete den Weg für das, was das Unternehmen bis heute auszeichnet: die meisterhafte Analyse serieller High-Speed-Busse, tiefgreifende Protokollanalysen und hochkomplexe Compliance-Tests.

Das Oszilloskop mit den 12 Bit

Ab etwa 2010 stieß die bewährte 8-Bit-Oszilloskoparchitektur spürbar an ihre physikalischen Grenzen. Bandbreite und Abtastrate waren zwar hoch, aber die begrenzte vertikale Auflösung erschwerte es zunehmend, winzige Signalstörungen zu erkennen. Das war ein kritisches Manko bei schnellen PAM-Signalen sowie bei Leistungs- und Embedded-Anwendungen.

Teledyne LeCroy erkannte dieses Nadelöhr und leitete in den 2010er-Jahren mit der Einführung der 12-Bit-Architektur den entscheidenden Paradigmenwechsel ein. Die HDO-Serien, wie die Modelle HDO4000, 6000 und 8000, machten diese hohe Auflösung und gestochen scharfe Signaldarfstellung erstmals im Entwickleralltag praxisnah verfügbar – und das auf bis zu acht Kanälen auch bei hohen Bandbreiten. Darauf aufbauend verschob das Unternehmen die Grenzen immer weiter nach oben.

Die aktuellen WaveRunner-8000HD- und WavePro-HD-Serien vereinen die 12-Bit-Architektur kompromisslos mit extrem hohen Bandbreiten und tiefem Speicher. Die WaveRunner- und MDA-8000HD-Geräte brillieren besonders bei Mixed-Signal- und Signalintegritäts-Analysen sowie bei der Untersuchung von Embedded-, Leistungs- und dreiphasigen Motorsystemen – nicht zuletzt, weil sie sich nahtlos zu einem mächtigen 16-Kanal-System koppeln lassen. Die WavePro-HD-Serie nimmt derweil die anspruchsvollsten Aufgaben ins Visier: komplexe digitale High-Speed-Designs, schnelle serielle Schnittstellen sowie präzise Jitter- und Augendiagramm-Analysen.

Den bisherigen Höhepunkt dieser technologischen Evolution markiert jedoch die WaveMaster/SDA-8000HD-Serie. Sie kombiniert erstmals echte 12-Bit-Auflösung mit einer Bandbreite von 65 GHz, einer Abtastrate bis 320 GS/s, einem geringen Rauschen und einem Speicher bis 8 Gpts pro Kanal. Ergänzt durch leistungsstarke Werkzeuge für die serielle Datenanalyse (z. B. für PCIe, USB, DDR sowie PAM-/NRZ-Signale) zeigt sich ein unverkennbarer Branchentrend: Unter der Führung von Teledyne LeCroy wurde die vertikale Auflösung vom netten Nebenfaktor zum zentralen Leistungsmerkmal der Messtechnik.

Protokoll- und Oszilloskop-Analyse in einem

Neben der reinen Hardware-Power setzt Teledyne LeCroy auch bei der Systemintegration Maßstäbe. Mit CrossSyncPHY bietet das Unternehmen eine exklusive Technologie, die Oszilloskop- und Protokoll-Analyse nahtlos auf dem Markt vereint. Entwickler erhalten ein vollkommen synchrones Bild des physikalischen Signalverhaltens und der logischen Protokollabläufe, genau dort, wo Hochgeschwindigkeitsprobleme entstehen.

Da LeCroy-Oszilloskope (wie WaveMaster, WaveRunner oder LabMaster) und Protokollanalysatoren mit einer gemeinsamen, hardwarebasierten Zeitreferenz arbeiten, werden Protokollereignisse absolut samplegenau den dazugehörigen Signalen zugeordnet. Unsicherheiten durch Drift oder Trigger-Latenzen gehören damit endgültig der Vergangenheit an.

Der Kundennutzen liegt auf der Hand: eine beispiellos schnelle und eindeutige Ursachenforschung (Root-Cause-Analyse). Entwickler sehen auf einen Blick, welches physikalische Problem, wie etwa eine Maskenverletzung im Augendiagramm, zu hoher Jitter oder eine Störung der Versorgungsspannung, für einen konkreten Protokollfehler oder für lästige Retries verantwortlich ist.

Eine integrierte Softwareumgebung erlaubt den fliegenden Wechsel zwischen Protokoll- und Oszilloskopansicht. Gerade bei seriellen High-Speed-Schnittstellen wie PCIe und USB verschafft CrossSyncPHY den Entwicklern einen enormen Produktivitätsvorteil, indem es die physikalische und logische Ebene zu einer durchgängigen Systemanalyse verbindet.

PCIe 7.0 mit Datenraten bis 128 GT/s

Teledyne LeCroy bietet heute eines der branchenweit führenden Lösungsportfolios für PCI Express (PCIe). Die Bandbreite reicht dabei von der Architektur- und PHY-Entwicklung bis hin zu komplexen Compliance-, Interoperabilitäts- und Debug-Tests im laufenden Produktivbetrieb. Mit einem hochkarätigen Arsenal an Oszilloskopen, Protokollanalysatoren, Exercisern und Software-Optionen unterstützt das Unternehmen nicht nur alle aktuellen PCIe-Generationen, sondern begleitet Entwickler bereits heute auf dem anspruchsvollen Weg zum kommenden PCIe-7.0-Standard.

Für PCIe 7.0 mit seinen extremen Datenraten von bis zu 128 GT/s (PAM4) stellt Teledyne LeCroy skalierbare Testplattformen bereit, die mit enormer Bandbreite, tiefem Speicher sowie exzellenter Zeit- und Jitter-Genauigkeit punkten. High-End-Oszilloskope der WaveMaster-Familie ermöglichen Entwicklern präzise PHY-Messungen, Augendiagramm-Analysen, detaillierte Jitter-Breakdowns und Margin-Untersuchungen unter absolut realen Systembedingungen.

Ergänzend dazu liefern die PCIe-Protokollanalysatoren und -Exerciser tiefe Einblicke in den Transaction-, Data-Link- und Physical-Layer. Spielt man diese Stärken in Kombination mit der zuvor erwähnten CrossSyncPHY-Technologie aus, lassen sich Protokollereignisse exakt mit dem physikalischen Signalverhalten korrelieren – ein unschätzbarer Vorteil bei der Fehlersuche in modernen Hochgeschwindigkeitssystemen. Dieser ganzheitliche Ansatz sorgt für eine zuverlässige Verifikation und beschleunigt die Markteinführung von neuen PCIe-7-Designs erheblich.

Die messtechnische Herausforderung PCIe 8.0

Mit PCI Express 8.0 und geplanten Datenraten von bis zu 256 GT/s wird die Messtechnik schon bald an völlig neue physikalische Grenzen stoßen. Entwickler sehen sich mit einer nie dagewesenen Kombination aus minimalen Signalmargen, extremen Bandbreitenanforderungen und einer enormen Analysekomplexität konfrontiert.

Die exakte erforderliche Bandbreite wird derzeit noch von der PCI-SIG definiert, dürfte aber mit Sicherheit jenseits der 100-GHz-Marke liegen. Das erfordert höchste Präzision im Front-End-Design der Messgeräte sowie Sub-Pikosekunden-genaue Jitter- und Augenanalysen für die anspruchsvollen PAM4-Signale. Zusätzlich dominieren bei diesen Frequenzen plötzlich Systemeffekte aus dem Package, der Leiterplatte, den Retimern und den Steckverbindern das Verhalten. Messungen müssen daher künftig systemweit, mehrkanalig und zeitlich deterministisch erfolgen.

Da Protokollfehler bei diesen Geschwindigkeiten fast immer tiefgreifende physikalische Ursachen haben, wird die exakte Korrelation von PHY-Messung und Protokollanalyse schlichtweg unverzichtbar. Es ist daher davon auszugehen, dass Teledyne LeCroy seinen Ruf als technologischer Pionier verteidigen und für den erwarteten Launch des PCIe-8.0-Standards im Jahr 2028 erneut passgenaue, hochleistungsfähige Lösungen bereithalten wird.

Messalgorithmen mit Python

Neben den beeindruckenden Hardware-Innovationen treibt Teledyne LeCroy auch die Softwareseite massiv voran. Ein Paradebeispiel dafür ist XDEV, ein Advanced-Customization-Paket, das klassische Oszilloskope in frei programmierbare Analyseplattformen verwandelt. Anwender erhalten damit die Freiheit, ihre eigenen Messparameter, mathematischen Funktionen und proprietären Algorithmen direkt auf dem Oszilloskop zu implementieren. Diese Code-Erweiterungen werden nahtlos in die interne Signalverarbeitung des Geräts integriert und lassen sich so nutzen wie native Werksmessungen.

Der entscheidende Vorteil von XDEV ist seine Geschwindigkeit: Da alle Algorithmen direkt innerhalb der Oszilloskop-Pipeline agieren und auf denselben gemeinsamen Speicher zugreifen, entfällt jegliches zeitaufwendige externe Post-Processing. Einen weiteren gewaltigen Schub an Flexibilität bringt die voll integrierte Python-Unterstützung. Mit Python-Skripten können Entwickler auf erfasste Rohsignale zugreifen und Berechnungen in Echtzeit ausführen. Über eine Fernsteuerung mit Python-Funktionen lassen sich Messabläufe und Geräteeinstellungen dynamisch steuern.

Durch diese Verschmelzung von tief integrierter Hardware-Performance und moderner Python-Programmierung ermöglicht XDEV eine effiziente Automatisierung und den Einsatz maßgeschneiderter Analyseverfahren direkt im Messgerät. Teledyne LeCroy vereint die klassische High-End-Oszilloskop-Messtechnik mit moderner, softwaregetriebener Analyse für Entwicklung, Debugging und Testautomatisierung. 

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