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Keysight - AP-EL1302 - Applikationsschrift :: Mit einem Oszilloskop Unsichtbares sichtbar machen

Keysight AP-EL1302 Applikationsschrift :: Mit einem Oszilloskop Unsichtbares sichtbar machen

Applikationsschrift :: Unsichtbares sichtbar machen Bei der Arbeit mit einem Oszilloskop - aber auch generell bei der Fehleranalyse in elektronischen Schaltungen - sind seltene und nichtreproduzierbare Signalan...
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Applikationsschrift :: Mit einem Oszilloskop Unsichtbares sichtbar machen Applikationsschrift :: Unsichtbares sichtbar machen
Bei der Arbeit mit einem Oszilloskop - aber auch generell bei der Fehleranalyse in elektronischen Schaltungen - sind seltene und nichtreproduzierbare Signalanomalien die unangenehmsten Fehler. Diese aufzuspüren gleicht oft der Suche nach einer Nadel im Heuhaufen. In diesem Zusammenhang erweist sich die Aktualisierungsrate beim Oszilloskop oft als Flaschenhals.

Die Hauptanwendung eines Oszilloskops in einem Entwicklungslabor ist, damit neue Schaltungen zu testen bzw. Fehler zu finden und zu beseitigen. Der Entwickler muss Probleme bezüglich der Signalintegrität lokalisieren und beheben, bevor ein Produkt ausgeliefert wird und der Anwender die Fehler findet. „Möglichst viel sehen" heißt da die Devise bei der Arbeit mit einem Oszilloskop. Geht es darum, kurze und schnelle Ereignisse zu erfassen, achten viele Ingenieure nur auf die Hauptspezifikationen eines Scopes: Bandbreite, Abtastrate und Speichertiefe. Oft nicht beachtet, aber genauso wichtig ist die Signalaktualisierungsrate.

Warum die Signalaktualisierungsrate so wichtig ist
Aus Sicht der meisten Benutzer ist die wichtigste Spezifikation eines Digitaloszilloskops die Echtzeitbandbreite - ein Parameter, der sich auf die Bandbreite der analogen Eingangsstufe des Oszilloskops bezieht und aussagt, inwieweit hochfrequente Anteile im Signal bei der Darstellung berücksichtigt werden. Ebenfalls gründlich beachtet wird meist die EchtzeitAbtastrate, die aussagt, wie fein aufgelöst in der Zeitachse ein Oszilloskop arbeitet (wie oft es pro Zeiteinheit abtastet) und wie exakt es damit die Details eines Signals in jedem Erfassungszyklus aufnehmen kann. Diese beiden Parameter sind sicherlich wesentliche Werte für die Arbeit im Single Shot Betrieb.
Eine weitere wichtige Kenngröße eines Oszilloskops ist für viele Ingenieure die Speichertiefe. Sie bestimmt, wie lang ein Oszilloskop ein Signal mit der maximalen Abtastrate erfassen kann. Je mehr Speicher ein Oszilloskop hat, desto länger ist diese Zeit und desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass man ein seltenes Ereignis erwischt.
Aber selbst wenn ein seltenes Ereignis dann irgendwo in dem großen Speicher steckt: Woher weiß der Ingenieur, dass sich hier etwas Interessantes verbirgt - und wie lokalisiert er das Ereignis?

Schaut man sich die aufgezeichneten Signaldaten als Ganzes an, ist das so, als wenn man einige Schritte zurücktritt und dann den ganzen „Heuhaufen" auf einmal im Blick hat. Es geht aber darum, eine Stecknadel in diesem Heuhaufen zu finden. Schaut man sich die Messkurve dann mit größerer Zeitauflösung an, damit man schmale Impulse und kurze Ereignisse erkennen kann, könnte der gesuchte Signalfehler außerhalb des Bildschirms (und somit nicht sichtbar) sein. Das ist so, wie wenn man eine kleine Ecke des Heuhaufens mit einer Lupe näher untersucht. Wo aber ist die Nadel? Ein solches seltenes Ereignis kann per Definition zu jeder beliebigen Zeit auftreten und ganz unterschiedlich aussehen. Vielleicht weiß ein Anwender überhaupt nicht, wonach er suchen soll und wo.

Obwohl Speichertiefe selbstverständlich wichtig ist und es bestimmte Anwendungen gibt, in denen eine möglichst hohe Speichertiefe von Vorteil ist, hilft diese nicht dabei, seltene Signalfehler in einem Design zu finden...

Autoren:  Johnnie Hancock & Dennis Holderbusch, Keysight Technologies (vormals Agilent)
Erschienen: Elektronik 2-2013

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Applikationsschrift :: Unsichtbares sichtbar machen
Bei der Arbeit mit einem Oszilloskop - aber auch generell bei der Fehleranalyse in elektronischen Schaltungen - sind seltene und nichtreproduzierbare Signalanomalien die unangenehmsten Fehler. Diese aufzuspüren gleicht oft der Suche nach einer Nadel im Heuhaufen. In diesem Zusammenhang erweist sich die Aktualisierungsrate beim Oszilloskop oft als Flaschenhals.

Die Hauptanwendung eines Oszilloskops in einem Entwicklungslabor ist, damit neue Schaltungen zu testen bzw. Fehler zu finden und zu beseitigen. Der Entwickler muss Probleme bezüglich der Signalintegrität lokalisieren und beheben, bevor ein Produkt ausgeliefert wird und der Anwender die Fehler findet. „Möglichst viel sehen" heißt da die Devise bei der Arbeit mit einem Oszilloskop. Geht es darum, kurze und schnelle Ereignisse zu erfassen, achten viele Ingenieure nur auf die Hauptspezifikationen eines Scopes: Bandbreite, Abtastrate und Speichertiefe. Oft nicht beachtet, aber genauso wichtig ist die Signalaktualisierungsrate.

Warum die Signalaktualisierungsrate so wichtig ist
Aus Sicht der meisten Benutzer ist die wichtigste Spezifikation eines Digitaloszilloskops die Echtzeitbandbreite - ein Parameter, der sich auf die Bandbreite der analogen Eingangsstufe des Oszilloskops bezieht und aussagt, inwieweit hochfrequente Anteile im Signal bei der Darstellung berücksichtigt werden. Ebenfalls gründlich beachtet wird meist die EchtzeitAbtastrate, die aussagt, wie fein aufgelöst in der Zeitachse ein Oszilloskop arbeitet (wie oft es pro Zeiteinheit abtastet) und wie exakt es damit die Details eines Signals in jedem Erfassungszyklus aufnehmen kann. Diese beiden Parameter sind sicherlich wesentliche Werte für die Arbeit im Single Shot Betrieb.
Eine weitere wichtige Kenngröße eines Oszilloskops ist für viele Ingenieure die Speichertiefe. Sie bestimmt, wie lang ein Oszilloskop ein Signal mit der maximalen Abtastrate erfassen kann. Je mehr Speicher ein Oszilloskop hat, desto länger ist diese Zeit und desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass man ein seltenes Ereignis erwischt.
Aber selbst wenn ein seltenes Ereignis dann irgendwo in dem großen Speicher steckt: Woher weiß der Ingenieur, dass sich hier etwas Interessantes verbirgt - und wie lokalisiert er das Ereignis?

Schaut man sich die aufgezeichneten Signaldaten als Ganzes an, ist das so, als wenn man einige Schritte zurücktritt und dann den ganzen „Heuhaufen" auf einmal im Blick hat. Es geht aber darum, eine Stecknadel in diesem Heuhaufen zu finden. Schaut man sich die Messkurve dann mit größerer Zeitauflösung an, damit man schmale Impulse und kurze Ereignisse erkennen kann, könnte der gesuchte Signalfehler außerhalb des Bildschirms (und somit nicht sichtbar) sein. Das ist so, wie wenn man eine kleine Ecke des Heuhaufens mit einer Lupe näher untersucht. Wo aber ist die Nadel? Ein solches seltenes Ereignis kann per Definition zu jeder beliebigen Zeit auftreten und ganz unterschiedlich aussehen. Vielleicht weiß ein Anwender überhaupt nicht, wonach er suchen soll und wo.

Obwohl Speichertiefe selbstverständlich wichtig ist und es bestimmte Anwendungen gibt, in denen eine möglichst hohe Speichertiefe von Vorteil ist, hilft diese nicht dabei, seltene Signalfehler in einem Design zu finden...

Autoren:  Johnnie Hancock & Dennis Holderbusch, Keysight Technologies (vormals Agilent)
Erschienen: Elektronik 2-2013


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