dataTec Applikationsbericht | Jittermessungen mit Echtzeit- und Sampling-Oszilloskopen

Applikationsschrift :: Jittermessungen mit Echtzeit und Sampling Oszilloskopen.
Den Unterschied beachten.

Warum ergeben Jittermessungen mit dem Echtzeitoszilloskop immer andere Werte als mit dem Sampling-Oszilloskop? Diese oder ähnliche Fragen an die Messgerätehersteller sind häufi g. Die Ursache könnte darin liegen, dass die Geräte grundverschieden sind: Sie erfassen und bewerten die Daten auf ganz unterschiedliche Weise. Obwohl die Messergebnisse der Oszilloskope von Gerät zu Gerät möglichst nicht variieren sollen, kommen Abweichungen einfach vor.

Führt man die gleiche Messung mit unterschiedlichen Messgeräten aus, können die Resultate verschieden sein. Warum das letztlich unvermeidlich ist, bedarf einer Erläuterung (und eventuell auch einer Korrektur).

Das Problem zeigt sich besonders drastisch, wenn man die gleiche Messung mit Geräten unterschiedlicher Bauart vornimmt: Anwender eines Oszilloskops beispielsweise müssen bei der Messung und Interpretation der Ergebnisse den fundamental unterschiedlichen Aufbau von Echtzeit- und Sampling-Oszilloskopen berücksichtigen. Diese Geräte nehmen die Messdaten auf verschiedene Weise auf und bewerten sie anders. Den Jitter misst man auf einem Oszilloskop nicht direkt, sondern errechnet ihn aus den erfassten Daten auf der Basis von Bitfehlerraten. Dieses Verfahren kann aus sich heraus Messfehler verursachen.

In der Vergangenheit konnte man diese Unterschiede zwischen Echtzeit- und Sampling-Oszilloskopen vernachlässigen, denn die damaligen geringen Datenraten ließen beim Design mehr Spielraum zu.

Ein Signal von 1 GBit/s beispielsweise hat eine Bitperiode von 1000 ps. 10 ps Jitter entsprechen hier lediglich einem Prozent der Bitperiode. Eine so kleine Differenz ließ kein Gerät beim Konformitätstest durchfallen oder gar die Alarmglocken läuten. Bei 28 GBit/s beträgt die Bitperiode aber nur noch 36 ps, und die Entwicklungsingenieure kämpfen um jede Pikosekunde. Jetzt sorgen Unterschiede zwischen den Messgeräten für nicht verwertbare Messergebnisse. Dennoch ist es möglich, bei Jittermessungen eine gute Übereinstimmung zwischen Echtzeit- und Sampling-Oszilloskopen zu erzielen.

Beide Geräte sind Oszilloskope, können also Signalverläufe über der Zeit anzeigen und analysieren. Dennoch erfasst ein Echtzeitoszilloskop das Eingangssignal fundamental anders als ein Sampling-Oszilloskop - und es rekonstruiert die Kurvenform auch anders. Dieser Unterschied spielt eine wesentliche Rolle, wenn man die Stärken und Grenzen beider Oszilloskoptypen sowie die Unterschiede zwischen den Messwerten beurteilt....

Erschienen: www.EL-info.de   10|2013
Autor: Michele Lupo, Applikationsingenieur Keysight (vormals Agilents elektronische Messtechnik).