Sampling-Oszilloskope (10)

Unser FAQ beantwortet Ihnen gängige Fragen zum Thema Sampling Oszilloskope.

Woher stammt der Name „Sampling-Oszilloskop“?

Der Name Sampling-Oszilloskop stammt von der Hauptfunktion des Geräts ab: das Messen eines einzigen Samples mit hoher Genauigkeit. Das Sampling-Oszilloskop warten dann auf die nächste Periode des Signals, erfasst dann das nächste Sample zu einem nahezu identischen Zeitpunkt. Dieser Ablauf wird viele Male wiederholt, um die Kurvenform des Messsignals mit sehr großer Genauigkeit zu rekonstruieren. Das ist auch gleichzeitig die große Stärke eines Sampling-Oszilloskops.

Wer setzt Sampling-Oszilloskope ein?

Ein Sampling-Oszilloskop eignet sich für Ingenieure, Techniker und Entwickler, die einen hohen Fokus auf die Signaltreue setzen. Durch die hohe Bandbreite des Sampling-Oszilloskops, dem niedrigen Eigenjitter und dem niedrigen Eigenrauschen können Sie Kommunikationssignale schnell charakterisieren und analysieren.

Wie funktioniert das Triggern bei Sampling-Oszilloskopen?

Prinzipiell können Sie ein Sampling-Oszilloskop auf zwei Art und Weisen triggern, welche sich jedoch auf die Darstellungsformen auswirken. Einerseits wäre das die Darstellung einer Bitfolge, andererseits können Sie auch die Eye-Diagramm Darstellung wählen.

Bei der Darstellung einer Bitfolge verfolgt – wie der Name schon sagt – der Anwender die Abhängigkeit des Bitmuster innerhalb des Sampling-Oszilloskops Systems. Der Trigger erfolgt dabei einmal pro Periode an derselben relativen Stelle des Bitmusters.

Das Eye-Diagramm benötigt kein periodisches Diagramm und daher für Messaufgaben geeignet, die Jitter, Verzerrungen oder Signalqualität als Ziel haben. Hierfür wird zum ein Synchroner Takt für das Trigger-Event benötigt.

Worin unterscheiden sich Echtzeit- und Sampling-Oszilloskope?

Oszilloskope verschiedener Typen können in ihrem Aufbau grundlegende Differenzen aufweisen. Wesentliche Merkmale sind:

• Abtastrate. Ein Echtzeitoszilloskop muss das Messsignal schnell genug abtasten, damit es die Kurvenform im Single-Shot-Betrieb in Echtzeit rekonstruieren kann. Gemäß dem Shannon-Nyquist-Theorem muss die Abtastrate größer als die doppelte Frequenz der höchsten Messsignal Komponente sein. Mittlerweile gibt es Echtzeitoszilloskope mit Band-breiten über 60 GHz, also braucht ein solches Gerät sehr schnelle A/D-Wandler. Momentan liefern die schnellsten A/D-Wandler in einem Einzelkanal eines Echtzeitoszilloskops 160 G Sample/s. Mit einer so hohen Abtastrate ist ein Echtzeitoszilloskops ein enorm leistungsfähiges und flexibles Vielzweckmessgerät. Man kann damit im Single-Shot-Betrieb sporadische, nichtrepetitive Signale erfassen, die ein Sampling-Oszilloskop nicht zuverlässig messen kann. Ein Sampling-Oszilloskop hingegen tastet das Eingangssignal in Äquivalenter-Zeit ab. Es erfasst das Messsignal in vielen Durchgängen und nimmt pro Periode nur ein Sample auf. Der Signalerfassungsprozessor triggert die Sample-Schaltung mit einem sehr kurzen Impuls. Das Sample kommt dann zunächst in einen Verstärker, der es an den Eingangsspannungsbereich des A/D-Wandlers anpasst; dann wird es digitalisiert. Wenn man viele Samples mit exakt passendem Timing aufnimmt, kann man daraus die Kurvenform des Messsignals genau rekonstruieren. Die Bandbreite des Ge-räts wird bestimmt durch die Breite des Triggerimpulses und die Genauigkeit der Zeitsteuerung, nicht durch die Bandbreite des A/D-Wandlers. Sampling-Oszilloskope mit Bandbreiten von bis zu 90 GHz arbeiten mit A/D-Wandlern mit einigen Zehn bis einigen Hundert-k Sample/s. Nachdem solche Geräte (anders als Echtzeitoszilloskope) ohne Eingangs -teiler arbeiten, weisen sie ein geringeres Rauschen und eine größere vertikale Auflösung auf.
• Taktrückgewinnung. Ein Sampling-Oszilloskop braucht einen externen Takt oder eine separate Schaltung zur Takt-rückgewinnung. Echtzeitoszilloskope hingegen nehmen digitale Daten so schnell auf, dass sie per Software den Takt aus ihnen ermitteln können. Damit sind sie bei Jittermessungen flexibler hinsichtlich der Einstellung der Taktrückgewinnung.
• Triggerung. Bei einem Echtzeitoszilloskop wird die Triggerung direkt vom Vorverstärker gesteuert. Damit hat man äußerst stabile und flexible Triggermöglichkeiten, mit denen der Anwender auf genau das gewünschte Signal-verhalten triggern kann. Ein Sampling-Oszilloskop baut die Kurvenform prinzipbedingt langsamer auf; daher verfügt ein solches Gerät nur über relativ einfache Trigger.

Welche Vorteile bietet mir ein Sampling-Oszilloskop?

Ein Sampling-Oszilloskop kann Ihnen viele verschiedene Vorteile bieten:

• Eine geringere Abtastrate ermöglicht Ihnen eine höhere Amplitudenauflösung beim Analog-Digital-Konverter
• In der Regel verfügen Sampling-Oszilloskope über eine höhere Bandbreite
• Geringerer Eigenjitter
• Das Sampling-Oszilloskop kann sowohl mit rein elektrischen Eingängen als auch mit optischen Eingängen bestückt werden.
• Sampling-Oszilloskope sind aufgrund ihrer Bauart in der Regel günstiger.

Warum ist ein Sampling-Oszilloskop billiger als ein Echtzeit-Oszilloskop?

Das liegt am Aufbau der Geräte. Ein Sampling-Oszilloskop misst und erhebt die Daten anders als ein Echtzeit-Oszilloskop. Das führt dazu, dass Sie nicht jeden Oszilloskoptyp bei jeder Messaufgabe einsetzen sollten. Diese Entscheidung sollte unter anderem am Signaltyp ausgemacht werden.

Ein Sampling-Oszilloskop ist auch nicht pauschal „billiger“ oder „preiswerter“ als ein Echtzeit-Oszilloskop. Zwar erhalten Sie bei einem Sampling-Oszilloskop in der Regel mehr Bandbreite für Ihr Geld, allerdings müssen Sie bei anderen Faktoren wie beispielsweise die GHz bei Sampling-Oszilloskopen Abstriche machen.

Welche Sampling-Oszilloskope führt dataTec im Portfolio?

Wir führen Sampling-Oszilloskope von Pico und Tektronix im Portfolio. Dabei führen wir unter anderem die Sampling-Oszilloskope der Tektronix 8 Serie und die PicoScope 9300 / 9400 Serie. Dabei können Sie aus einem Bandbreitenbereich von bis zu 25 GHz und bis zu 4 Kanälen wählen.

Gibt es bei dataTec eine Kaufberatung zu Sampling-Oszilloskopen?

Ja, wir beraten Sie selbstverständlich und unverbindlich beim Kauf Ihres neuen Sampling-Oszilloskops. Sie können entweder unser Kontaktformular nutzen oder uns unter +49 7121 / 51 50 50 telefonisch erreichen.