Was ist ein Abtastoszilloskop?
Ein Abtastoszilloskop ist ein elektrisches Messinstrument, das die zeitlichen Veränderungen elektrischer Signale (Spannungen) als Wellenformen anzeigt.
Abtastoszilloskope werden auch als Oszilloskope mit Äquivalenzzeit bezeichnet. Die Mehrfachabtastung an verschiedenen Abtastpunktpositionen wird als zeitäquivalente Abtastung bezeichnet und dient der Erfassung sich wiederholender Signale.
Abtastoszilloskope haben keine Dämpfungsglieder und Verstärkungsschaltungen in der Vorstufe und sind auf die Messung von Hochgeschwindigkeitssignalen spezialisiert.
Anwendungen von Abtastoszilloskopen
Die grundlegende Verwendung von Oszilloskopen ist die Überprüfung von Änderungen elektrischer Signale. Neben der Spannung kann eine breite Palette von Phänomenen gemessen werden, darunter Temperatur, Feuchtigkeit, Geschwindigkeit und Druck.
Die wichtigsten Anwendungen von Abtastoszilloskopen sind die Messung von elektrischen Hochgeschwindigkeitssignalen, optischen Signalen und Impedanzmessungen mittels TDR (Time Domain Reflectometry).
Mit TDR lässt sich die Qualität (Signalintegrität) digitaler Signale, die durch Leiterplatten und die sie verbindenden Kabel fließen, direkt bewerten. Es wird auch zur Messung der LSI-Leistung und zur Analyse von Fehlern verwendet.
Funktionsweise von Abtastoszilloskopen
Digitale Oszilloskope wandeln gemessene Spannungen mit Hilfe von A/D-Wandlern in digitale Daten um, speichern sie im Speicher und zeigen sie auf dem Bildschirm als Wellenformen an.
Der Eingangsteil besteht aus einer Vertikalschaltung und einem Triggersystem, das in der vorangehenden Stufe in das entsprechende Signal umgewandelt wird. Ein A/D-Wandler tastet dann das Signal in sporadischen Intervallen ab und wandelt es in einen digitalen Wert um.
Zu den Abtastmethoden gehören die Echtzeitabtastung, bei der die Wellenform zu einem einzigen Zeitpunkt erfasst wird, und die Äquivalenzzeitabtastung, bei der ein Teil der Wellenform in einer Abtastung erfasst und die ursprüngliche Wellenform zu mehreren Zeitpunkten wiedergegeben wird. Bei letzterem ist die zeitliche Auflösung viel höher als die tatsächliche Abtastperiode, was die Messung schneller Signale ermöglicht.
Abtastoszilloskope unterstützen nur die zeitäquivalente Abtastung. Nach der Abtastung findet eine Dämpfung/Verstärkung statt, sodass das Signal auf eine niedrigere Frequenz umgewandelt wird und Verstärker mit geringer Bandbreite verwendet werden können. Daher wird zwar eine große Frequenzbandbreite unterstützt, aber der Dynamikbereich (ein Maß für den Bereich der Signalgröße, das Verhältnis zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert) ist begrenzt.
Kompatible Normen für Abtastoszilloskope
Die folgenden Standards werden von Abtastoszilloskopen unterstützt, die für die Erfassung von Hochgeschwindigkeitssignalen geeignet sind:
Ethernet: 10 Gb-Schnittstellenstandard gemäß IEEE802.3ae.
SDH/SONET: von der ITU-T festgelegter 10-Gbit-Schnittstellenstandard.
OTN: Kommunikationsstandard für optische Übertragungsnetze, spezifiziert von der ITU-T.
Fibre Channel: 10-Gbit-Schnittstellenstandard, spezifiziert von ANSI.
InfiniBand: Wird für Ultra-Hochgeschwindigkeitsverbindungen zwischen Speicher-Controllern verwendet. Zu den Standards gehören SDR/DDR/QDR/FDR/EDR. Die Kommunikationsgeschwindigkeit hängt von der Anzahl der gebündelten Kanäle ab, aber der höchste Standard, EDR, kann bis zu 300 Gbps erreichen.
CPRI: der Kommunikationsstandard, der sich bis 4G durchgesetzt hat, mit Kommunikationsraten von 1,2288 Gbit/s bis 9,8304 Gbit/s, abhängig von der Bandbreite von LTE.
Schnittstellen von Abtastoszilloskopen
Es gibt zwei Hauptschnittstellen für Abtastoszilloskope:
Differentiale elektrische … Erfassung mittels eines elektrischen Signals über zwei zueinander gegenläufige Leitungen (Quellsignal und phasengedrehtes Signal des Quellsignals).
Optische … können ohne Triggersignal durch Anschluss eines optischen Moduls/optischen Übertragungsgerätes ausgewertet werden.
Messbeispiele, bei denen Abtastoszilloskope verwendet werden
Im Folgenden finden Sie Beispiele für Messungen, bei denen Abtastoszilloskope zur Bewertung optischer Module verwendet werden:
- Analyse des Augenmusters … Die Wellenform des Augenmusters wird durch Addition der periodischen Signalwellenformen analysiert.
- Augenmaskentest … Überprüft, ob das Öffnungsverhältnis des Augenmusters den Anforderungen der jeweiligen Norm entspricht, indem die oben genannte Augenmusteranalyse verwendet wird.
- TDECQ-Messung … Dies ist eine Messung der Qualität des optischen PAM4-Signals.
Preis von Abtastoszilloskope. Je nach Leistung haben einige der leistungsstarken Modelle einen Mindestpreis von 45.500 USD und mehr. Es gibt auch billigere Modelle mit eingeschränkteren Funktionen, aber im Allgemeinen sind sie aufgrund ihrer hohen Leistung teurer.