ECK-DATEN

USB-Vektor-Netzwerkanalysatoren für 3 und 6 GHz mit 122 dB Dynamik, über USB steuerbare 4 GHz Protokollanalysatoren und Logikanalysatoren sowie USB-Oszilloskope vermitteln einen Einblick über die Performance heutiger relativ kleiner USB-Messgeräte auf dem Labortisch.

Nachdem Tektronix schon vor einiger Zeit in den Markt für USB-Messgeräte mit einem USB-Spektrumanalysator eingestiegen ist (zum Beispiel dem RSA306), wurde von dem Unternehmen jetzt der Schritt in den Bereich der USB-Vektor-Netzwerkanalysatoren gemacht.

Vektor-Netzwerkanalysatoren als USB-Messgeräte

Die USB-Vektor-Netzwerkanalysatoren der Serie TTR500 von Tektronix verfügen über einen Dynamikbereich von 122 dB und einen Frequenzbereich von 100 kHz bis 6 GHz. Zudem sind Funktionen enthalten, wie zum Beispiel die Analyse-Software Vector Vu-PC und das integrierte Bias-Tee für die Prüfung aktiver Bauteile. Die Geräte sind vollständige 2-Port-S-Parameter-VNAs mit zwei Pfaden für Anwendungen, wie die Messung von passiven/aktiven Komponenten, Antennen und Anpassungsschaltungen, Hochfrequenz-Modulen, Testkabeln, Adaptern und mehr. Sie zeichnen sich durch eine solide Spezifikation aus: Trace-Noise von weniger als 0,008 dB und eine Ausgangsleistung von -50 bis +7 dBm, alles in einem kompakten Gehäuse mit einem Gewicht von weniger als 2,3 kg.

USB-Messgeräte

Bild 1: Ein USB-Vektor-Netzwerkanalysator aus der Serie TTR500. Tektronix

Ein wichtiges Merkmal des USB-VNAs ist das integrierte Bias-Tee. Dieses ist auf beiden Ports zugänglich und ermöglicht ein einfaches Anlegen einer DC-Vorspannung an aktive Komponenten, wie zum Beispiel Verstärker. Damit müssen die Anwender nicht mehr ein externes Bias-Tee einsetzen oder ein teures Instrument mit einem optionalen internen Bias-Tee kaufen. Das in den USB-VNA integrierte Bias-Tee ermöglicht eine Vorspannung von 0 bis ± 24 V und 0 bis 200 mA auf beiden Ports für aktive Bauteile.

Der USB-VNA wurde für den Betrieb mit einem Windows-PC oder Laptop entwickelt. Die Vector Vu-PC-Software ermöglicht eine konventionelle Steuerung und Kalibrierung des Instruments. Die Geräte bieten eine umfassende Point-and-Click-Bedienung und den Komfort der PC-basierten Vernetzung, um Dateien einfach speichern und weitergeben zu können. Für automatische Testsysteme in der Entwicklung oder der Produktion bietet Vector Vu-PC eine Programmunterstützung für SCPI-Befehle, einschließlich einer Befehlskompatibilität mit gängigen älteren VNAs. Dadurch wird die relativ einfache Integration in vorhandene Testsysteme möglich. Außerdem beinhaltet die Software einen Offline-Modus für die Datenanalyse über ein mit gängigen EDA-Simulationswerkzeugen kompatibles Ausgabedatei-Format.

4 GHz Protokollanalysator und Logikanalysator

Bild 2: Der Analysator LA3000 hat Abmessungen von 270 x 175 x 55 mm und muss über ein 12-V-Steckernetzteil versorgt werden.

Bild 2: Der Analysator LA3000 hat Abmessungen von 270 x 175 x 55 mm und muss über ein 12-V-Steckernetzteil versorgt werden. Acute/Hacker-Datentechnik

Hacker-Datentechnik hat sein Messtechnikspektrum um den USB3.0-basierenden Analysator LA3000 von Acute Technology erweitert. Es ist ein kaskadierbarer 4 GHz Protokollanalysator und Logikanalysator in einem System. Der Analysator unterstützt mehr als 80 Protokolle, ist mit 36 Gb RAM ausgestattet und stellt je nach Modell 68 oder 136 Kanäle pro Modul zur Verfügung, die im Bedarfsfall auf über 1000 Kanäle erweitert werden können. Die Kombination aus 4 GHz Abtastrate, 250 MHz Zustandsanalyse und dem großen Analysespeicher von 4 GByte, bietet Entwicklungsingenieuren ein professionelles Werkzeug für das Debuggen von FPGAs und anderen Halbleitern. Der LA3000 kann über seine Triggerleitung mit fast allen namhaften DSOs als MSO geschaltet werden und ist mit aktiven Tastköpfen ausgestattet. Er benötigt zur Stromversorgung ein 12 V Steckernetzteil. Als Bus-Trigger und Dekodierung sowie Protokollanalyse sind beispielsweise verfügbar: BiSS-C, CAN2.0, DALI, I²C, I²S, LIN2.2, PWM, SPI, UART, USB PD3.0 aber auch eMMC5.1, eSPI, MIPI SPMI 2.0, NAND Flash, SD3.0, Serial Flash, SVID.  Je nach Größe des Analysespeichers, der Anzahl der Bus-Trigger und der Protokollanalysefunktionen kostet das Gerät zwischen 5000 EUR bis 9000 EUR plus MwSt. Die im Lieferumfang enthaltende Analysesoftware kommuniziert über USB 3.0 und unterstützt Windows 7/8/10 in der 64-Bit-Version.

Bild 3: Busanalyse mit dem Logikanalysator LA3000 von Acute Technology.

Bild 3: Busanalyse mit dem Logikanalysator LA3000 von Acute Technology. Acute/Hacker-Datentechnik

4-Kanal-Differenzialoszilloskop

Häufig müssen Niederspannungsmessungen bei hohen Gleichtaktstörungen und sich ändernden Offset-Spannungen machen. Oszilloskope mit Referenzerdung benötigen zwei Eingangskanäle und eine A-minus-B-Rechenfunktion, um das relevante Differenzialsignal zu beobachten. Allerdings verfügen die meisten Oszilloskope, die ohnehin auch hierfür zwei Eingangskanäle erfordern, nicht über ein ausreichend hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR) oder gar die Auflösung, solche Messungen mit ausreichender Präzision vorzunehmen. Pico Technology hat für diese Problematik das hochauflösende Differenzialoszilloskop Picoscope 4444 (20 MHz Bandbreite, bis zu 400 MS/s Abtastrate) vorgestellt. Diese USB-Messgeräte befassen sich mit dem immerwährenden Problem, präzise Messungen von Spannungskurven an Stromkreiselementen ohne Referenzerdung vorzunehmen, ohne das Risiko eines Kurzschlusses einzugehen, der das zu testende Gerät oder das Messinstrument beschädigen könnte.

Mit dem Oszilloskop ist es möglich, differenzielle Spannungsmessungen bei Vorhandensein von Gleichtaktsignalen vorzunehmen. Das Messgerät hat eine Auflösung von 12 beziehungsweise 14 Bit an vier Kanälen und einen 256 MSample Pufferspeicher, ist also besonders für die präzise Analyse komplexer Wellenformen von biomedizinischen Sensoren bis hin zu Stromsonden und 1000 V CAT-III-Energieversorgungsstromkreisen. Wer an Mehrphasen-Energieverteilungssystemen arbeitet, muss Phase-gegen-Phase-Wechselspannungen messen, anstelle von Phase-gegen-Erde. Ein Oszilloskop mit Bezugserdung darf nicht eingesetzt werden, da es einen Kurzschluss auslösen würde. Externe Differenzialsonden bieten eine Lösung, aber sie sind teuer und lästig, da jede Sonde ihre eigene Spannungsversorgung benötigt. Das unter anderem von PSE Priggen Special Electronic erhältliche Picoscope verfügt über Differenzialeingänge, und man kann zwischen einer 1:1-Niederspannungs- und einer 25:1-1000V-CAT-III-Sonde wählen, um diese beiden Probleme in Angriff zu nehmen.

USB-Messgeräte

Bild 4: Das Oszilloskop Picoscope 4444 erkennt, wenn eine kompatible Sonde angeschlossen wird und stellt die entsprechenden Einheiten und vertikalen Einstellungen in der Picoscope-6-Software selbstständig ein. PSE Priggen/Pico Technology

Außerdem besitzen die USB-Messgeräte eine neuartige intelligente Sonden-Schnittstelle, die zusätzlich zur Aufnahme des zu messenden Differenzialsignals, auch die Spannungsversorgung für aktive Sonden wie AC/DC-Halleffektsonden zur Verfügung stellen kann.