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SIGLENT Oszilloskope verfügen über innovative digitale Triggersysteme mit hoher Empfindlichkeit und geringem Jitter und hohen Wellenform-Erfassungsraten (Bild: SIGLENT TECHNOLOGIES GERMANY GmbH)

Anwendungen aus der Leistungselektronik, der Medizintechnik oder des IoT benötigen zur Analyse von Signalanomalien oftmals eine feine vertikale Auflösung. Zur Erfassung dieser Details ist die am Markt übliche 8-bit Auflösung von Oszilloskopen regelmäßig unzureichend. Ein Gerät mit 12-bit Analog-Digital-Wandlung eignet sich dagegen sehr gut für diese Aufgaben. Bei Standardsystemen mit 8-bit Wandlung wird der gesamte, am Oszilloskop-Display dargestellte, vertikale Bereich in 2 hoch 8 bit, also 256 Stufen aufgeteilt. Im Vergleich hierzu erhält man bei 12-bit ADCs 4096 Stufen (2 hoch 12). Damit wird eine 16x feinere Auflösung erreicht, welche enorme Vorteile bringt, wenn kleine Signaldetails analysiert werden müssen.

Zur Verdeutlichung ein Beispiel: Bei einem Rechtecksignal soll das Überschwingen und die Oszillationsfrequenz des Überschwingers ermittelt werden. Das Rechtecksignal ist 6 V (Spitze-Spitze). Der Bildschirm ist in 8 vertikale Einheiten (div) unterteilt. Zur sauberen Darstellung des Signals wird die vertikale Ablenkung auf 1V/div eingestellt. Damit können Signale mit bis zu 8 V dargestellt werden. Diese analogen 8 V werden bei der Erfassung im AD-Wandler in 256 (8-bit) bzw. 4096 (12-bit) eingeteilt. Daraus kann man ableiten, dass jedes Bit eine Spannungsstufe darstellt. Die Höhe der Stufe errechnet sich folgend:

vertikale Ablenkung pro div * 8 div / Anzahl Stufen

Für unser Beispiel ergibt dies:
          1V/div * 8 div / 256 = 31,25 mV
          1V/div * 8 div / 4096 = 1,95 mV

Liegt das Überschwingen im Bereich von 2% erhält man ca. 120 mV in der Spitze mit einer folgenden gedämpften Schwingung. Bei der 8-bit Lösung ist der Überschwinger somit mir nur 4-bit Stufen abgebildet. Zusammen mit dem Rauschen der Eingangsstufe und den Nicht-linearitäten kann das kleine Signal nicht genau erfasst werden. Dies gilt noch mehr für die gedämpfte Schwingung.

Im Vergleich dazu ergibt sich bei der 12bit-AD-Wandlung, dass der Überschwinger mit mehr als 60-bit Stufen erfasst und nachgebildet wird. Damit ist eine sehr viel genauere und detaillierte Darstellung und Analyse möglich. Der maximale Nutzen kann aber nur mit einer rauscharmen Eingangsstufe erreicht werden.

Dasselbe Signal einmal mit 8-bit Erfassung (links) und einmal mit 12-bit Erfassung (rechts)
Dasselbe Signal einmal mit 8-bit Erfassung (links) und einmal mit 12-bit Erfassung (rechts) (Bild: SIGLENT TECHNOLOGIES GERMANY GmbH)

Die beiden Bilder zeigen den Vorteil einer höheren vertikalen Auflösung eindrucksvoll. Die Oszillation im vorderen Bereich kann bei dem linken Bild nur erahnt werden. Wohingegen rechts alles sehr klar zu sehen ist und auch die Frequenz bestimmt werden kann.

Die neu eingeführte Oszilloskop Serie von Siglent ist mit der beschriebenen, hohen vertikalen Wandlung ausgestattet. Die integrierten Analog-Digital-Wandler haben eine 12-bit Auflösung und eine Abtastrate von 2 GS/s. Unter Verwendung des HiRes Mode kann die hardwaremäßig vorhandene hohe vertikale Auflösung bis auf 15-bit weiter erhöht werden. Dies wird dann aber mit einer Reduktion der Bandbreite „erkauft“. Die Geräte der Serie sind ausschließlich als 4-Kanal-Geräte erhältlich. Alle Oszilloskope sind mit zwei AD-Wandlern und mit 2x 200 Mega-Punkten Erfassungsspeicher ausgestattet. Daraus ergibt sich bei vier aktivierten Kanälen, pro Kanal eine Mindestabtastrate von 1GS/s und eine Speichertiefe von 100 MPkt. Die Geräte sind in den Bandbreiten 100, 200 und 350 MHz verfügbar. Wird mehr Bandbreite benötigt steht eine Bandbreitenupgrade-Option zur Erweiterung für zwei unabhängige Kanäle auf 500 MHz zur Verfügung. Der Funktionsumfang ist, wie bei Siglent Geräten üblich, sehr groß.
Die folgenden Funktionen sind in jedem Gerät standardmäßig enthalten:

  • Zonentrigger
  • Counter
  • Totalizer
  • Maskentest
  • Historie mit Suchfunktion
  • FFT-Analyse mit bis zu 2 Millionen Punkten
  • serielle Bus-Triggerung und -Dekodierung für I2C, UART, SPI, LIN, CAN
  • Bode Plot

Die weiteren Dekoder I2S-, CAN-FD-, FlexRay-, MIL1553-, SENT und Manchester können per Softwareoption freigeschaltet werden. Das Gerät kann durch den Erwerb des Logikanalysator-Adapters um 16 digitale Kanäle erweitert werden. Der integrierte 25 MHz Funktionsgenerator kann ebenfalls optional aktiviert werden.

Die Oszilloskope sind mit einem 10.1-Zoll-Touchscreen ausgestattet. Dies sorgt für ausreichend Platz zur Darstellung der Signale und Analysen. Das gut durchdachte Bedienkonzept aus den anderen Serien wurde übernommen. Durch die Möglichkeit der Maus- und Tastaturbedienung wird das Arbeiten mit den Geräten einfach und intuitiv. Eine Fernsteuerung kann über den eingebauten Webserver erfolgen.

Zusammengefasst ist das SDS2000X HD ein äußerst leistungsstarkes und in vielen Anwendungen flexibel einsetzbares Oszilloskop, welches am Markt seines Gleichen sucht. Die 12-bit Auflösung macht diese Serie besonders und besonders geeignet für den Einsatz in den Bereichen Leistungselektronik, Medizintechnik und des IoT.

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