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Aktuell sind 1-GHz-Oszilloskope die Arbeitstiere des modernen Elektroniklabors. Doch auf dieser Leistungsebene gibt es eine Fülle von Produkten, sodass die Auswahl aufgrund des unübersichtlichen Angebots schwerfällt.

Da viele Oszilloskope die gleiche Leistung und die gleichen Funktionen zu ähnlichen Preisen aufweisen, ist es wichtig, dass Prüfingenieure ihren Blick über das Datenblatt hinaus richten, um das Produkt zu erhalten, welches für ihre Testanforderungen und ihre spezielle Arbeitsweise am besten geeignet ist. Daher hat das Entwicklerteam von Farnell einige Experten der Prüf- und Messtechnikbranche nach der besten Herangehensweise zur Auswahl eines 1-GHz-Oszilloskops gefragt.

Bei der Auswahl eines für die persönlichen Anforderungen geeigneten 1-GHz-Oszilloskops sind verschiedene Kriterien zu beachten. Zum einen spielen technische Werte wie die Anzahl der Kanäle, die Speichertiefe oder die Bandbreite eine wichtige Rolle. Zudem sollten Aspekte wie Benutzerfreundlichkeit, technischer Support, Service sowie Garantie und Zubehör berücksichtigt werden. Auch die Marke kann als Orientierungshilfe dienen. Viele Hersteller und einige Distributoren geben Kunden bei der Auswahl des passenden Produkts zudem die Möglichkeit, dieses vor dem Kauf zu testen.

Nach Einschätzung von Keysight gibt es aktuell 35 separate 1-GHz-Oszilloskopmodelle, die von verschiedenen Herstellern auf dem Markt angeboten werden. Zunächst ist es wichtig, dass Prüfingenieure einige grundlegende Kriterien bei der Auswahl eines Oszilloskops berücksichtigen.

Anzahl der Kanäle

Obwohl die meisten Produkte zwei oder vier analoge Eingangskanäle aufweisen, sind auch 6-Kanal-Oszilloskope erhältlich, welche eine breitere Datenerfassung ermöglichen. Viele 1-GHz-Oszilloskope verfügen auch über digitale Eingänge, die für komplexe Mischsignalanwendungen besonders wichtig sind. Abhängig von den Anforderungen einer Anwendung sollten Prüfingenieure abwägen, 16, 32 oder 48 zusätzliche digitale Kanäle zu wählen. Je mehr Kanäle vorhanden sind, desto mehr Signale können verglichen werden. Allerdings bedeuten mehr Kanäle auch höhere Kosten. Hier müssen die Anforderungen des Prüflabors und das verfügbare Budget abgewogen werden.

Speichertiefe

Da ein digitales Speicher-Oszilloskop Messwerte in einem Pufferspeicher anlegt, bestimmt dessen Größe, wie lange ein Signal aufgezeichnet werden kann, bevor der Speicher voll ist. Ein Oszilloskop hat möglicherweise eine hohe Abtastrate, aber wenn es nur einen kleinen Speicher aufweist, kann es seine volle Abtastrate nur auf wenigen Zeitbasen nutzen. Generell gilt: Je tiefer der Speicher, desto besser – auch wenn es eher nicht sinnvoll ist, für nicht benötigten Speicher zu bezahlen.

Anwendungsunterstützung

Aktuelle Oszilloskope verfügen über eine Anwendungssoftware, die das Testen in bestimmten Situationen erleichtert. Beispielsweise ermöglicht eine Hochfrequenz-Software die Anzeige einer Reihe von Signalen im Frequenzbereich nach Amplitude und Phase im Verhältnis zur Zeit. Pakete zur Messung von Signalintegrität und Jitter können in Kommunikationsanwendungen wichtig sein. Automatisierte Leistungsmessungen von Eigenschaften wie Verlustleistung und Oberschwingungen sind gefragt, wenn Energieeffizienz entscheidend ist. Software zum Debuggen von Embedded-Systemen mit gemischten analogen und digitalen Bauelementen stellt mitunter ebenfalls eine Priorität dar.

Bei den meisten gängigen Anwendungen spielt die Bandbreite von 1-GHz-Oszilloskopen keine große Rolle. Projekte, die Echtzeit-Augendiagramme erfordern oder Jitter-Messungen durchführen, benötigen jedoch eine viel größere Bandbreite als die schnellsten Messsignale.

Bandbreite

Das Thema Bandbreite ist nicht so simpel, wie es scheint. Alle Oszilloskope neigen dazu, als Tiefpass-Frequenzfilter zu wirken. Dabei nimmt der Frequenzgang bei höheren Frequenzen ab. Oszilloskope mit Bandbreiten von 1 GHz und darunter zeigen eine gaußsche Reaktion, wobei eine langsame Dämpfung bei etwa einem Drittel der -3-dB-Frequenz beginnt. Bei Bandbreitenspezifikationen über 1 GHz haben Oszilloskope gewöhnlich einen maximal flachen Frequenzgang mit einer ausgeprägteren Dämpfungseigenschaft.

Im Allgemeinen können Prüfingenieure die Fünffachregel anwenden, nach der die Bandbreite eines Oszilloskops das Fünffache der maximalen Signalbandbreite betragen sollte. Das bedeutet, dass 1-GHz-Oszilloskope das bevorzugte Instrument zur Analyse von Bauelementen für viele der heutigen Kommunikationsbänder wie Rundfunk und Fernsehen, Land- und Seemobilfunk sowie in der Luft- und Raumfahrt sind.

Anstiegszeit

Oszilloskope mit gaußscher Reaktion zeigen eine Anstiegszeit von 0,35/Bandbreitenfrequenz. Maximal flache Reaktionen führen zu einer Anstiegszeit von etwa 0,4/Bandbreitenfrequenz. In der Praxis bedeutet dies, dass die Anstiegszeit bei 1-GHz-Oszilloskopen von 350 ps bis 450 ps variieren kann, was eine Rolle spielt, wenn die Anzeige digitaler Signale von Bedeutung ist.

Rauschen

Das Grundrauschen des Oszilloskops bestimmt, wie gut schwache Signale messbar sind. Es liegt in der Regel im Bereich von mV (Peak-to-Peak). Einige Oszilloskope haben einen Mittelwert-Erfassungsmodus, um Rauschen zu beseitigen.

Abtastraten

Bei 1-GHz-Oszilloskopen können die Abtastraten im Bereich von 2,5 GS/s bis 6,25 GS/s liegen. Es gibt die Auffassung, dass höhere Abtastraten bessere Messergebnisse liefern. Dies liegt daran, dass die zeitliche Auflösung umso höher ist, je enger die Abtastwerte liegen, was zur Anzeige einer kontinuierlichen Signalform führt. Fast alle heutigen digitalen Speicher-Oszilloskope führen jedoch eine automatische Filterung durch, um rekonstruierte Abtastungen mit sehr hoher Dichte bereitzustellen. Also kann ein Oszilloskop mit einer Bandbreite von 1 GHz und einem minimalen Verhältnis von Abtastrate zu Bandbreite von 2,5:1 sowohl hochfrequente analoge Signale als auch schnelle Übergänge auf digitale Signale genau erfassen.

Weitere Aspekte

Zusätzliche Funktionen können dazu beitragen, die Einhaltung eines Standards sicherzustellen oder diesen sogar zu übertreffen, um sich so möglicherweise einen Vorteil gegenüber der Konkurrenz zu verschaffen.

Auch sollten Prüfingenieure einige der weniger greifbaren Vorteile von Oszilloskopen berücksichtigen, zumal viele Produkte auf dem Markt die erforderlichen technischen Spezifikationen erfüllen. So ist die Garantiezeit ein entscheidender Aspekt. Einige Hersteller gewähren drei Jahre Garantie, andere standardmäßig bis zu fünf Jahre. Die Reparaturzeit ist ebenfalls von Bedeutung. Zum Beispiel wirbt Tektronix mit einem Reparaturservice, der eine schnelle Bearbeitungszeit, die Übernahme der kompletten Reparaturkosten und eine 90-tägige Servicegarantie verspricht.

Ein weiterer Faktor sind Software-Updates. Neben Updates der regulären Software-Suite bieten einige Anbieter Optionen für die Ausführung zusätzlicher Aufgaben an. Tektronix stellt eine Software-Suite zur Verfügung, die seine regulären digitalen Oszilloskop-Produkte in einen Vektorsignal-Analysator, Impuls-Analysator, Wi-Gig- oder WLAN-Tester verwandeln kann.

Benutzerfreundlichkeit

Je benutzerfreundlicher das Oszilloskop ist, desto mehr Zeit bleibt für die Datenerfassungsaufgaben. Vertrautheit mit Geräten ist ein wichtiger Aspekt und viele Labors werden sich für den Kauf von Produkten desselben Herstellers entscheiden, um den Einarbeitungsbedarf zu minimieren.

Hersteller verbringen viel Zeit damit, ihre Benutzeroberflächen zu vereinfachen, um einen hohen Vertrautheitsgrad für die Kunden zu gewährleisten.

Vielleicht ist der wichtigste Faktor neben der Vertrautheit die Bildschirmgröße, da sich auf größeren Bildschirmen Probleme einfacher identifizieren lassen. Die Interaktion mit dem Oszilloskop kann auch durch Touch-Technologie unterstützt werden, die häufig in Systemen mit größeren Bildschirmen enthalten ist, was die Bildschirm- und Menüführung erleichtert.

Zubehör

Ein weiterer bedeutender Punkt ist das Zubehör. Bei Oszilloskopen sind in dem Zusammenhang hauptsächlich unterschiedliche Tastköpfe wichtig, die sich sowohl auf die Messgenauigkeit als auch auf die Bedienersicherheit erheblich auswirken können. Für spezifische Aufgaben wie das Debuggen komplexer elektronischer Schaltungen oder das Messen der Signalintegrität serieller High-Speed-Bussignale stehen unterschiedliche Tastköpfe zur Verfügung.

Anbieter

Einige Anbieter haben eine sehr gute Markenreputation. Bekannte Marken sind beliebt, weil damit eine gute Benutzerfreundlichkeit, eine hohe Zuverlässigkeit oder ein guter technischer Support in Verbindung gebracht werden. Tektronix und Keysight beispielsweise sind bekannt dafür, dass sie hochwertige Produkte anbieten sollen und seit vielen Jahren Innovatoren in der Entwicklung von Oszilloskop-Technologie sind.

Obwohl die großen Markennamen gute Funktionen bieten, so besteht doch häufig der Eindruck, dass ein guter Ruf seinen Preis haben kann. Aber auch wenn ein Projekt preissensibel ist, muss dies kein Grund dafür sein, sich von einer bekannten Marke abzuwenden.

Laut Mike Hoffman, Product Manager bei Keysight Technologies, besteht ein Bedarf an kostengünstigen und dennoch leistungsfähigen Oszilloskopen für universitäre Anwendungen, die eine Signalform auf dem Bildschirm anzeigen können. Sie benötigen jedoch keine ultrahochleistungsfähigen Funktionen. Die Produktpalette von Keysight umfasst zum Beispiel Oszilloskope, die bereits ab 500 US-$ erhältlich sind. Es kommt also nicht nur auf den Namen an, sondern darauf, ob der Hersteller die geforderten Anforderungen zum erforderlichen Preis erfüllen kann.

Alternative Verwendung mit einem PC

Eine weitere Option ist ein PC-basiertes Oszilloskop, wobei es sich im Grunde um ein Standard-Oszilloskop handelt, welches einen PC für die Anzeige verwendet. Zu den Vorteilen gehören eine verbesserte Portabilität, die bei Bedarf die Arbeit von zu Hause aus ermöglicht, sowie mehr Speicherplatz für Datenpunkte und die Möglichkeit einer größeren Anzeige. Ein Hersteller von PC-basierten Oszilloskopen ist Pico (Bild 1).

Bild 1: PC-basierte Oszilloskope sind vor allem bei Universitäten beliebt.
Bild 1: PC-basierte Oszilloskope sind vor allem bei Universitäten beliebt. (Bild: Farnell)

Nach Angaben des Unternehmens ist dieses Produkt bei Universitäten beliebt. Diese gäben an Studierende eigene Oszilloskope aus, ähnlich wie sie es mit Lehrbüchern machten. Studierende könnten jetzt ihr eigenes Oszilloskop haben, das Sie während des gesamten Kurses behielten, was vor wenigen Jahren unvorstellbar gewesen wäre.

Portabilität ist ein weiterer wichtiger Punkt. So kann das Picoscope unterwegs einfach zusammen mit einem Laptop mitgeführt werden, was mit einem Labor-Oszilloskop nicht möglich ist (Bild 2).

Bild 2: Das PC-basierte Zweikanal-Oszilloskop MSOX4054A hat eine Speichertiefe von 4 Mpts, eine Abtastrate von 5 GHz und eine Anstiegszeit von 450 ps.
Bild 2: Das PC-basierte Zweikanal-Oszilloskop MSOX4054A hat eine Speichertiefe von 4 Mpts, eine Abtastrate von 5 GHz und eine Anstiegszeit von 450 ps. (Bild: Farnell)

Auch einige Anbieter herkömmlicher Oszilloskope bieten PC-basierte Versionen an. Keysight liefert ein Zweikanal-Oszilloskop mit einer Speichertiefe von 4 Mpts, einer Abtastrate von 5 GHz und einer Anstiegszeit von 450 ps.

Bild 3: Das Picoscope 5000D kann unterwegs einfach zusammen mit einem Laptop mitgeführt werden.
Bild 3: Das Picoscope 5000D kann unterwegs einfach zusammen mit einem Laptop mitgeführt werden. (Bild: Farnell)

Die beste Herangehensweise zur Auswahl eines 1-GHz-Oszilloskops

Es ist einfach, sich auf die Zahlen im Pflichtenheft zu konzentrieren, doch die bloße technische Leistung ist nicht der wichtigste Faktor. Aspekte wie Benutzerfreundlichkeit, technischer Support, Service und Garantie, Zubehör und Marke sollten ebenfalls berücksichtigt werden. Wenn es jedoch darum geht, das richtige Produkt zu erhalten, kann die persönliche Erfahrung durch nichts ersetzt werden.

Viele Hersteller und einige Distributoren wie zum Beispiel Farnell geben Kunden die Möglichkeit, ihre Produkte vor dem Kauf zu testen, und bieten eine ganze Reihe zusätzlicher Supportleistungen bei der Produktauswahl an. Diese Services möglichst umfangreich zu nutzen, ist ein großer erster Schritt zur Auswahl des richtigen Oszilloskops für die eigenen Anforderungen.

 

Cliff Ortmeyer, Global Head of Technical Marketing bei Farnell

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