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Zwei Herzen schlagen in einer Brust

Mixed-Signal-Oszilloskop mit 16 digitalen Kanälen
Zwei Herzen schlagen in einer Brust

Lange mussten die Tektronix-Fans auf das neue Gerät warten. Jetzt, im April 2007, war es soweit, die neue MSO4000-Serie ist da. Sie ergänzt die Produktpalette mit einem ausgereiften, bedienerfreundlichen und durchdachten Mixed-Signal-Oszilloskop.

Jürgen Noszko, mem Messtechnik & Elektronik, Eiselfing

Wer die Tektronix Oszilloskope der DPO4000-Serie kennt, wird sich bei dem neuen Gerät sofort zuhause fühlen. Denn das MSO4000 besitzt dieselbe Plattform wie das DPO4000. Doch halt, was macht ein MSO zu einem Mixed-Signal-Oszilloskop? Wer braucht so ein Gerät, und welche Vorteile bietet es mir? Und hier die Antworten:
Grundsätzlich erfasst ein Oszilloskop über seine Analog-Digital-Konverter das Messsignal und bildet es detailgetreu ab. Im Gegensatz dazu stellt ein Logikanalysator ein Signal in Abhängigkeit des eingestellten Schwellwertes dar. Überschreitet das Signal den Schwellwert, wird es als logische Eins erkannt, bei nicht Erreichen wird eine logische Null interpretiert. Ein zweiter Unterschied zwischen einem Logikanalysator und einem Oszilloskop sind deren Triggermöglichkeiten. Während man mit einem Oszilloskop vorzugsweise auf Flanken, Glitches, Runts und Slew Rates triggert, fokussiert man beim Logikanalysator die Triggerung auf Worte oder mehr oder weniger komplexe IF-Then-Else-Typentriggerungen, um die diversen Schaltungen auf ihre einwandfreie Funktionsweise zu prüfen.
Die zwei Herzen, die in einem Mixed-Signal-Oszilloskop schlagen, entspringen sowohl der Oszilloskopwelt wie auch der Welt der Logikanalysatoren. Schwerpunkt und damit die Hauptfunktion liegt auf der Oszilloskopseite. Vereinfacht gesprochen ist ein Mixed-Signal-Oszilloskop ein Oszilloskop mit meist zwei oder vier analogen Eingängen und mehreren digitalen Eingängen, meistens ein Vielfaches von acht. Bei dem MSO4000 sind es 16 digitale Kanäle.
Jeder, der gleichzeitig analoge und digitale Signale erfassen, messen, dokumentieren muss oder sich mit der Fehlersuche innerhalb einer gemischten Schaltung befasst, wird die Bedienerfreundlichkeit und einfache Handhabung zu schätzen wissen, die das Gerät bietet. Es kann neben den üblichen Triggerbedingungen sowohl auf serielle wie auch parallele Busse triggern und folgende Bustypen interpretieren soll heißen, die entsprechenden Werte dezimal, binär oder hexadezimal ausgeben: I²C, SPI, CAN, parallele Busse und RS-232. Letzteren sogar im ASCII-Code. Aber es kann noch mehr. Es offeriert dem Anwender die Multi-Channel-Setup- and Hold-Triggerung. Das bedeutet gleichzeitige Darstellung, Debugging und Testen des kompletten Busses und nicht nur eines einzelnen Bits. Sehr hilfreich bei der Fehlersuche und Interpretation der Bussignale ist die farbliche Darstellung. Logisch 1 oder high wird grün dargestellt, Logisch 0 oder low erhält die blaue Farbe und Weiß deutet darauf hin, dass sich in diesem Segment durch entsprechendes Zoomen noch mehr wichtige Details stecken, dank der integrierten Multiple Edge Detection. Werden die digitalen Kanäle zusammen positioniert, können sie gruppiert betrachtet, gemeinsam bewegt, bezeichnet und abgeglichen werden. Wer seine Busdaten in aufgelisteter Form abspeichern oder ansehen möchte, ruft den Event Table auf. Tabellarisch aufgelistet stehen die Daten mit Zeitstempel versehen untereinander. Ferner wird die Kennung (Identifier) ausgelesen, DLC, die Daten, CRS und Missing Acknowledgement.
Bis jetzt war MagniVu nur in den Logikanalysatoren von Tektronix zu finden. Das Gerät ist das erste Oszilloskop, das ebenfalls mit MagniVu ausgestattet ist. MagniVu tastet alle digitalen Kanäle mit einer Auflösung von 60,6 ps mit einer Aufzeichnungslänge von 10 000 Abtastpunkten ab. Diese hohe Zeitauflösung ermöglicht es dem Entwickler, den Sprung von der einfachen Fehlersuche zur Darstellung von kleinen Zeitabweichungen durchzuführen. Dieses Tool ist auch Bestandteil der bekannten DPO4000-Serie. Dennoch rundet und ergänzt der Wave Inspector sowohl das DPO4000 als auch das Mixed-Signal-Oszilloskop MSO4000 ab.
Diese aus zwei übereinanderliegenden Stellrädern bestehende Navigations- und Suchhilfe ermöglicht es, sich rasch durch die große Datenmenge zu bewegen. Mit dem oberen (kleineren) Stellrad wird die relative Breite des Betrachtungsraums eingestellt. Das äußere Stellrad bestimmt die Richtung und die Geschwindigkeit, mit der man sich durch den Datenstrom bewegt, ein unverzichtbarer Bestandteil bei so großen Datenmengen. Um möglichst exakte Messwerte zu erhalten, kommt man um die Frage nach geeigneten Tastköpfen nicht herum. P6516 ist die Antwort nach den optimalen Tastköpfen für die digitalen Kanäle des Geräts. Der Tastkopf P6516 ist in zwei Anschlussgruppen unterteilt, die ein einfaches Abgreifen der Signale auf der Prüfplatine ermöglichen.
  • Er ist wie ein Koaxkabel aufgebaut, das sich von der Tastkopfspitze bis zum Anschluss im Oszilloskop erstreckt. Dies garantiert höchste Signalintegrität bei einer minimalen kapazitiven Belastung von rund 3 pF.
  • Die farbliche Kennzeichnung der beiden ersten Adern ermöglicht eine eindeutige Zuordnung zwischen angezeigtem Signal und Messpunkt.
Der Masseanschluss benutzt Automotivkontakte, um einen kundenspezifischen Massebezug herstellen zu können. Eine besondere Eigenschaft des Oszilloskops liegt in seiner Fähigkeit, für jeden digitalen Kanal einen eigenen Threshold einstellen zu können. Es ist eine ideale Lösung für alle Entwickler von Digitalschaltungen, die nicht mehr als 16 Digitalsignale betrachten müssen. Weitere Vorteile sind die einfache Handhabung und die Fähigkeit bis zu 20 Signale gleichzeitig auf einem 10,4-Zoll-XGA-Bildschirm darstellen zu können. Ferner die Fähigkeit, auf einige Busprotokolle (I²C, SPI, RS-232, CAN und parallele Bussysteme) triggern und darstellen zu können: zum Beispiel auf Setup and Hold und innerhalb des Datenstroms definierte Suchkriterien aufzuspüren. Auch die sehr genaue Zeiterfassung der Daten mittels MagniVu ermöglicht eine bis auf 60,6 ps genaue Zeitauflösung. Das entspricht einer Abtastrate von 16,5 GS/s. Eine Speichertiefe von 10 Millionen Punkten steht jedem Kanal zur Verfügung, den analogen wie auch den digitalen, bei einer Bildauffrischungsrate von 35 000 wfm/s. Wichtig ist auch die Möglichkeit, digitale und analoge Signale zeitkorreliert darstellen zu können. Abschließend noch eine weitere gute Nachricht: Alle DPO4xxxx-Module sind sowohl für MSO4000 als auch für den DPO4000 kompatibel.
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