Annons

Oscilloskop med 16 bit upplösning

Rohde & Schwarz oscilloskop RTO och RTE kan nu öka sin vertikala upplösning med 256 gånger då man går från 8 till 16 bit upplösning med en ny option. Man marknadsför optionen RTx-K17 under begreppet 16 HD (high definition) för att skilja den från den möjlighet till ”HighRes” som sedan en tid tillbaka redan ingår i oscilloskopen. Nyheten demonstreras på Electronica.
Användaren kan med 16 HD se detaljer i vågformer som inte tidigare har kunnat studerats med tidigare "HighRes"-mod.
Ett exempel på ett tillfälle då man vill kunna studera små avvikelser på stora signaler är vid mätning på switchade kraftaggregat. Det kan handla om att mäta små skillnader över switchtransistorn i förloppen för till- och frånslag av switchtransistorn samtidigt som spänningssvinget kan uppgå till hundratals Volt.

Bilden är tagen från mätning på ett switchat kraftaggregat.
 
Ett annat exempel är inom flyg och försvar då man mäter på långsamma pulser, men med krav på hög precision och fin upplösning, eller på amplitudmodulerade radiosignaler med lågt modulationsindex.

Lågpassfiltrering
Att få ut en upplösning som är högre än antalet bitar låter som ett trolleri. Detta har man kunnat göra under mycket lång tid – det handlar i princip om medelvärdesbildning av ett antal samples. Ju fler samplingsvärden som medelvärdesbildas, desto bättre blir upplösningen. Fast man måste vara medveten om bandbredden minskas i takt med varje bits ökad upplösning. Men uppenbarligen går detta att utföra på olika sätt.
Enligt den traditionella metoden för ”HighRes” medelvärdesbildar man för att öka upplösningen.

Decimering vid "HighRes".

Men begränsningarna ligger i att filterbandbredden inte så lätt kan bestämmas, den beror på decimeringsfaktorn.   En nackdel är att man får vikningar runt samplingspuntkerna (”aliasing”) vilket betyder att signalformerna förstöras. Man kan inte heller trigga på de högupplösta signalerna, vilket blir möjligt med HD16.

Här jämförels ”HighRes” (gul kurva)  med HD16 (röd kurva). Originalkurvan är vit (och ses som ”brus” runt den röda kurvan.

16 HD utnyttjar acic
För sin HD16-mod utnyttjar Rohde & Schwarz en egenutvecklad asic.

En specialutvecklad asic sköter filtreringen.

Kretsen utför digital filtrering i realtid på 8 bit data från oscilloskopens 8 bit A/D-omvandlare.
För ett RTO-oscilloskop i HD16-mod blir bandbredden 1 GHz vid 10 bit upplösning, 500 MHz vid 11 bit, 300 MHz vid 12 bit , 200 MHz vid 13 bit, 100 MHz vid 14 bit och 50 MHz till 10 kHz vid 16 bit.
Oscilloskopens A/D-omvandlare är byggd som ett chip som ger en i grunden hög ENOB-siffra (effective number of bits)  =  7 bit.  Detta mätetal används ofta för oscilloskop och datainsamlingssystem. Antalet effektiva bitar påverkas av A/D-omvandlarens ( inklusive ingångs- och samplingsstegen)  linjäritetsfel (som kan mätas i form av övertoner, spurioser och interferenser) och dynamiken påverkas också av bruset.  I RTO och RTE är grundbruset så lågt att lägsta ingångskänslighet kunnat sättas till 500 µV/ruta.

Antalet ENOB från RTO i HD-mod.

Triggersystemet är så utvecklat att man kan trigga på högupplösande signaler. Varje 16 bit-sample jämförs med triggerförutsättningarna och kan resultera i en triggning för att möjliggöra noggranna analyser.
Optionerna  R&S RTO-K17 och R&S RTE-K17 högdefinierande programvara kommer att demonstreras på Electronica i hall A1, monter 307.

Comments are closed.