Bei einer Messeinstellungen unter 10 mV/Div reduzieren Oszilloskope üblicherweise die Messbandbreite, um das Rauschen auf der Messkurve so gering wie möglich zu halten. Anders das R&S®RTO: Es bietet auch bei empfindlichsten Einstellungen die volle Bandbreite. Für die anschließende genaue Digitalisierung sorgt ein A/D-Umsetzer mit mehr als 7 effektiven Bits (ENOB).
Mobile Geräte werden immer kleiner und bieten immer mehr Funktionalität; dennoch erwarten Anwender lange Batterielaufzeiten. Es ist eine große Herausforderung, den Leistungsverbrauch der Elektronik hier optimal zu gestalten. Der Anwender arbeitet mit möglichst geringen Versorgungsspannungen, um bei hohen Datenübertragungsraten den Leistungsverbrauch zu minimieren. Dabei kommen z.B. Signale nach dem LVDS-Standard (Low Voltage Differential Signaling) mit geringem Spannungshub zum Einsatz. Signale mit kleinern Amplituden sind auch typisch bei analogen oder Mixed-Signal-Schaltungen wie D/A-Umsetzern oder Verstärkern, die aus den bereits genannten Gründen sehr kleine Spannungen verwenden. Gängige Oszilloskope können solche Signale bei hoher Vertikalempfindlichkeit nicht mit der vollen Bandbreite darstellen. Signalgetreue Messungen sind nur sehr eingeschränkt oder gar nicht möglich – ein Problem, bei dem das R&S®RTO jetzt Abhilfe schafft (siehe Grafik 1).
Aktive Tastköpfe zur Messung an hochfrequenten Signalen haben üblicherweise ein Spannungsteilerverhältnis von 10:1 und reduzieren dadurch die Signalamplitude der sowieso schon kleinen Signale auf ein Zehntel der Quelle. Bei Messungen an einem LVDS-Signal mit 350 mV Spannungshub liegen am Eingang des Oszilloskops nur noch 35 mV an. Zur optimalen Darstellung des Signals in diesem Beispiel ist eine Vertikalskalierung von 40 mV/Div bzw. 4 mV/Div am Eingang des Oszilloskops geeignet (siehe Grafik 2). Die R&S®RTO Oszilloskope messen bis zur vollen Empfindlichkeit von 1 mV/Div mit zugeschalteten Eingangsverstärkern und nutzen damit die volle Dynamik des A/D-Umsetzers. Andere Oszilloskope spreizen die Signalamplitude am Schirm einfach per Software auf und nutzen damit nur einen kleinen Bereich des A/D-Umsetzers. Außerdem haben die R&S®RTO Oszilloskope von Haus aus ein geringes Eigenrauschen, dass es nicht über eine reduzierte Eingangsbandbreite verringert werden muss. Sie ermöglichen in allen Empfindlichkeitsbereichen genaue Messungen bei voller Messbandbreite.
Ein Maß für die wirkliche Genauigkeit der Digitalisierung von Signalen ist die effektive Anzahl an Bits (ENOB) des A/D-Umsetzers. Gerade die kleinen Signalspannungen schneller digitaler Busse erhöhen die Anforderungen an die dynamische Genauigkeit. Oft werden in digitalen Oszilloskopen mit hoher Bandbreite 8-bit-A/D-Umsetzer verwendet, die aus einer Zusammenschaltung mehrerer langsamer, zeitversetzt arbeitender Umsetzer bestehen. Je mehr Umsetzer zusammengeschaltet sind, desto größer sind allerdings auch Fehler, die durch uneinheitliches Verhalten der einzelnen Umsetzer entstehen. Solchen Einschränkungen haben die R&S®RTO Oszilloskope nicht. Der 10-Gsample/s-Umsetzer des R&S®RTO ist in einer sogenannten Single-Core-Architektur realisiert, d.h. das abgetastete Analogsignal wird in einem einzigen Umsetzerkern in ein 8-bit-Digitalwort gewandelt. Die Single-Core-Architektur minimiert Signalverzerrung und erzielt eine effektive Anzahl von mehr als 7 bit (ENOB, siehe Grafik 3). Die Abbildungsgenauigkeit des Messsignals ist zusätzlich abhängig von der Bandbreite des Oszilloskops im Vergleich zu Signalfrequenz und Eigenrauschen der Eingangsstufe. Dementsprechend wurden anspruchsvolle Designvorgaben bei der Entwicklung des R&S®RTO konsequent umgesetzt. Der Aufwand hat sich gelohnt: Das resultierende Eigenrauschen der Oszilloskope ist das geringste in dieser Geräteklasse und führt zu präzisen und stabilen Messergebnissen selbst bei den empfindlichsten Einstellungen (siehe Grafik 4).
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