Oszilloskope: Warum es auf einen tiefen Speicher ankommt

Was sind die beiden wesentlichen Vorteile von Oszilloskopen mit tiefem Erfassungsspeicher?

Die Tiefe des Erfassungsspeichers entspricht der Anzahl von Abtastwerten, die mit jeder Erfassung abgespeichert werden. Die Speichertiefe wird in Punkten (Mpoint) bzw. Abtastwerten (Msample) angegeben.

Oszilloskop (Beispiel) Standard-Speichertiefe
R&S®RTB2000 20 Msample
R&S®RTM3000 80 Msample
R&S®RTA4000 200 Msample

Es ist immer besser, ein Oszilloskop mit tiefem Speicher zu verwenden. Dadurch ergeben sich zwei wesentliche Vorteile:

oscilloscopes-why-deep-memory-matters_ac_3607-7992_001.jpg

Erfassung eines längeren Zeitintervalls

Ein offensichtlicher Vorteil von tiefem Erfassungsspeicher liegt in der Erfassung längerer Zeitintervalle. Ein tiefer Speicher hilft in Fällen, bei denen ein längerer Zeitraum zwischen Ursache und Wirkung liegt. Zudem ist er wichtig, wenn Ereignisse erst nach längerer Beobachtung erkennbar sind. Welches Zeitintervall kann Ihr Oszilloskop bei höchster Abtastrate erfassen? Sie können dies mit folgender Gleichung bestimmen:

oscilloscopes-why-deep-memory-matters_ac_3607-7992_002.jpg

Höhere Erfassungsdauer bei Beibehaltung der maximalen Bandbreite

Der zweite Vorteil wird oft übersehen. Beachten Sie:

Je länger Ihr Oszilloskop aufzeichnet, desto mehr Speicher wird gebraucht, um die maximal mögliche Abtastrate beizubehalten. Bei wachsender Erfassungsdauer erschöpft sich die Speicherkapazität Ihres Oszilloskops mehr und mehr. Das Oszilloskop beginnt, die Abtastrate zu reduzieren. Bei doppelter Erfassungsdauer verringert sich die Abtastrate um den Faktor zwei.

Bei Oszilloskopen ist die maximale Abtastrate üblicherweise so ausgelegt, dass sie zur maximal erforderlichen analogen Bandbreite passt. Eine Verringerung der Abtastrate führt zu der unerwünschten Folge, dass Signale möglicherweise nicht mehr exakt dargestellt werden. Alias-Effekte können auftreten.

Mit 10 Msample Speicher und einer Abtastrate von 5 Gsample/s erfasst das Oszilloskop einen Zeitraum von 2 ms.

Mit 200 Msample Speicher und der gleichen Abtastrate von 5 Gsample/s erfasst das Oszilloskop einen Zeitraum von 40 ms.

Mehr Speicher bedeutet, dass das Oszilloskop auch bei wachsender Erfassungsdauer die maximale Abtastrate beibehalten kann. Oszilloskope mit niedrigerer Speichertiefe müssen die Abtastraten früher reduzieren mit der Folge, dass sich die Bandbreite reduziert und die Zeitbasis verlangsamt, während Oszilloskope mit größerer Speichertiefe die volle Bandbreite beibehalten können.

Mit ausreichend Speicher können Oszilloskope die maximale Abtastrate (und Nennbandbreite) beibehalten und somit Signale exakt darstellen.

Bei unzureichendem Speicher reduziert das Oszilloskop die Abtastrate, um ein größeres Zeitintervall erfassen zu können. Wird die Abtastrate zu niedrig, können Signale nicht mehr exakt dargestellt werden.

Hat ein tiefer Speicher auch Nachteile?

Ein tieferer Speicher verlangsamt die Verarbeitung sowie die Aktualisierungsrate. Dies verschlechtert das Ansprechverhalten des Oszilloskops und verlängert die Totzeit zwischen zwei Erfassungen. Jedoch können Anwender eine tieferen Speicher bedarfsgerecht begrenzen, so dass von Fall zu Fall nur die benötigte Speichertiefe freigegeben wird.

Wie steht es um segmentierten Speicher?

Oszilloskope bieten oft die Möglichkeit, den Speicher in Segmente aufzuteilen. Beispielsweise beinhaltet der History-Modus von Rohde & Schwarz-Oszilloskopen einen segmentierten Speichermodus. Der Anwender legt fest, in wieviele Segmente der Speicher aufgeteilt werden soll; dabei ist jedes Segment gleich groß. Sobald das erste Triggerereignis auftritt, speichert das Oszilloskop Abtastwerte, bis das erste Segment des Speichers voll ist. Anschließend wird der Trigger wieder aktiviert und wartet auf das nächste Auftreten des Triggerereignisses. Sobald das nächste Triggerereignis auftritt, werden die Abtastwerte im nächsten Speichersegment abgelegt. Der Prozess wiederholt sich, bis sämtliche Segmente gefüllt sind.

Der segmentierte Modus eignet sich besonders für die Erfassung von Burstaktivitäten, die in lange Totzeiten eingebettet sind. Dieses Signalmuster tritt bei vielen seriellen Bussen und Kommunikationssignalen auf. Im segmentierten Speichermodus können Oszilloskope schnelle Abtastraten aufrecht erhalten und Zeitfenster über Sekunden, Stunden oder Tage erfassen.

Mit segmentiertem Speicher erfasst das R&S®RTA4004 mehrere CAN-Bus-Bursts über einen Zeitraum von 87 s.

Welche Vorteile bietet ein tiefer Speicher für den segmentierten Speichermodus?

Mit einem größeren Speicher können Anwender eine größere Anzahl von Segmenten mit definierter Tiefe erfassen. Auch kann die Speichertiefe pro Segment erhöht und damit mehr Signalaktivität um jeden Triggerpunkt dargestellt werden. Die R&S®RTA4000 Oszilloskope unterstützen maximal 87.380 Segmente und 1 Gsample Speicher pro Kanal. Die R&S®RTM3000 Oszilloskope unterstützen maximal 34.952 Segmente und 400 Msample Speicher pro Kanal.