DSP-utökad bandbredd är äkta bandbredd För varje ny generation oscilloskop hittar tillverkarna nya sätt att trimma prestandan med hjälp av digital signalbehandling. Oscilloskopen använder digital signalbehandling i flera syften. Alla kan ses som en kompensation för att hårdvaran inte är perfekt, med oändlig samplingsfrekvens, rak frekvensgång, faslinjäritet, och så vidare. Signalbehandlingen jämnar ut hårdvaruvariationer, optimerar svaren nära oscilloskopets gränser, och används för att snygga upp signalen så den bli mer läsbar för människoögat, vilket inte bara fyller en estetiskt funktion utan gör det enklare att läsa av kurvan korrekt. * Vågformsrekonstruktion. Den teoretiskt högsta frekvens ett oscilloskop kan visa är halva samplingsfrekvensen, den så kallade Nyquistfrekvensen. Nära gränsen representeras en period av ett fåtal samplingar. Men om vi vet - till exempel genom filtrering - att signalens bandbredd ligger under halva samplingsfrekvensen, kan vi interpolera samplingarna till den verkliga kurvan oscilloskopen har på denna funktion. Men när den används på signaler över Nyquistfrekvensen ljuger oscilloskopet om hur kurvan ser ut mellan samplingar. * Magnitudutjämning. Ofullkomligheter i komponenterna ger oscilloskopet en ojämn frekvenskurva. Det kan man justera som man justerar vilken stereoanläggning som helst - med en equalizer. Den som litar på fysiska filter har lika stor anledning att lita på de digitala. * Faskorrigering. Samma ofullkomligheter i komponenterna ger upphov till varierande fasförskjutningar i olika frekvensområden. Också detta justeras med digitala filter. * Brusreducering. Om du vet signalens bandbredd kan det vara en god idé att filtrera bort högre frekvenser, eftersom de är brus. Funktionen finns inbyggd i oscilloskopen men kan stängas av. * Bandbreddsutökning. Att utöka bandbredden på ett oscilloskop med digital signalbehandling har varit ett kontroversiell funktion. Det är en frestande tillämpning eftersom bandbredd, samplingsfrekvens och minnesstorlek är de första posterna på varje oscilloskopshoppares checklista. För att förstå tekniken måste man inse att oscilloskopets frekvenssvar inte är spikrakt fram till en toppfrekvens och sedan omedelbart går till noll. Svaret klingar av mot noll. Bandbredden är definerad som den punkt där svaret sjunkit med 3 dB. Genom att "höja i diskanten" dröjer det längre innan signalen sjunker under -3dB och bandbredden har per definition blivit högre, det är inte en "falsk" bandbreddshöjning. Priset är minskad dynamik. Brusnivån i diskanten ökar med lika mycket som nivån höjdes och du måste vara på din vakt mot detta när du tolkar oscilloskopbildens höga frekvenser. Finessen med att öka bandbredden är bland annat att det blir lättare att korrekt avläsa snabba stigtider. Det ökade bruset kan då manifestera sig som ringningar i kurvan före och efter steget.

Den kom tidigt i vanrykte, tekniken att öka ett oscilloskops bandbredd med hjälp av digital signalbehandling (DSP).

En av orsakerna var att tekniken introducerades i smyg. Nya oscilloskop med högre bandbredd presenterades, men det avslöjades inte att den extra bandbredden i toppen var resultatet av DSP.

När sanningen kom fram kritiserade konkurrenterna DSP-användningen som ett sätt att fuska fram ökad bandbredd.

Idag använder de tre stora oscilloskoptillverkarna Agilent, LeCroy och Tektronix digital signalbehandling. Och alla talar öppet om det. Men de anklagar samtidigt varandra för att göra fel eller att presentera missvisande prestanda.

På företagens hemsidor förs ett lågintensivt krig med vitpapper. En positiv effekt av det är att det inte råder någon brist på pedagogiskt material för den som är intresserad av teorin bakom DSP-användning i oscilloskop.

Det är framför allt oscilloskoptillverkaren Tektronix som kastar anklagelser mot konkurrenterna Agilent och LeCroy.

Tektronix vitpapper hävdar att LeCroys samplingoscilloskop WM8600A har sämre högfrekevensegenskaper än det egna TDS6604, trots att de båda har samma deklarerade bandbredd. Orsaken ska enligt Tektronix ligga i en skillnad mellan företagens DSP-bearbetning.

Förinställning enda skillnaden

En annan anklagelse är att LeCroys oscilloskop interpolerar glesa samplingar med räta linjer, medan Tektronix interpolerar med sinuskurvor, vilket enligt Tektronix är mer korrekt.

Anklagelsen kan tyckas vara en petitess, eftersom båda oscilloskopen klarar båda typerna av interpoleringar. Den enda skillnaden ligger i förinställningen. Och även om linjär interpolering ger en orealistisk kurva har den fördelen att den tydligt visar att verklig information saknas om signalen mellan samplingarna.

LeCroy väljer att inte gå i öppet svaromål. Istället har LeCroy för internt bruk spelat in en timslång film med bemötanden av Tektronix argument.

Först nu har de viktigaste motargumenten kommit ut i ett vitpapper. Men det delas fortfarande bara ut till kunder som frågar efter det.

LeCroys försvar är bland annat att Tektronix gjort ett felaktigt antagande om vilken teknik som används i LeCroys Wavemasteroscilloskop.

- Vi tror att de tittat på ett patent som utnyttjas i ett äldre oscilloskop, säger LeCroys Peter Wilhelm.

Agilent har valt ett öppet försvar, med vitpapper på hemsidan. Också i Agilents försvar ingår påståendet att Tektronix gjort en förväxling. Oscilloskopet 54855A har, enligt Agilent, en alldeles äkta analog bandbredd på 6 GHz.

- Tektronix trodde felaktigt att det fick sin 6 GHz bandbredd genom DSP-filtrering. Vi har talat med Tektronix ledning för att reda ut missförståndet, skriver Agilents huvudkontor i ett ebrev till Elektroniktidningen.

Agilent kastar även egna anklagelser tillbaka på Tektronix. Agilent säger följande om användandet av DSP för att utöka bandbredden.

- Det är viktigt att användarna görs medvetna om nackdelarna vad gäller signal-brusförhållandet.

- Detta framgår också tydligt och klart i Agilents dokumentation. Men i Tektronix dokumentation kan man hitta påståendet att bandbreddsutökning med DSP kan reducera den uppmätta brusnivån. Och det är inte en generell sanning.

Säljarna brer på mer än vitpappren

I vitpapperskriget är tonen saklig. I säljarleden kan jargongen vara mer oförblommerad.

Tektronix fältingenjör Gabor Mezöfi, beskriver konkurrenternas användan-de av DSP som ett "fifflande" för att komma i kapp Tektronix, som är den tillverkare som leder bandbreddsligan.

Den senaste stridsfrågan är en liten tryckknapp på frontpanelen av Tektronix flaggskeppsfamilj TDS6000B.

- Den huvudsakliga skillnaden mellan Tektronix och alla andra är att vi med en knapp på fronten kan avaktivera DSPn. Det kan inte de andra göra, säger Gabor Mezöfi.

Men det stämmer inte, enligt Agilent. Efter en uppgradering av programvaran kan 54855A öka bandbredden till 7 GHz genom digital signalbehandling.

- Det är en funktion som användaren kan slå på om han önskar högre bandbredd, skriver Agilent.

Jan Tångring