Ladda ner artikeln på 500 kbyte här (länk, pdf). Fler tekniska rapporter finns på etn.se/expert

För att utnyttja oscilloskopets möjligheter fullt ut måste man lära sig använda nyckelfunktioner som vågformsområden, multipla funktioner, ögondiagram och många andra kraftfulla funktioner. Naturligtvis är nackdelen med all denna uppdelning av data att oscilloskopen måste ha en kraftig processor för att hantera inflödet av data.

Revolutionen av användargränssnittet började 2008 när LeCroy lanserade sitt oscilloskop 7Zi. För LeCroy har deras användargränssnitt varit en styrka. Rohde & Schwartz introducerade ett oscilloskop strax därefter, som fick ett nytt, bättre användargränssnitt. Slutligen, under 2014, har Keysight (f d Agilent) sett över sitt användargränssnitt och Tektronix lovar att ett nytt användargränssnitt är på gång.

Varför har tillverkarna helt plötsligt börjat bekymra sig om användargränssnittet? Svaret är mycket enkelt. Ju bättre användargränssnittet är desto bättre kan data presenteras och desto enklare är det att analysera mycket komplexa data. Enklare analys av komplexa data gör det möjligt för tekniker och konstruktörer att utföra sitt arbete snabbare.

Även om ett nytt användargränssnitt kan vara trevligt vill ändå oscilloskopanvändarna ha bästa signalintegritet och ett maximerat signal/brusförhållande. Efterhand som mätningar och presentationen av data blir mer komplicerade har det blivit allt viktigt att undvika överskrivning av data (se figur 1). Med bara en display innebär detta en minimering av signalerna för att kunna visa mer data på skärmen (se figur 2). Oscilloskoptillverkarna har löst problemet med hjälp av rutor inbyggda i sina displayer. LeCroy var den första oscilloskoptillverkaren som erbjöd sexton rutor som var och en har ett eget signal/brusförhållande. Keysight har nu svarat på detta med sitt eget sextonrutorsinstrument. Med sexton rutor kan enskilda data visas vertikalt eller horisontellt utan att detta försämrar signal/brusförhållandet. Framför allt ger det användarna större flexibilitet att se data så som de vill se dem (se figur 3).

Som en naturlig utvidgning av att ha sexton rutor kräver användarna att mätdata visas på flera skärmar och att extraskärmen visar andra data än de som visas på oscilloskopets skärm. Åter var LeCroy med sitt omarbetade användargränssnitt den första att ge användaren möjlighet att välja vilken ruta som skulle visas på extraskärmen eller på oscilloskopets skärm. Äntligen kunde användarna dra nytta av Microsoft Windows flexibilitet vid datavisning. Genom att visa data på flera skärmar kan en användare verkligen se flera datasignaler och urskilja enskilda signaler. LeCroys innovation var det första steget för att visa data. Keysight har nu förbättrat denna möjlighet genom att erbjuda “vågformsområden”. Vågformsområden är i grunden datavisning enligt tidigare användargränssnitt, men nu har användare av Keysightoscilloskop åtta vågformsområden (se figur 4).

Varje vågform kan ha upp till sexton datarutor. Detta innebär att en användare faktiskt kan se 128 datarutor med Keysights nya användargränssnitt. Vågformsområdena är dessutom fullständigt flexibla. Varje vågformsområde kan justeras till den storlek som användaren önskar (tidigare var rutor och visningar alltid fixerade till skärmens storlek). Genom att använda vågformsområden kan användarna nu se mycket komplexa data på det sätt de själva vill se dem. Du kan förvänta dig att andra tillverkare snart kommer att ta upp modellen med vågformsområden, som tagits fram av Keysight, och som ger oscilloskopanvändare mycket större flexibilitet vid presentation av data.

Beräkningsmöjligheter. Efterhand som visualiseringen förbättras övergår möjligheterna att analysera mer data från att varit lyx till att vara ett måste för teknikerna. Ett av nyckelverktygen är funktioner som gör beräkningarna levande i vågformer. En funktion kan vara något så enkelt som en invertering av en vågform eller så komplicerat som FFT:er med levande bilder av max-värden och spektraleffekter. Tidigare tillhandahöll oscilloskoptillverkare högst fyra funktioner med begränsade möjligheter. Tektronix var det första företaget som var banbrytande vad gäller beräkningsfunktioner. Tektronix tillhandahöll en redigerare för ekvationer som använde vilken ekvation som helst på vilken vågform som helst, där ekvationen kan vara just så komplicerad som krävs. Redigeraren för ekvationer gav användarna mycket större flexibilitet eftersom den gav dem möjlighet att arbeta med komplicerade funktioner genom att maximera användningen av fyra funktioner.

LeCroy och Keysight har båda kontrat med möjligheten att använda sexton funktioner. Med möjligheten att använda sexton funktioner ger båda oscilloskopföretagen användarna möjlighet att utföra beräkningar som en funktion på en funktion på en funktion osv. En användare kan exempelvis invertera en vågform, sedan förstora den, sedan addera den till en annan vågform, sedan differentiera den och slutligen köra en FFT på den. Varje funktion kan sedan visas i sin egen separata ruta och vad gäller Keysight kan den frigöras och flyttas till en helt separat skärm. Fördelarna med att använda många funktioner är att teknikern då kan göra flera mätningar med varje funktion. Att det finns sexton funktioner innebär att teknikern enkelt kan skapa många olika funktioner baserade på en första funktion. Med en ekvationsredigerare kan man inte göra detta, vilket är orsaken till att LeCroy och Keysight har valt det andra alternativet (se figur 5).
 
Analys med realtidsöga. Ett avgörande sätt att mäta hur bra en vågform är, är att använda ögondiagram. För att se ett ögondiagram kräver alla tillverkare extra programvaruverktyg. De flesta levereras utrustade med ”digitala signalanalysatorer” som har analys med ögondiagram som standardfunktion. Funktionen ger användaren möhlighet att se marginaler i sin konstruktion. Analyser med ögondiagram har begränsats till att endast se ett enda dataflöde eller ett enda ögondiagram i taget. Analyserna var också begränsat till att enbart mäta höjd och bredd (se figur 6).

Återigen har dessa begränsningar nu ändrats med de nya användargränssnitten. Keysight ger med sitt nya användargränssnitt användaren möjlighet att med ögondiagram visa vilken som helst av oscilloskopets signaler (Keysight definierar signaler som kanaler, funktioner, utjämnade vågformer osv.). Varje ögondiagram kan ha sina egna mätningar och sin egen tidsbas. Med förstoringsfunktionen kan användarna se flera bilder av samma vågform. Till exempel kan en användare se både övergångsdelarna och de andra delarna av vågformen samtidigt. Användarna kan sedan analysera och mäta i de olika ögonen.

Ett oscilloskop som använder ögondiagram måste återvinna signalens klocka. Realtidsoscilloskop använder programvara för detta så att de andra kanalerna kan användas för data. LeCroy introducerade nyligen möjligheten att klockåtervinna flera kanalers datahastighet och inställningar samtidigt som oscilloskopet analyserar flera ögondiagram.

Andra möjligheter. Utöver funktioner, vågformsområden och ögondiagram har oscilloskoptillverkarna lagt till ännu fler analyser i sina oscilloskop. Användarna kan nu genomföra upp till 16 avgränsade (gated) mätningar (se figur 7).

En avgränsad mätning gäller helt enkelt en vald del av vågformen. Användningen av avgränsningar användes förr mest för analyser av diskenheter, men har sedan vuxit och används nu i många sammanhang. Du kan till exempel avgränsa i ett flöde av data och sedan återskapa ögondiagrammet för enbart dataströmmen genom att använda en avgränsad funktion. För vissa tekniker, t.ex. DDR, öppnar detta helt nya sätt att se på data.

För RF-mätningar med de senaste förbättringarna i användargränssnitten, har oscilloskopen lagt till möjligheten att göra amplitudmoduleringar eller arbeta i enveloppsläge. Tekniker kan skapa enveloppen, mäta den, jämna ut den och till och med köra en FFT från den skapade enveloppen.

Oscilloskopet kan göra en klockåtervinning för data och även dela upp jitter i random- och deterministiska komponenter. LeCroy har lagt till denna möjlighet för upp till fyra spår samtidigt. Alla tillverkare vill nu utjämna en signal och ha fixturer och kablar separat. Nyligen tillförde Keysight också möjligheten att definiera en misslyckad infogning av en fixtur eller kanal i sin repertoar.