Analogkänsla, användarvänlighet och låga priser har blivit de viktigaste faktorerna i valet av digitala oscilloskop. Jakten på ständigt högre prestanda kommer i andra hand. Marknaden har mognat.

För fyra år sedan konstaterade Elektroniktidningen att utvecklingen av de digitala oscilloskopen drivs av amerikanska marknadsdominanterna Tektronix, Hewlett-Packard och LeCroy. Slutsatsen är fortfarande giltig även om mycket har förändrats sedan dess.

Idag är det digitala oscilloskopet en mogen produkt. Numera är det inte bandbredd, samplingshastighet och minneslängd som kommer i första rummet. Istället handlar det om användarvänlighet, "analogkänsla" och i många fall också om låga priser.

Även om de digitala oscilloskopen nästan helt har trängt ut sina analoga motsvarigheter så har de länge saknat en del "analoga" kvaliteter. Det handlar bland annat om förmågan att hitta sporadiska fel, vilket är lättare med hög uppdateringshastighet och en funktion som "analog persistence" där intensiteten i svepet visar hur ofta signalen upprepas.

På båda punkterna har det skett stora förbättringar de senaste åren, även om tillverkarna valt olika strategier.

Tektronix lanserade hösten 1994 en funktion kallad Instavu i TDS-serien. Den höjer den maximala uppdateringshastigheten av skärmen till motsvarande 400 000 svep per sekund vilket är i paritet med de bästa analoga oscilloskopen. Den snabba uppdateringen gör att dödtiden mellan två svep bara blir 1,7 μs.

I praktiken är det dock så att skärmen bara uppdateras var 32:a millisekund men varje uppdatering innehåller 12 000 inhämtade vågformer med 500 punkter vardera som överlagrats.

Dessutom utnyttjas färgkodning för att visa hur ofta en kurvform upprepas. Den kurvform som är vanligast blir röd och sedan används grönt, blått och gult liksom nyanser av dessa för att markera mer sällan förekommande kurvformer. Instavu kan ses som ett nytt tillstånd jämförbart med enkelskott eller repetitiv sampling.

Svagheten med Instavu är att de insamlade värdena inte är åtkomliga för användaren annat än med kursorerna, en nackdel som konkurrenten LeCroy gärna påpekar. LeCroy har istället valt att lansera en funktion kallad Analog Persistence som introducerades för två månader sedan i de nya 300- och 500- serierna.



Enkel växling


Med en knapptryckning kan man växla mellan vanlig visning och Analog Persistence där svepen överlagras på varandra. Informationen färgkodas så att man kan särskilja de mest frekventa kurvformerna från de mer sällan förekommande.

Uppdateringshastigheten blir maximalt 40 000 svep i sekunden, vilket är något långsammare än för Tektronix Instavu, men istället är alla sampel åtkomliga i minnet.

Engelska Gould introducerade en liknande funktion i juni kallad Trutrace.

Hewlett-Packards lösning heter Megazoom, en teknik som också lanserades i juni med modellen 54645A. Upp till tre miljoner punkter kan uppdateras på skärmen varje sekund, en fördubbling jämfört med äldre oscilloskopmodeller. På HP framhåller man att den högre uppdateringshastigheten gör att man kan utnyttja hela minnet och ändå zooma eller skrolla utan att instrumentet känns segt.

För den som trots de senaste förbättringarna inte vill överge analogoscilloskopet kan Flukes kombinationsoscilloskop vara ett alternativ. Tekniken att kombinera ett analogt oscilloskop med ett digitalt oscilloskop har funnits sedan 80-talet men det var först 1993 som företaget lanserade begreppet Combiscope.

De nya visningssätten har krävt radikalt ändrad arkitektur och betydligt kraftigare beräkningskretsar. HP har till exempel implementerat algoritmerna som flyttar mätpunkterna från minnet till skärmen i asicar. En tillräckligt snabb standardprocessor skulle bli för dyr.

LeCroy använder en PowerPC-processor i sina senaste modeller. Det är en modell kallad 603E på 96 MHz, med ett arbetsminne på upp till 64 Mbyte. Och i Tektronix TDS700-serie finns hela nio processorer, en signalprocessor per kanal för Instavu-funktionen och fem för de övriga funktionerna.

Men de kraftfulla processorerna är än så länge för dyra för att kunna användas i de enklare modellerna. Det gäller också de färgskärmar som tillverkarna numera erbjuder. Priset på ett instrument ökar med åtminstone 7 000 kronor för en modell med färgskärm.

Men färgen erbjuder en hel del fördelar. Förutom den uppenbara fördelen att varje kanal kan ges en egen färg kan man i LeCroys senaste modell låta färgerna vara transparenta. En finess som gör att man kan ha flera överlappande signaler i samma fönster. Tektronix lösning på det problemet är att låta överlappande områden få en egen färg.



Minne kontra trigger


En fråga som alltid leder till diskussion är hur långt minnet ska vara.

- Det ska vara så långt som möjligt, hävdar vissa.

- Med en bra trigger kan minnet vara kortare. Långt minne blir långsamt eller dyrt, säger andra.

Som vanligt återspeglar åsikterna vilken lösning tillverkarna kan erbjuda. Och dessutom kan man tillägga att svaret har blivit allt större med åren. I LeCroys senaste modeller 300 och 500 kan man exempelvis lagra upp till två miljoner sampel per kanal eller åtta miljoner om bara en kanal används.

Ett långt minne gör också att den maximala samplingshastigheten kan bibehållas när man går ner i svephastighet.

Men långt minne höjer priset rejält. En toppmodell kan bli uppåt 100 000 kronor dyrare när den konfigureras med maximalt minne. Orsaken är att det inte går att använda vanliga ramminnen, man måste ha mycket snabba specialkretsar.

En sak att tänka på är att allt som lagrats i minnet inte nödvändigtvis kan användas vid matematiska operationer. Vid FFT-beräkningar till exempel är Tektronix modell 754 begränsad till de 10 000 första samplen, medan LeCroys 334/534 klarar upp till fyra miljoner sampel.

Fler sampel ger mer detaljer. Men samtidigt måste man komma ihåg att ett oscilloskop inte har bättre dynamik än ungefär 35 dB. Medelvärdesbildning förbättrar siffran något, men svaga signaler hamnar ändå under brusgolvet.

Moderna oscilloskop har mycket avancerade triggfunktioner. Man kan trigga både på amplitudvillkor och på tidsvillkor. Det går dessutom att göra kombinationer av dessa.

Men ofta är det sporadiska fel man vill hitta, och när man inte vet hur felet ser ut så är man inte hjälpt av de avancerade triggfunktionerna. Då är parametrar som skärmens uppdateringshastighet, funktioner som Instavu eller Analog Persistence liksom en toppvärdesdetektor lika viktiga.



Innovationer och lågpris


Det är svårt att tänka sig ett utvecklingslab utan ett oscilloskop. Det är förvisso konstruktörens absolut vanligaste mätinstrument. Och alla verkar eniga om att det kommer att förbli så.

Däremot lär vi med all säkerhet få se olika hybridmodeller, riktade mot olika nischmarknader. Ett exempel är HPs tvåkanaliga oscilloskop med inbyggd 16- kanalig logikanalysator, kallat 54645D. Det instrumentet är avsett för den som konstruerar med åttabitars styrkretsar, menar HP.

Förtaget har satsat på att göra instrumentet lika lättanvänt som ett oscilloskop och dessutom med ett lågt pris, 45 150 kronor.

Just priset är något som legat de digitala oscilloskopen i fatet när de jämförts med de enklare analoga motsvarigheterna. Ett faktum som Tektronix velat råda bot på med de nyligen lanserade lågprismodellerna 210 och 220.

Bandbredden är 100 respektive 60 MHz och samplingshastigheten 1 GSa/s. Med ett pris på 7 560 kronor respektive 11 170 kronor anser Tektronix att de är billigare än de flesta analoga oscilloskop med samma ban