- Vi nådde till 3 GHz utan kiselgermanium men där gick gränsen, säger Thomas Hallin som är säljare på Tektronix.

Oscilloskop har blivit något av elektronikens multimetrar, universalinstrument som kan användas till lite av varje. Det har i sin tur lett till att det finns mycket att välja på för den som behöver ett ganska snabbt och relativt billigt instrument.

Om man ska köpa en toppmodell liknar marknaden dock mest den för lyxbilar. Få tillverkare, många specialtillverkade detaljer och inte minst höga priser.

Tektronix är störst på världsmarknaden och för tillfället också snabbast tack vare TDS 6604 som når upp till en bandbredd på 6 GHz. Tvåa i prestandaligan är Lecroy vars Wavemaster 8500 klarar 5 GHz. Tvåa i försäljningsvolym är endera Lecroy eller Agilent, beroende på hur och vad man räknar, enligt en artikel i marsnumret av EDN Magazine.

Nya kontakter och probar

Det första problemet är att över huvud taget få in signalerna i oscilloskopet. BNC-kontakter, som har varit standard i många år, klarar inte en bandbredd på flera GHz. Istället har tillverkarna tagit fram egna specialkontakter och därtill hörande probar.

- Orsaken till att man gör så är helt enkelt att probarna är viktiga och att det är svårt att konstruera dem, säger Graham Gibbons, applikationsingenjör på Lecroy.

Normalt används aktiva prober för höga bandbredder, men det finns passiva också. Tektronix har en som går upp till 9 GHz, Lecroy har tagit fram en som klarar 7,5 GHz och har en kapacitans på 0,25 pF.

Förutom att garantera signalkvaliteten kan tillverkarna också tjäna en hacka på att göra sina egna probar. En aktiv prob lägger på omkring 50 000 kronor på priset, och både Wavemaster 8500 och TDS 6604 har fyra kanaler.

Vid sidan av kiselgermaniumet är den egentliga nyheten i Wavemaster 8500, som lanserades i de-cember, en arkitektur som Lecroy kallar X-Stream och som täcker in hela signalvägen från kontakter till uppritning på skärm. Från AD-omvandlarna, som samplar 10 GSampel/s, matas indata till
en egenutvecklad minnesenhet i CMOS.

Där paketeras de i block som är lagom stora för att passa i cacheminnet på processorn, en Pentium 4. Dessutom styrs instrumentet så att när ett datablock anländer till processorn ska motsvarande instruktioner finnas i instruktionscachen.

Resultatet blir att processorn kan bearbeta och presentera data extremt snabbt. Väntetid blir det bara vid till exempel FFT-beräkningar, som kräver att hela datamängden finns tillgänglig innan man kan börja räkna.

- Vår styrka är direkt analys i höga frekvenser, som till exempel att instrumentet kan visa histogram i realtid, säger Graham Gibbons.

Överföringen mellan minne och processor går på en PCI-buss, och där sitter den svaga länken enligt Graham Gibbons.

- Internt i instrumentet är det PCI-bussen som sätter gränsen som det ser ut nu. Men det kommer snabbare bussar till pc, och vi räknar med att kunna dra nytta av den utvecklingen.

Skärmen uppdateras snabbt

Tektronix har ett "Fast acquisition mode" på några av sina oscilloskop. I det läget omvandlas data omedelbart till en tredimensionell bild där intensiteten anger hur ofta ett mätvärde förekommer, på samma sätt som analoga oscilloskop visar.

Fördelen är återigen att skärmuppdatering går snabbt, 400 000 gånger per sekund enligt Tektronix, nackdelen är att originalmätvärdena inte sparas. Om man hit-tar några oregelbundenheter vid snabbmätningen måste man alltså göra om mätningen i normalläge, men man har i alla fall fått en aning om vad det är man letar efter.

En annan Tektronixfiness som Thomas Hallin framhåller är seriella triggers. Oscilloskopet kan ställas in på att trigga på valfritt bitmönster, upp till 32 bitar långt och i hastigheter upp till 1,2 Gbit/s.

Bandbredd och minnesdjup är två viktiga faktorer vid val av oscilloskop. Men utvecklingen bedrivs på fler fronter än bara hårdvaran.

- Mycket av utmaningen för oss är att komma med nya tillämpningar till instrumenten. Vi säljer ett basoscilloskop och sedan kan man köpa specialiserade programmoduler till det, säger Tektronix Thomas Hallin.

- Vi har till exempel ett program som mäter jitter och kan göra snabba bitfelstester. Kanske inte lika bra som en specialbyggd jittermätare men bra nog, och du får ett instrument som kan mycket mer på köpet.

Det faktum att instrumenten är byggda kring en pc med Windows underlättar programmeringen. Den som inte kan hitta någon modul för sina specifika beräkningar kan alltid skriva ett eget program och ladda in i instrumentet.

- Den vanligaste frågan vi får från användarna är om det går att få fram den eller den parametern. Så vi har gjort ett öppet system där de själva kan lägga till programmoduler i VBscript eller Matlab eller något annat lämpligt programspråk, säger Graham Gibbons.

Telekom driver på

Den tillämpning som driver kraven på högre bandbredd är - förstås - telekommunikation. Vare sig det handlar om ljuspulser eller radiovågor behöver man kunna mäta många GHz. Så många att oscilloskopen knappt hinner med.

- Instrumenten ligger tyvärr lite efter telekombranschen. Det oscilloskopen kan göra i 2,4 Gbit/s idag vill de göra i 10 Gbit/s. När vi väl har hunnit dit är jag rädd att de kommer att ha gått vidare till 40 Gbit/s, säger Thomas Hallin.

För de riktigt snabba mätningarna krävs istället samplingsoscilloskop, som kan mäta frekvenser över 50 GHz, men det är en annan artikel.

Agilent har för närvarande inga högprestandaoscilloskop i katalogen. Toppmodellen, Infiniium 54846B, har en bandbredd på 2,25 GHz.

- Det är möjligt att vi också lanserar ett snabbt oscilloskop någon gång, men inte förrän vi vet vad vi kan tillföra på den marknaden. Det är ingen idé att bara kopiera vad andra har gjort, säger Peter Kasenbacher som är europeisk produktchef hos Agilent.

- Det är trots allt rätt få instrument det handlar om. Vi har valt att prioritera mellanklassinstrumenten, eftersom det är en mycket större marknad.

Lennart Pettersson