In DSOs verwendete ADCs

Nur interessehalber:

Was f=C3=BCr ADCs werden eigentlich in richtig schnellen DSOs verwendet? Das schnellste was ich bisher gefunden habe ist ein

1200MS/s ADC-Modul von Analog, aber irgendwie bezweifle ich, dass so ein Teil in 5GS/s DSOs verwendet werden.

Ich vermute, dass da bei einem Kanal mehrere ADCs nacheinander das Signal =C3=BCber einen schnellen Demux mit nachgeschaltetem schnellen Sample and Hold erhalten. Aber das w=C3=BCrde ja bedeuten, dass in einem 5GS/s DSO zwanzig 250MS/s ADC stecken m=C3=BCssen. Irgendwie kann ich mir aber nicht vorstellen, dass das noch sauber funktioniert.

Was ist der Trick von LeCroy, Agilent, Tektronix und Co? Die stellen ja wohl kaum eigene ADCs daf=C3=BCr her (sonst k=C3=B6nnte man = die sicher von denen kaufen).

Wolfgang Draxinger

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Wolfgang Draxinger
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Hallo Wolfgang,

Der ADC083000 von National hat schonmal 3GSPS bei 8Bit Auflösung.

Eher n mal _nacheinander_ den gleichen Kanal wandeln, aber mit geringem zeitlichen Versatz zueinander. Daher sind die Angaben auf den Scopes ja auch nur für periodische Signale. Bei Single-Shot sieht das dann schon nach viel weniger aus. Hier kommt die echte Wandelrate zum Tragen.

Ein paar ADCs kann man sicher noch Synchronisieren, aber bei der Anzahl wäre die geringfügig unterschiedliche Wandelzeit der einzelnen ADCs ein k.o.-Kriterium.

tschuessle Bernhard Spitzer

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bash.org - Top 100...
 hm. I've lost a machine.. literally _lost_. it responds to ping, it 
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B. Spitzer

Hallo Bernhard,

BTDT. Works fine. War zwar nicht fuer ein Scope, aber aehnliche Anforderungen. Bei Wandlern, die Sample&Hold nicht sauber hinbekommen, muss man dann eben welche selbst davorsetzen und dann deren Sampling-Pulse steuern. Unsere waren aber lupenreine Flash Converter.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

8 Bit, das erkl=C3=A4rt warum ich den nicht gefunden habe. Ich habe nach 10 Bit gesucht :-P F=C3=BCr mehr muss man wohl periodisch Supersamplen.

Wie sieht die Schaltung daf=C3=BCr genau aus. Ich w=C3=BCrde naiv vermu= ten, dass da mit einem PLL ein Lock in auf den Trigger gemacht wird und der Ausgangsspannung ein kleiner Offset =C3=BCberlagert wird um so einen Offset in der Triggerphase zu erzeugen.

Single shot ist genau das, wof=C3=BCr ich mich interessierte. Um ehrlich zu sein, ein Oszilloskop habe ich immer noch nicht, obwohl es seit Jahren auf der Wunschliste steht. 300MHz Bandbreite sollte es schon haben und 0.8GS/s real time w=C3=A4re auch nett f=C3=BCr manche Sachen die ich gerne machen w=C3=BCrde, ich kann j= a nicht mit jedem privaten Kinkerlitzchen in die Uni fahren. Irgendwie kommt bei mir das Gef=C3=BChl auf, dass ich das Teil wohl letzendlich selber bauen werde (ja ich wei=C3=9F, Agilent & Co. haben viel mehr Erfahrung usw.), aber auf der anderen Seite w=C3=A4re das dann ein wirklich eigenes Ger=C3=A4t. Abgleich usw. kann ich ja in der Uni machen.

der

Deshalb in meiner Vermutung ja der vorgeschaltete Demultiplexer mit nachgeschaltetem Sample and Hold. Ein vorlaufender Takt l=C3=A4dt den Sample and Hold auf die momentan anliegende Spannung, dann macht er dicht und l=C3=A4sst den ADC mit gen=C3=BCgend Zeitlicher Toleranz wandeln. Bei den in diesen Sampleraten kurzen Perioden w=C3=BCrde ich den zeitlichen Versatz =C3=BCber die Laufzeit des Signal= s in einer Verz=C3=B6gerungsstrecke realisieren.

K=C3=B6nnte das so funktionieren, oder ist das total unrealistisch. Mit allen HF-Wassern gewaschene Leute bitte vortreten ;-)

Wolfgang Draxinger

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Wolfgang Draxinger

Die gibt's aber AFAIK nur bis 8 Bit. Naja, f=C3=BCr die meisten Scopes reicht's aus, aber was ist wenn man eine etwas aufwendigere FFT von Transienten machen will? Immerhin kommt ja eine Reduktion der Sampleaufl=C3=B6sung einer Reduktion der Frequenzaufl=C3=B6sung gleich.

Wolfgang Draxinger

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Wolfgang Draxinger

Hallo Wolfgang,

Wie es die neueren Scopes machen, weiss ich nicht. Kann nur andeuten, wie ich es gemacht habe: LR Glied zur Zeitverzoegerung in den Sample Takt. Das R waren FET Arrays in Servoschaltung, d.h. ein FET im HF Zweig, der andere in der Gegenkopplung. Spannungsteiler mit gleichen FET Arrays in den Signalpfad fuer Offset und Gain. Damit war die meiste Drift schon mal weg, was mir ein Freibier vom Firmware-Programmierer einbrachte. Skol. Nun lief eine Testfrequenz (ungerade zum Takt geteilt durch Anzahl der Wandler) hinein und das Dingen wurde per Firmware in drei Groessen automatisch und schnell abgeglichen: Offset, Gain, Skew.

S&H brauchten wir nicht, hatten die Wandler schon drin und deren Bandbreite reichte auch. Bei mehr als 4-5 Wandlern sollte man aber nicht davon ausgehen, dass die Bandbreite reicht. Da hilft das Datenblatt.

Heutzutage ist es aber kein Akt mehr, eine rotierende Taktfolge mit einigen GHz netto hinzulegen. Damals auch nicht, aber wir durften nicht mal 20psec Skew haben und das schaffte auch PECL und so was nicht.

An der ganzen Chose hing noch eine groessere Wette, die dann am Wochenende in ein 20-Gallonen Fass umgesetzt wurde. Skol, Schkoll, Hicks, Hollaraedullioe!

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Gruesse, Joerg

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Joerg

"Wolfgang Draxinger" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@darkstargames.dnsalias.net...

Steht in der de.sci.electronics FAQ:

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unter TDS1002

Doch, natuerlich, nennt sich Aquisation ASIC

Natuerlich nicht, du wuerdest denen dann Konkurrenz machen.

Es gab damals keine 1Gsps A/D-Wandler, und selbst wenn, waeren sie zu teuer gewesen, sie sind ja noch heute teuer. Du kannst dir vorstellen, wie platt die Konkurrenz war, als 1997 das TDS210 erschien mit 1Gsps als der Pentium noch auf 300MHz lief. und selbst heute macht Tek noch ein Geheimnis aus dem Verfahren, obwohl man das Patent oeffentlich nachlesen koennen sollte (hab aber die Nummer nicht).

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Das Service-Manual redet von aquisation ASIC mit A/D-Wandler http://128.252.35.98/322/EquipmentManuals/TDS2xx/TDS2xx_ServiceManual.pdf und verschweigt den Trick. Viele Webseiten sagen das falsche. Ich habe folgende Erklaerung mal gelesen: Das Analogsignal wird in ein analoges CCD BucketBrigadeDevice eingelesen und dann

8 mal im Kreis rumgeschoben und dabei wird nach switched capacitor A/D-Wandlung bit fuer bit aus den Samples ermittelt und der noch nicht analysierte Rest der Spannungssamples weiterrumgeschoben. . Beim niederwertigsten Bit analysiert man nur noch das Rauschen des Chips. Der Chip ist also nach einem Messvorgang für 8 Messvorgänge beschaeftigt bevor er wieder triggern kann, das muss eh sein, weil der Speicher die Daten nicht schnelle annehmen kann. Mit welche Taktrate, und wie weit intern parallel gearbeitet wird, stand da nicht. Heute hat man 5Gsps, und Konkurrenten bauen teure Oszilloskope mit echten parallelen Wandlern, die nicht so rauschen.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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MaWin

Hallo Wolfgang,

IMHO kann man die FFT Funktion bei DSOs meist vergessen. Hat mich noch nie vom Hocker gerissen. Der Dynamikbereich uebrigens meist auch nicht. Einer der Gruende, warum ich einem neuen Kunden dringend anriet, mindestens ein gebrauchtes Tek 2465 zu besorgen, was er dann auch tat. Ohne dieses 2465 waeren wir steckengeblieben. Oder ich haette meinen Laborrahmen auseinandernehmen und in den Truck laden muessen.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Hallo Manfred,

Und dann bauten sie das TDS220, IMHO in Sachen DSO der groesste Krampf aller Zeiten. 80kHz interner Wandlertakt spuckt ueberall raus. Nein danke, das tue ich mir nicht mehr an. Wenn man nur wissen will, ob der NE555 schwingt, tut es auch das alte russische C-1.

[...]
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Gruesse, Joerg

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Joerg

Ich dachte da jetzt eher an richtige Spectrum Analyzer. Wenn man transiente Signale untersuchen will wird man ja um einen Storage nicht umhin kommen. Mit der RF/IF-Methode (also ein Superhet den man durchsweept und die Amplitude am Ausgang auf ein Scope schickt) kommt man da ja nicht weit. Das ist nun aber wirklich nur reines Interesse. Sollte ich jemals in die Verlegenheit kommen, ein transientes HF-Spektrum ermitteln zu m=C3=BCssen, dann geh' ich zu den HF-Leuten an der TU, die haben immerhin meine Facharbeit mit betreut und ich schau doch des =C3=B6fteren vorbei, wenn ich in der Gegend bin.

Wolfgang Draxinger

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Wolfgang Draxinger

Hallo Wolfgang,

Wir haben im Ultraschall das Paradebeispiel transienter Signale: Alle

50usec oder so zwei bis drei Pulse von je 100nsec Periodendauer. Die einzig senkrechte Methode, da drin nach Phasenstoerungen und dergleichen zu suchen, geht so (Ohne Haftung! Dabei kann was teures kaputt gehen):

Schnellen Begrenzer bauen und dann in den HP3585, einen der besten Analyzer, die es je gab. Aufdrehen, bis die Input Overload Lampe angeht und dann noch 10-15dB drauflegen. Das Ding schreit dabei wie am Spiess, aber es muss sein.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Hallo Wolfgang,

Wow, das klingt nach einem recht anspruchsvollen Projekt. Du wirst doch dann hoffentlich hier berichten? :-)

Gru=DF Michael

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Michael Kamper

Ja.

Wobei die bei den "großen" Oszis heute schon echte Wandler und nicht mehr CCD einbauen, es wird Silizium-Germanium Technik genutzt. Anders als volldigital sind die großen Speichertiefen nicht zu erreichen.

Ein weiterer sehr wichtiger Job des ASIC ist übrigens die Realisierung der Triggerlogik.

So ist es, und deshalb sind die fetten Oszis auch noch richtig teuer.

Ohne viel Geld in die Hand zu nehmen, lassen sich derartige SiGe High Speed Wandler nicht entwickeln.

Da es außerhalb der Messtechnik nur wenige Anwendungen gibt - insbesondere die Trigger Logik ist spezialisiert - halten die Hersteller den Daumen drauf, an einem Oszi ist halt deutlich mehr verdient als an 100 verkauften IC's.

"Das" Patent für einen schnellen Wandler wird es in dem Fall nicht geben, es dürfte einfach KnowHow beim IC-Design sein.

Zum DPO und der Patent-Saga: Das ist im Grunde eine Zählermatrix (Zeile der Matix = X-Position = Zeit, Spalte = Y-Position = Amplitude, Zählimpuls beim Anwählen), der Zählerstand wird als Farbe codiert.

Nur wird TEK die nicht _wirksam_ (*) patentiert haben könnnen, da gab es prior art. Ich weiß das sehr genau ;-)

Warum: Guckst Du DE4015604C2, findest Du Patent von mir ;-) Damals hat von DPO niemand geredet, ist ergo sicher prior.

Ist aber damals ausgelaufen, es war für andere Dinge gedacht und irgendwann gingen die Gebühren zu sehr hoch. Es war die Zeit, als damals wegen den Finanz-Drecksäcken Technologie plötzlich nichts mehr zählte und nur noch Kohle in Ostimmobilien floß, die heute keiner mehr braucht :-( Das haben auch wir damals sehr übel zu spüren bekommen :-(

Gruß Oliver

P.s.: (*) Das US Office erteilt natürlich beliebige Ablassbriefe. Nur nützen die dann im Zweifelsfall nicht wirklich, ergo hat z.B. LeCroy vergleichbare Modi.

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
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Oliver Bartels

So? Ich h=C3=A4tte jetzt nicht gedacht, dass die so kompliziert w=C3=A4= re. Ich h=C3=A4tte eher gedacht, dass der Eingangsverst=C3=A4rker nach dem Wandler der problematischte Teil w=C3=A4re.

Leider. Die Materialkosten sind es sicher nicht. Aber da solche Dinger halt meistens nur von finanzstarken Leuten gebraucht werden kosten die Dinger Mondpreise. Die k=C3=B6nnte man aber IMHO bei gleicher Qualit=C3=A4t f=C3=BCr 1/3 des Preises verkaufen.

*an Kurzstrecken-RADAR und LASER-3D-Scanner denk*...

Und IMHO Erfindungsh=C3=B6he geht gegen 0. Als ich mir =C3=BCberlegt ha= be, wie ich DPO realisieren w=C3=BCrde h=C3=A4tte ich das so angegangen:

2 Spalten schneller RAM die alternierend beschrieben/ausgelesen werden. Der Wandler sampelt im Hintergrund flei=C3=9Fig und die der Amplitude entsprechende Stelle in der Spalte inkrementiert. Nach einer gewissen Zeit T wird auf die andere RAM-Spalte umgeschaltet, die eben noch beschriebene an die aktuelle Spalte im Bild kopiert, w=C3=A4hrend der Wandler schon die n=C3=A4chste Spalte "beleuchtet". Hat mich ca. 1h gekostet mir das zu =C3=BCberlegen und mit einem kleinen Proggi zu simulieren. Im Hintergrund l=C3=A4uft dann noch ein "langsamer" Decay, der das Bild "verblassen" l=C3=A4sst.

Wolfgang Draxinger

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Wolfgang Draxinger

Hallo Chris,

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Sehr interessant. Ebenfalls interessant ist Figure 11, wo man sehr schoen sehen kann, dass die Effective Number of Bits (ENOB) selbst bei

8GHz Konvertern schon bei einigen hundert MHz stark abfaellt. Das kann gegenueber analogen Scopes erhebliche Einbussen und auch manche Fehldiagnose bedeuten.
--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Hier wird es erzaehlt:

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(Zweiter Google-hit wenn man sucht nach agilent DSO CMOS ADC )

Chris

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Chris Jones

Das analoge Echtzeitscope möchte ich sehen, das da auch nur annähernd mithält.

Selbst das Tek 7104, das einen mit dauernder Strahlabschaltung nervt um die

50.000-DM-Bildröhre zu retten, ist bei 1 GHz schon 3 dB runter. Viel schnelleres ist nicht gebaut worden.

Da ist schon eher das Most Significand Bit in Gefahr als das LSB.

Gruß, Gerhard

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Gerhard Hoffmann

Naja, das kann man so allgemein nicht sagen.

Fakt ist natürlich, da hast Du Recht, dass die Bandbreitenangabe bei _guten_ Oszis im allgemeinen knapp unterhalb der 3dB Grenze liegt und typisch der analoge Eingangsverstärker beim doppelten der Bandbreitenangabe noch etwas rausbringt.

Damit ist Faktor 2.5 bei der Sample Rate ganz sicher zu wenig, hingegen würde Faktor 4 dem Hern Nyquist wesentlich besser gerecht werden, aber beim doppelten eben nur knapp.

Faktor 8 ist schön, Faktor 16 sicher nicht mehr notwendig, wenn die Interpolation etwas taugt. Denn Frequenzanteile abtasten, die analog nicht mehr durchkommen, bringt keinen Gewinn in der Zeitauflösung.

Und genau das ist der Punkt: Ein Signal, auch Single Shot, ist durch eine hinreichend genaue Abtastung im Rahmen des 1. Nyquist- Kriteriums bis zur entsprechenden Bandbreite _vollständig_ beschrieben.

Das heißt allerdings nicht, dass das dargestellte Bild der Signalform korrekt ist, wenn man einfach die Abtastpunkte durch Linien miteinander verbindet. Denn das Signal ist bandbegrenzt und damit muss sin x/x interpoliert werden, was viel Rechenaufwand bedeutet. Den kann man entweder ausführen oder durch noch mehr Abtastpunkte zu umgehen versuchen.

Beim LeCroy sieht man das bei sehr schnellen Signalen sehr schön, wenn man den Filter aktiviert oder nicht, es entstehen unnatürliche Zacken ohne Filter oder eben mit Filter die korrekte Darstellung.

Und again: Der sin x/xFilter ist kein Voodoo, sondern mathematisch Muss, sonst ist die Bilddarstellung einfach nicht korrekt.

Gruß Oliver

--
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Oliver Bartels

"Oliver Bartels" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@4ax.com...

Das ist die Theorie, die Praxis sieht so aus, das der Benutzer dann nicht mehr weiss, was der Filter alles weggeschnitten hat, ob das Signal ein Sinus oder ein Rechteck war. Bei 10 oder 16 facher Samplerate im Vergleich zur Signalhauptfrequenz sind aber genug Oberwellen (auch gedaempfte wie beim 20MHz Analogscope das ein 20MHz Rechteck anzeigt) mit drin, um noch erkennen zu koennen, was sich mit dem Signal tut. Daher waren die Tek210/220 so erfolgreich. Und daher waren die aelteren Digitalscopes (20MHz Bandbreite bei 20Msps oder so) unzureichend. Wenn nun HP wieder seine Zahlen anhuebscht, damit sie gegen Tek zumindest werbetechnisch anstinken koennen, weil sie es technisch nicht schaffen, dann darf man ruhig darauf hinweisen.

Es gibt aber sogar fuer sampling scopes einen Anwendungzweck, insofern ist ein das 1GHz Scope mit 100Msps nicht zwecklos.

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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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MaWin

Hallo Gerhard,

schnelleres

Doch bei einigen hundert MHz zeigt es auch noch das kleinste "Gekrissel" auf dem Signal an. Als ein Kunde auf dringendes Anraten ein Tek 2465 besorgte, konnten wir ploetzlich das Phasenrauschen von Laserdioden sehen. Das war, als haette einer das Fernlicht eingeschaltet. Und dann brach mir natuerlich prompt die Delayed-Trigger Kupplung da drin ab. Driss. Ist aber inzwischen repariert.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

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