Auteur : Boris Adlung, RIGOL Technologies Europe
Lors de l'équipement d'un laboratoire de développement, la question de l'équipement de test approprié se pose souvent, ainsi que la question classique de savoir s'il faut acheter un analyseur de spectre ou un oscilloscope et l'utiliser dans le projet de développement. D'une part, une analyse dans le domaine temporel est indispensable, puisqu'elle est nécessaire pour de nombreuses tâches. Cependant, la fréquence et la bande passante souhaitées sont souvent dans une plage si élevée qu'un oscilloscope conventionnel seul n'est pas suffisant. D'autre part, les composantes du signal et la réponse de certaines composantes ne peuvent être réellement visualisées que dans le domaine fréquentiel. L'inconvénient à cet égard est que l'analyse élémentaire dans le domaine temporel ne peut être effectuée que jusqu'à un certain point. De nombreux ingénieurs de développement résolvent ce dilemme en achetant les deux appareils, ce qui nécessite plus d'espace et augmente les coûts. D'une part, il est beaucoup plus difficile d'effectuer la synchronisation des résultats de mesure des deux dispositifs de mesure, ce qui est souvent absolument nécessaire pour obtenir des mesures dans le domaine temporel et fréquentiel à un instant donné.
Le nouvel oscilloscope hautes performances de la série DS70000 de RIGOL offre une solution optimale pour diverses applications, en particulier la R&D. Cette série fournit le premier appareil appartenant à la série StationMax et est disponible en deux versions avec quatre canaux analogiques et des bandes passantes jusqu'à 3 GHz ou jusqu'à 5 GHz. Une bande passante de 5 GHz peut être obtenue avec un maximum de deux canaux et lorsque les quatre canaux sont utilisés, il y a toujours une bande passante de 4 GHz avec une fréquence d'échantillonnage maximale de 10 GS/s et une profondeur de mémoire de 1 Gpts par canal. Cette classe d'appareils est basée sur la plate-forme UltraVision III récemment améliorée, incorporant le chipset ASIC développé et étendu par RIGOL, capable d'un taux d'échantillonnage en temps réel jusqu'à 20 GS/s. Avec cet appareil, il est possible d'enregistrer jusqu'à 2 millions de trames de signal et de les reproduire pour une analyse plus détaillée.
Le chipset ASIC intégré à l'oscilloscope se compose de deux puces. Le Beta-Phoenics est installé comme un frontal analogique par canal et combine différentes fonctionnalités telles qu'une bande passante à haute stabilité, une amplification linéaire et la mise en œuvre d'impédances d'entrée de 1 MΩ (jusqu'à 500 MHz) et 50 Ω. De plus, cette puce contient une protection très rapide contre les surtensions qui réagit dans la plage µs. Le deuxième ASIC est installé avant le convertisseur A/N (ADC) et contient, entre autres, un processeur de signal numérique (DSP). La tâche principale est le traitement du signal dans l'oscilloscope et la numérisation rapide des différents trajets du signal ainsi que la stabilisation de l'amplitude du signal, par exemple, pour obtenir le rapport signal/bruit le plus élevé possible. Le matériel et le logiciel du DS70000 sont conçus de manière à pouvoir être dotés de fonctions supplémentaires à l'avenir ; par exemple, des interfaces pour les mesures TDR ultérieures ou l'interface SFP+ haut débit déjà intégrée à cet appareil. La mémoire interne et les processeurs sont également conçus de manière à ce que cet appareil puisse être étendu, par exemple, avec des fonctions de décodage supplémentaires qui sont encore en cours de développement. La zone d'écran, composée d'un écran tactile de 15,6 pouces et d'un écran opérateur de 3,5 pouces, peut être déplacée dans la position souhaitée avec un angle d'inclinaison automatiquement réglable si nécessaire. L'écran principal peut être divisé en plusieurs écrans si différentes fonctions doivent être exécutées en même temps. Les résultats des mesures respectives sont affichés sur le côté afin de ne pas affecter l'affichage de la mesure.
La nouvelle plate-forme UltraVision III offre une mémoire très profonde allant jusqu'à 2 gigapoints. Cela signifie qu'avec une fréquence d'échantillonnage de 20 GS/s, par exemple, une plage de 100 ms jusqu'à une très petite valeur peut être analysée à l'aide de la fonction de zoom. Bien que la plage de temps pour cette bande passante soit très élevée, même les plus petites composantes du signal peuvent être représentées dans le temps avec un haut degré de précision à une fréquence allant jusqu'à 5 GHz, par exemple pour mesurer les interférences ou d'autres effets indésirables (voir Figure 1). Étant donné que la vitesse de mesure joue un rôle important, en particulier avec des signaux sporadiques, cette série d'appareils peut également être utilisée pour mesurer les interférences sporadiques car l'oscilloscope atteint une vitesse de déclenchement très rapide de 1 million de formes d'onde/s. Ceci permet de réduire significativement le temps de mesure pour enregistrer un signal parasite de ce type. Les changements de signal sporadiques peuvent être déclenchés et visualisés à l'aide des options de déclenchement intégrées polyvalentes.
Cet appareil propose également deux types de FFT pour permettre une analyse efficace du spectre. Une variante consiste à convertir le signal temporel jusqu'à 65.535 10.000 échantillons. La deuxième variante la plus répandue applique un calcul FFT nettement plus rapide avec jusqu'à XNUMX XNUMX FFT/s. A cette vitesse, l'analyse spectrale peut être réalisée en temps réel avec tous ses avantages. Par conséquent, l'appareil est la solution optimale pour les tâches de mesure complexes dans le domaine temporel ainsi que dans le domaine fréquentiel. De plus, la mesure en temps réel vous permet de tirer parti de l'analyse spectrale basée sur le balayage. Par exemple, avec ce type d'analyse, il n'y a pas de temps mort et davantage d'informations de signal peuvent être mesurées et affichées. Cela signifie que d'autres tests, tels que la mesure de fuite, peuvent être effectués avec ou sans persistance et avec des informations complètes sur le signal sur la bande passante définie (voir Figure 2). En ce sens, chaque signal peut être analysé simultanément en termes de temps et de fréquence. Le grand écran tactile de 15,6 pouces peut être divisé afin que différentes mesures puissent être effectuées en même temps et que des écarts indésirables de toutes sortes puissent être détectés.
En option, vous pouvez utiliser une fonction très puissante avec le diagramme de l'œil en temps réel pour l'analyse numérique du signal. Cela permet de mesurer des vitesses de transmission de données très rapides. Ce flux binaire est superposé de manière synchrone avec quelques milliers d'images, créant un graphique qui ressemble à un œil. Selon la fermeture horizontale et/ou verticale de l'œil, il s'agit d'un critère de qualité important pour la transmission des données (voir Figure 3).
Le diagramme de l'œil en temps réel convient non seulement à l'affichage de l'intégralité du flux de données, mais permet également de lire différents paramètres de test. Un exemple est le facteur Q, qui utilise une relation mathématique pour fournir des informations sur le taux d'erreur binaire (BER) de la transmission de données. Ici, en revanche, l'influence du bruit et les effets indésirables de la gigue deviennent visibles. D'autre part, des effets sporadiques sont également visibles si, par exemple, l'influence d'un transitoire affecte sévèrement le niveau du signal pendant une courte période, ce qui peut se produire en raison d'un changement d'alimentation. Cette représentation permet également de connaître la bande passante, qui est liée au temps de montée du diagramme de l'œil. Cependant, il convient de noter que la bande passante de la sonde utilisée est également visible. Dans ce cas, une sonde avec la bande passante élevée correspondante doit être utilisée, comme la nouvelle sonde RIGOL de la série PVA8000, afin de minimiser son influence sur la bande passante et donc sur le temps de montée et de descente du signal de données. La synchronisation décrite ci-dessus est un aspect important pour afficher le signal de données souhaité. Différents types de synchronisation sont proposés sur le DS70000, utilisables selon l'application ; par exemple, si un flux de données est synchronisé avec une PLL ou avec une horloge.
La gigue dans le signal de données peut également être influencée par les effets indésirables de la gigue sur le signal d'horloge utilisé. L'analyse de la gigue fournie sur l'oscilloscope peut être utilisée à cette fin. Une analyse détaillée de la gigue indique le degré d'influence de la gigue sur l'horloge affectée. Maintenant, il est important de savoir d'où vient cette influence et quelle est sa nature. D'une part, le bruit peut provoquer une gigue asymétrique ou aléatoire. Il est possible d'y remédier dans une certaine mesure en prenant les mesures appropriées. En revanche, une perturbation définie peut générer une gigue symétrique ou déterministe. Si cette symétrie et le signal d'interférence sont connus, l'influence sur le signal de données peut être éliminée. L'analyse de la gigue avec affichage des tendances et l'utilisation d'un histogramme, ainsi que l'affichage de la gigue dans le domaine fréquentiel, sont des outils appropriés pour classer et réduire rapidement la gigue. La tendance reflète à nouveau l'intégration des interférences de gigue. Si, par exemple, une tendance en dents de scie est visible, il est clair que la gigue varie comme une impulsion périodique et correspond à une gigue symétrique. Si la distribution de l'histogramme est ajoutée à cela, il est possible de voir plus de détails sur le signal. Connaître le signal interférant peut maintenant déconnecter ou mieux protéger l'horloge du signal interférant du point de vue de la conception. En plus de la représentation de la fréquence de gigue, la représentation fréquentielle du signal de données peut être affichée en même temps afin d'analyser les effets des fréquences d'interférence causées par la gigue. Une représentation détaillée du résultat de la gigue affiche des informations sur le type de gigue. Par exemple, la somme de la gigue ou la composante de gigue déterministe ou périodique est mesurée et affichée dans le tableau des résultats.
L'analyse de gigue décrite peut être réalisée en parallèle de la mesure du diagramme de l'oeil en temps réel. L'affichage simultané des deux applications en même temps vous permet d'analyser complètement le signal de données rapidement et facilement.
Le DS70000 offre également diverses options de déclenchement et de décodage pour les systèmes de bus tels que FlexRay, CAN-FD, LIN, I2C et bien d'autres, qui sont souvent utilisés dans l'industrie automobile en particulier. Surtout dans le cas de circuits plus complexes avec différents systèmes de bus, il est important de décoder plusieurs bus en même temps. Avec la série DS70000, jusqu'à quatre bus, même différents, peuvent être décodés simultanément. Le résultat peut être affiché dans un tableau d'événements, qui peut également être enregistré sous forme de fichier *.csv. Selon les paramètres de la mémoire, l'appareil peut enregistrer jusqu'à 2 millions d'intervalles de temps et les lire autant de fois que nécessaire sans perte de temps. Les signaux peuvent également être analysés et décodés ultérieurement.
L'oscilloscope offre la possibilité d'effectuer une mesure de pré-conformité de la couche physique, par exemple, USB2.0 HS ou Ethernet 10-/100-/ ou 1000BaseTX sur la base de la norme IEEE 802.3-2018. Divers tests peuvent être effectués tels que la valeur de crête ou la précision de l'amplitude de la tension de mode commun ou des mesures de temps telles que la réponse de gigue ou les effets d'atténuation. De cette manière, il est possible de vérifier si la transmission de données est conforme à la norme.
La résolution verticale de la série DS70000 peut être augmentée, ce qui est un outil d'analyse précieux en électronique de puissance afin de visualiser les moindres changements dans les courbes de courant et de tension. La résolution verticale peut aller jusqu'à 16 bits en fonction de la bande passante et de la fréquence d'échantillonnage. Cette résolution est également possible car le signal peut être affiché en haute résolution avec une résolution d'écran de 1920 x 1080 pixels (voir Figure 4). Étant donné que non seulement la représentation mais aussi la transmission des données des valeurs mesurées sont importantes, RIGOL a intégré différentes interfaces dans cette version de l'appareil, qui peut être utilisée via le Web avec un navigateur grâce à l'interface LAN. De plus, l'appareil offre une interface USB 3.0 et une interface optique SFP+ de 10 Go pour télécharger les données de l'appareil vers le PC à grande vitesse. Il intègre également une connectique HDMI si vous souhaitez connecter un écran plus grand pour une présentation.
En annonçant la série DS70000, RIGOL élargit également son catalogue d'accessoires avec la sonde différentielle active série PVA8000. La tête de cette sonde contient l'ASIC de l'étage d'entrée Y-Phoenics (gamme Phoenics) développé par la société elle-même. Les particularités de ce chipset sont ses caractéristiques de faible bruit et l'amplification très linéaire du signal, selon les versions, jusqu'à une fréquence maximale de 3,5 GHz, 5 GHz ou 7 GHz.De plus, le réglage de l'amplification du l'amplitude linéaire sur toute la gamme de fréquences est intégrée directement dans la puce, ce qui la rend beaucoup plus robuste contre les influences environnementales changeantes.
Avec la nouvelle série DS70000 et la tête de test de la série PVA8000, RIGOL offre une nouvelle dimension dans la technologie de mesure qui combine flexibilité et polyvalence avec les performances de la nouvelle plate-forme UltraVision III. Grâce à cette nouvelle technologie de mesure, RIGOL offre également un rapport prix/performance exceptionnel avec la haute qualité habituelle de RIGOL. Cette polyvalence permet à l'oscilloscope d'être utilisé dans de nombreuses applications industrielles, ainsi qu'en R&D et en formation.
