Tüm modern osiloskoplar, kullanıcıya bir sinyali sayısal olarak örnekleyen, depolayan ve görüntüleyen sayısal depolama osiloskopları (DSO) olarak kategorize edilir - ancak bunu gerçekleştirme tekniği birbirlerine göre değişiklik gösterir. Muhtemelen duymuş olduğunuz iki farklı kategori olan gerçek zamanlı ve örnekleme osiloskoplar her biri belirli uygulamalar için avantajlara sahiptir. Bu iki araç arasındaki farkları anlamak, kullanım alanınız için hangisinin doğru olduğunu belirlemenize yardımcı olabilir.
Benzer isimler, farklı yöntemler.
İlk olarak, bu araçları tanımlamak için yıllar içinde gelişen bazı terimleri açıklığa kavuşturalım:
- Gerçek zamanlı bir osiloskop, adından da anlaşılacağı gibi, gelen bir sinyali doğru bir şekilde yakalamak ve görüntülemek için yeterince hızlı örnekleme yaparak girişi gerçek zamanlı olarak sayısallaştırır. Ekrandaki her veri noktası, önceki noktadan hemen sonra örneklenmiştir. Bu cihazlara bazen tek bir alımla sürekli bir sinyal yakalama yeteneklerine bağlı olarak tek edinim osiloskop denir. Bu, piyasadaki en yaygın türdür.
- Bir örnekleme osiloskobu veya Dijital İletişim Analizörü (DCA), bir sinyali örneklemek ve görüntülemek için farklı bir yöntem kullanır ve bir zaman penceresinde "taratılan" birçok geçiş boyunca tetikleyici başına tek bir değeri sayısallaştırır. Bu çalışma şekli her yinelemeye küçük, sabit bir gecikme eklenerek yapılır. Bu osiloskoplara bundan dolayı eşdeğer zamanlı örnekleme osiloskopları adı verilir. Ancak her iki ad da bazı karışıklıklara yol açabilir: tüm sayısal osiloskoplar örneklemeyi bir şekilde kullanır ve bazı gerçek zamanlı kapsamlar "rastgele eşdeğer zamanlı örnekleme" adı verilen bir mod içerebilir. Keysight'ta, örnekleme osiloskopları veri merkezlerinde ve kablolu telekomünikasyon sistemlerinde kullanılan yüksek hızlı dijital sinyalleri karakterize etmedeki gücünü vurgulamak için dijital iletişim analizörleri olarak tanımlıyoruz.
Bu iki osiloskop türü arasındaki farkı anlamaya yardımcı olacak bir karşılaştırma yapabiliriz. Diyelim ki bir bisiklet tekerleğinin dönüşünü kaydetmek ve tekerleğin tam dönüşünü bir derecelik artışlarla yakalamak istiyoruz. Buna yaklaşmanın bir yolu, tek bir dönüş süresi içinde 360° görüntü yakalamak için yeterince hızlı olan çok yüksek kare hızına sahip bir video kamera kullanmak olacaktır. Bu yöntemi kullanarak, tekerleğin tek bir kez döndüğünü gördükten sonra tüm benzersiz açısal konumları yakalayabilirsiniz.
Alternatif olarak, bir video kamera yerine, aynı anda yalnızca tek bir fotoğraf çekebilen bir kameranız olduğunu varsayalım. Bununla birlikte, bu kamera bir sinyal verildikten sonra belirli bir süre sonra bir görüntü yakalamak üzere programlanabilir. Tekerlek 0° C'de her olduğunda kameraya bir sinyal verildiğini varsayarsak, kamerayı 1°'de fotoğraf çekecek şekilde programlayabilirsiniz. Bir sonraki dönüşte 2°, ardından 3° vb. hızlarda fotoğraf çekebilirsiniz. 360° görüntüler çekildikten sonra, tüm dönüşün bir animasyonunu oluşturmak için birlikte sıralanabilirler.
Bu benzetmede, video kamera gerçek zamanlı bir osiloskop gibidir ve tek kareli kamera bir örnekleme osiloskobu gibidir. Tutarlı, tekrarlanan bir sinyal - dönen bir tekerlek gibi - örnekleme osiloskobunun için mutlaka gereklidir. Tekrarlanmayan bir sinyal - hızı veya yönü rastgele değiştiren bir tekerlek gibi - gerçek zamanlı bir osiloskoba ihtiyaç duyulacak yerdir.
Tam bir animasyon yakalamak, tek bir döndürme boyunca bir video kamera ile gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilebilir veya birden fazla döndürme sırasında çekilen birçok tek görüntü yakalamasından bir araya getirilebilir.
Gerçek Zamanlı Osiloskoplar ve Örnekleme Osiloskopları Arasındakı Bazı Temel Farklılıklar Nelerdİr?
- Dalga Formlarını Görüntüleme
Gerçek zamanlı bir osiloskop, yakaladığı sinyalden bağımsız ve daha hızlı olan dahili bir örnek saati kullanır ve bu da veri yakalamaya ne zaman başlayacağını belirlemek için giriş sinyalini değerlendirme konusunda güçlü bir yetenek sağlar. Tetikleme, belirli bir voltaj düzeyi veya desen gibi rasgele ölçütlere dayanabileceğinden daha fazla hata ayıklama esnekliği sağlar. Bu aynı zamanda tetikleyici öncesi örneklerin toplanmasına izin verir ve sporadik bir olaydan önce ve sonra davranış hakkında fikir verir.
Gerçek zamanlı bir osiloskop dahili bir örnek saati kullanır ve tetikleyici sinyalden önce ve sonra örneklenen verileri depolar.
Örnekleme osiloskopları, örneklemelerini verilerle senkronize olarak gerçekleştirir ve erişilebilir (explicit) veya veriden çıkartılabilecek (recovered) bir saat sinyali gerektirir. Erişilebilir saatler, veri sinyalinin yanında ve sinyalinden ayrı olarak sağlanır (I2C veri yolundaki SCL sinyali gibi). Alternatif olarak, veri sinyalinin kendisinden, ayrı bir cihaz veya örnekleme kapsamındaki bir alt sistem tarafından gerçekleştirilen veridan saat oluşturma (clock recovery)” adı verilen bir işlemle bir saat sinyali elde edilebilir. Bir dalga formunu yakalamak için, örnekleme osiloskopları yinelenen bir desene ihtiyacı duyar, çünkü veri yakalama birden fazla geçiş üzerinden yapılır. Saat sinyalinden türetilen bir desen tetikleyicisi, bir örneğim alındığı bir tetikleme noktası sağlar. Her desen tetikleyicisinde, yinelemeli desen tetikleyicisinden biraz daha uzakta olan bir örnek noktasında yeni bir örnek alınır. Örnekleme osiloskobu daha sonra elde edilen örnekleri kullanarak dalga formunu yeniden yapılandırır.
Tekrarlanan bir dalga formu, bir örnekleme osiloskobunda birden fazla tarama alarak ve bir numunenin alındığı zamanı kademeli olarak geciktirerek görüntülenebilir.
- Göz Diyagramları (Eye Diagram) Oluşturma
Göz diyagramları, yüksek hızlı elektrikli ve optik veri yollarının sinyal bütünlüğünü değerlendirmede önemli bir araçtır. Gerçek zamanlı bir osiloskop, çok adımlı bir işlemle "gerçek zamanlı göz diyagramları oluşturabilir:
Osiloskop, olası her sembol geçişinin birçok örneğini yakalamak için yeterince uzun bir kaydı örneklemektedir.
Her sembolün sınırları, harici olarak sağlanan bir saat kullanılarak veya veridan saat oluşturma yoluyla belirlenir.
Osiloskop, veri yolu geçişlerinin görsel bir temsilini sağlamak için yakalanan geçişleri üst üste çizer ve alıcının doğru bir şekilde yorumlayabileceği verici sinyali hakkında bilgi sunmuş olur.
Gerçek zamanlı bir osiloskop, gürültü ve seğirme (jitter) gibi veri yolu özellikleri hakkında fikir veren "gerçek zamanlı göz diyagramı" oluşturabilir.
Dalga formu yakalamaları gibi, bir örnekleme osiloskobunda göz diyagramlarının oluşturulması da çok geçişli bir örnekleme metodolojisi ile mümkün kılınır – ancak bir desen tetikleyicisi yerine, göz diyagramları saat sinyalini (erişilebilir veya veri hattında elde edilen ) tetikleyici olarak kullanır. Her saat tetikleyicisinde, her yinelemede artımlı olarak artırılan belirli bir gecikmeden sonra bir örnek alınır. Bu işlem, görsel göz diyagramını oluşturmak için her örnek nokta için birden çok kez tekrarlanır.
Bir örnekleme osiloskobu, belirli bir süre içinde birden fazla noktada örnekleme yaparak ve sembol geçişlerinin her kombinasyonunu yakalayarak bir göz diyagramı oluşturabilir.
- Bant Genişliği ve Çözünürlük
Hem gerçek zamanlı hem de örnekleme osiloskopları, 100 GHz'in üzerindeki bant genişliklerinde mevcuttur ve en yeni yüksek hızlı dijital uygulamalarla kullanıma olanak tanır. Örnekleme osiloskopları birkaç periyotta örnekleme lüksüne sahip olduklarından, genellikle 14 bit'e kadar daha düşük örnekleme hızına ve daha yüksek dikey çözünürlüğe sahip bir ADC kullanabilirler. Öte yandan, gerçek zamanlı osiloskoplar, sinyali gerçek zamanlı olarak doğru bir şekilde yakalamak için belirtilen bant genişliğinden çok daha hızlı bir örnekleme hızına sahip bir ADC gerektirir ve dikey çözünürlükten ödün verir.
Gerçek zamanlı osiloskoplar normalde 4 ila 8 kalıcı olarak monte edilmiş elektronik giriş kanalına sahiptir. Tersine, örnekleme osiloskopları elektriksel, optik ve TDR kanallarının kombinasyonuna sahip olabilir. Keysight, farklı kombinasyon konfigürasyonuna sahip DCA-M bağımsız mini DCA'yı ve hassas optik, elektriksel ve zaman bölgesi yansıma/iletim (TDR/TDT) ölçümleri gerçekleştiren çeşitli eklenti modüllerine sahip DCA-X geniş bant genişlikli örnekleme osiloskop platformunu sunar.
Keysight N1000A DCA-X anabilgisayarı, uygulamaya uygun modüllerle yapılandırılabilen 4 yuvaya sahiptir.
Uygulamam İçin Hangi Tip Osiloskop Uygundur?
Gerçek zamanlı osiloskoplar ve örnekleme osiloskopları, göz diyagramlarının oluşturulması, histogramların kullanımı ve seğirmenin ölçülmesi de dahil olmak üzere birçok yeteneklerinde örtüşmektedir. İkisi arasındaki en büyük fark, gerçek zamanlı osiloskobun tekrarlanmayan bir sinyali yakalama veya veri sinyalinin kendisini tetikleme yeteneğidir ve bu özellik gerçek zamanlı osiloskobu bir sinyalin davranışında hata ayıklamak için çok daha uygun hale getirir. Bu, özellikle karmaşık tetikleyici koşullarının tanımlanmasını gerektiren aralıklı bir sorunu gidermeye çalışırken gerçekleşir.
Gerçek zamanlı osiloskopun örnekleme osiloskobuna göre ek bir avantajı, birçok protokol ve standardın kodunu çözme ve test etme konusundaki kapsamlı desteğidir. Keysight'ın Infiniium gerçek zamanlı osiloskop serisi, en yeni nesil USB, DDR ve PCI Express dahil olmak üzere günümüzün endüstri açısından kritik iletişim protokollerinin çoğunun kodunu çözmek, hata ayıklamak ve uyumluluğu test etmek için yazılımla birlikte sunulur.
Örnekleme osiloskopları, en zorlu gürültü ve seğirme gereksinimlerine sahip kullanım durumlarında gerçek güçlerini gösterir. Örnekleme osiloskopları tarafından sunulan önemli bir uygulama, performans ve fiyat kombinasyonunun dijital iletişim analizörünü ideal bir çözüm haline getirdiği optik alıcı-verici üretim testidir.
Her iki osiloskop türü de bugün belirli bir uygulamanın gereksinimlerine hizmet etse de, gerçek zamanlı bir osiloskop genellikle daha fazla hata ayıklama yeteneği sağlayacağından, daha fazla endüstri standardını destekleyeceğinden ve daha geniş bir uygulamaya özgü yazılım paketleri kümesi içereceğinden gelecekteki gereksinimlerinizi de değerlendirmek istediğinizde daha doğru bir seçim olabilir.
Keysight'ın gerçek zamanlı osiloskop ve dijital iletişim analizörleri portföyü hakkında daha fazla bilgi edinin.
