Sampling-Oszilloskope

Sampling-Oszilloskop vs. Echtzeit-Oszilloskop

Beim Sampling-Vorgang eines Oszilloskops unterscheidet man zwischen Echtzeit-Sampling (Real-Time-Sampling, Native-Sampling) und periodischem Sampling (Repetitive-Sampling, ETS/Equivalent Time Sampling).

Beim Echtzeit-Sampling klassischer Oszilloskope ist das Gerät mit einer ausreichenden Abtastrate ausgelegt, um ein transientes, nicht wiederkehrendes Signal mit der spezifizierten Analog-Bandbreite des Gerätes zu erfassen. Die vollständige Abtastung erfolgt während einer einzigen Signalperiode. Die Signal-Samples werden zu einem Signalzug verbunden/interpoliert, um am Bildschirm nicht eine Anreihung von Punkten, sondern einen durchgehenden Signalzug darzustellen.

Beim periodischen Sampling werden Samples aus mehreren aufeinanderfolgenden Perioden genommen. Die Abtastrate kann dabei geringer als die Signalfrequenz sein. Das Oszilloskop sammelt nach einem Trigger-Ereignis so viele Samples wie möglich und bei nachfolgenden Trigger-Ereignissen dann weitere. Da der Abtasttakt des Oszilloskops unabhängig vom Trigger-Ereignis ist, hat jeder Trigger einen zufälligen Zeitversatz gegenüber dem Takt des Oszilloskops. Das Oszilloskop misst diesen Offset und zeigt die Samples zu den richtigen Zeiten an. Nach einer großen Anzahl von Trigger-Ereignissen verfügt das Oszilloskop so über genügend Samples, um das Signal mit der gewünschten Zeitauflösung darzustellen. Das Verfahren kann nur für sich wiederholende (repetitive) Signale verwendet werden, also solche, die von einem Trigger-Ereignis zum nächsten wenig variieren.

Beim sequentiellen Sampling (Sequential-Equivalent-Time-Sampling) wird bei jeder Triggerung nur ein Abtastpunkt erfasst. Dieser verschiebt sich von Periode zu Periode etwas. Ist die Anzahl der erfassten Werte groß genug, lässt sich so das Signal rekonstruieren.

Vorteile von Sampling-Oszilloskopen mit Sequential-Equivalent-Time-Sampling

  • Höhere Auflösung und Genauigkeit.
  • Einsatz zum Erfassen sich wiederholender Signale, wie sie zum Beispiel bei seriellen Hochgeschwindigkeitsbussen, Charakterisierung von Schaltungsbausteinen, Timing-Analysen, in Telekommunikationsdiensten und Fertigung.
  • Geringere Echtzeit-Sample-Rate, dafür höhere A/D-Wandler-Auflösungen und geringeres Grundrauschen.
  • Dadurch größere Bandbreite für geringeres Budget und geringere Eigenschwankungen (Intrinsic Jitter).
  • Geeignet für Augendiagramm und Masken-Grenzwert-Test sowie den Einsatz für TDR/TDT-Messungen.