Blog

Sep 01, 2023

Das Oszilloskop erreicht eine analoge Bandbreite von 110 GHz bei geringem Rauschen

Keysight hat das angeblich schnellste Oszilloskop der Welt vorgestellt.

Keysight hat das angeblich schnellste Oszilloskop der Welt vorgestellt, das mit 256 Gsample/s bei Signalen bis zu 110 GHz arbeitet. Es gibt außerdem an, dass das Rauschen und der Jitter besser sind als bei allen früheren schnellen Oszilloskopen.

Die sogenannte Infiniium UXR-Serie richtet sich an Entwickler von seriellen Hochgeschwindigkeitsverbindungen und elektrooptischen Schnittstellen – zum Beispiel DDR, USB, PCIe, PAM4, 5G-Kommunikation, Radar und Satellitenkommunikation.

Die entscheidenden Front-End-Chips werden im unternehmenseigenen 350-GHz-Indiumphosphid-Verfahren hergestellt – insgesamt wurden sechs neue Chips für die UXR-Oszilloskope hergestellt, sagte Brig Asay, Leiter der Oszilloskope bei Keysight, gegenüber Electronics Weekly. „Es gibt eine Menge Technologie und eine ganze Reihe von Verpackungen, die alle dazu dienen, das Signal zu schützen und es makellos zu halten“, sagte er.

110 GHz (und bis zu 40 GHz) pro Kanal-Frontend. „Wir verwenden fortschrittliche Faraday-Käfig-Technologie, um Geräusche an jeder Komponente zu minimieren“, sagte Keysight.

Zu diesen Chips gehören:

Früher, so Keysight, konnte die Oszilloskop-Hardware ohne Frequenzverschachtelung keine 40 GHz oder mehr unterstützen. „Für den UXR haben wir maßgeschneiderte Hardware entwickelt, die es uns ermöglicht, diesen Prozess zu vermeiden, indem wir das Signal mit der richtigen Geschwindigkeit abtasten.“

Lärm

Laut Asay beträgt das Grundrauschen etwa die Hälfte eines vorhandenen High-End-Oszilloskops. „Nehmen Sie ein Oszilloskop mit einer Bandbreite von 33 GHz, beispielsweise unseres mit 50 mV/div, und Sie erhalten Rauschen bei 2,25 mVrms“, sagte er. „Mit diesem neuen Oszilloskop erreicht man bei denselben Einstellungen etwa 1,1 mVrms.“

Nervosität

Und zum Jitter sagte er: „Normalerweise waren 150 fs das Beste, und dieses Oszilloskop erreicht 15 fs. Die Anpassung der Pfadlänge ist ein wichtiger Teil der Geschichte. Früher konnten wir die Pfadlänge nicht anpassen, jetzt lässt die Verarbeitung dies zu.“ – Das Kalibrieren von Pfadlängen ist eine der Aufgaben, die dem benutzerdefinierten Steuerungs-Asic zugewiesen sind, das für UXR-Bereiche erstellt wurde.

Zu dieser Verarbeitung kommt ein komplett neu gestaltetes Taktsystem hinzu. „Von Probe zu Probe ist es wirklich gut abgestimmt – kein anderer Oszilloskop kommt dem nahe“, sagte Asay und fügte hinzu: „ENOB ist auch besser als alles andere auf dem Markt, egal was passiert.“ – Das Unternehmen hat einen ENOB-Wert von „bis zu 6,8“ veröffentlicht.

Bei Vierkanalversionen gibt es laut Keysight weniger als 35 fsrms an intrinsischem Jitter zwischen den Kanälen.

Aufgrund dieses geringen Rausch- und Jitterniveaus werden die „Augen“-Diagramme serieller Daten weniger vom Instrument beeinflusst und laut Keysight sind die Augendiagramme dadurch deutlich offener und echte Margen und Leistung können bestimmt werden.

Was Augendiagramme betrifft, behauptet Asay eine hohe Aktualisierungsrate – eine Million Augen pro Sekunde in 10 Msample Speicher.

Für diejenigen, die nicht die volle Geschwindigkeit benötigen und Geld sparen möchten, gibt es Versionen des UXR mit analogen Bandbreiten bis hinunter zu 13 GHz. Signale werden mit 256 Gsample/s pro Kanal bei 40- bis 110-GHz-Modellen und (Frontend-Foto rechts) mit 128 Gsample/s pro Kanal bei 13- bis 33-GHz-Modellen erfasst.

Und der installierte Speicher kann bis zu 2Gsample variiert werden.

Zu den weiteren Optionen gehören: Vier- und Zweikanalversionen mit entweder 1,0-mm- oder 1,85-mm-Eingangsanschlüssen sowie ein Plug-in-Selbstkalibrierungsmodul, das einen Schrittgenerator enthält, der auf das US-amerikanische National Institute of Standards rückführbar ist

„Ermöglicht eine Kalibrierung in Werksqualität vor Ort und unter Ihren Umgebungsbedingungen und gewährleistet eine kontinuierliche Messgenauigkeit, während gleichzeitig die Notwendigkeit, das Gerät außer Betrieb zu nehmen, reduziert wird“, so das Unternehmen.

Für optische Systeme, die mit schnellen Schnittstellen wie PAM4 und kohärenten 400G-, 600G- und Tbit/s-Verbindungen arbeiten, hat das Unternehmen einen optischen Modulationsanalysator (OMA) um ein UXR-Oszilloskop herum gebaut – unter der Bezeichnung N4391B optischer Modulationsanalysator – und einen eingeführt Arbiträrer Wellenformgenerator mit 120 Gsample/s namens M8194A – der Formate wie 64 Gbaud 64QAM (Quadratur-Amplitudenmodulation) erstellen kann.

„Serielle und optische Hochgeschwindigkeitstechnologien verschieben ständig die Geschwindigkeits- und Leistungsgrenzen, da sich die Entwicklung von Terabit- und seriellen Technologien der 5. Generation beschleunigt“, sagte Dave Cipriani, Vizepräsident des Photonikzentrums von Keysight. „Die erweiterte UXR-Oszilloskopserie, der UXR-basierte OMA und das schnellste AWG von Keysight bieten Hochgeschwindigkeitsdesignern gemeinsam eine beispiellose End-to-End-Lösung, um ihre Technologieentwicklung heute schnell voranzutreiben und gleichzeitig Investitionsschutz für die Zukunft zu bieten.“