Quarze und Oszillatoren
Quarze und Oszillatoren Inverted-Mesa-Technik Ein Differenzausgang besitzt zwei entgegengesetzte Phasenausgänge. Bei einem normalen Einzelausgang bleiben Störungen in Richtung Ausgangsleitung bestehen. Bei zwei phasenverkehrten Ausgängen tritt eine Störung auf beiden entgegengesetzten Ausgangsleitungen auf. Sobald die zwei entgegengesetzten Signale wieder eins werden, besitzen die zwei gleichen Störsignale eine entgegengesetzte Phase und heben sich somit auf. Hauptmerkmal dieser Differenzausgangs-Oszillatoren ist ihr geringer Phasen-Jitter. Gibt es Schwankungen in der Frequenz, so funktioniert die Störunterdrückung nicht optimal. Aufgrund des geringen Phasen-Jitters wird Quarzoszillatoren der Vorzug gegenüber MEMS-Oszillatoren gegeben. Der jüngste Trend, den wir am Markt feststellen, ist der Einsatz von TCXOs mit CMOS-Ausgang in der Automobilindustrie. Zahlreiche Anwendungen aus dem Consumer-Bereich wie PLC (Power Line Communication) in Bordladegeräten, WiFi oder sogar hochauflösende Grafikkarten halten nun Einzug in die Automobilindustrie. Oft wird versucht, bei diesen Anwendungen zwecks einfacherer Taktgebung ebenfalls Quarze einzusetzen. Die ursprünglichen Produkte weisen eine Gesamtstabilität von +/-20 ppm oder weniger auf, die sich allerdings auf den Consumer-Temperaturbereich bezieht. Die Verwendung von diesen Quarzen in der Automobilbranche ist jedoch angesichts der großen Temperaturbereiche und der höheren Anforderungen hinsichtlich Alterung problematisch. Man kann davon ausgehen, dass sich dieser Trend der Applikationen in den kommenden Jahren fortsetzen wird. MEMS-Oszillatoren und Taktgebertrends Es ist nicht leicht, die Trends auf dem Markt für Taktgeber zu definieren. Der Großteil der Anfragen für Quarze lässt sich durch Anpassung der Spezifikationen decken. Andererseits waren einige Herausforderungen sehr spezifisch, wodurch die technologische Innovation erheblich vorangetrieben wurde. Heutzutage ist es sehr schwer, das optimal passende Produkt durch einfaches Blättern in einem Katalog oder durch Surfen im Internet zu finden. Die von Ihnen gewählten Komponenten könnten dabei weit über den notwendigen Spezifikationen liegen oder Ihre Anforderungen nicht erfüllen. Wenn Sie wissen wollen, welche Quarze für Sie optimal sind, fragen Sie lieber bei den Verkaufsabteilungen der Hersteller oder bei einem Design- In-Distributor nach. Im Bereich der MEMS-Oszillatoren hat es in den letzten zehn Jahren große Technologiesprünge gegeben. Diese Oszillatoren, die Silikon-MEMS als Frequenzquelle verwenden, zeigten früher Schwächen bei der Stabilität. Die Temperaturkompensations-Funktion hat nun aber eine erhebliche Verbesserung herbeigeführt. In manchen Fällen sind diese inzwischen robuster bzw. genauer als Quarze. Derzeit sieht es allerdings nicht so aus, als würden MEMS- Oszillatoren die Funktionen der Quarze komplett übernehmen. Ein großer Nachteil von MEMS ist ihr bauartbedingtes schlechteres Phasenrauschen. Es wird bei diesen Oszillatoren zwar eine Verbesserung ihrer generellen Spezifikationen mithilfe des integrierten ICs erreicht, diese Lösung kann jedoch wenig zur Verringerung des Phasenrauschens beitragen. Außerdem gibt es aktuell dafür nur wenige Hersteller, und der Markt hat noch nicht ausreichende Erfahrungen mit dem Einsatz von MEMS- Oszillatoren. Ob bei Quarzen oder MEMS: Die Miniaturisierung schreitet bei den präzisen Taktgebern ständig voran, während gleichzeitig ihre Funktionsvielfalt wächst. Setzt sich die Miniaturisierung mit dem derzeitigen Tempo fort, so werden Taktgeber in Zukunft in ICs bzw. Leiterplatten integriert sein. Den genauen Zeitpunkt dafür können wir jedoch aktuell nicht vorhersagen. Möglich, dass weitere, neue technologische Innovationen die zukünftigen Entwicklungen bestimmen werden. Jedenfalls ist bei diesem Trend die Aufrechterhaltung eines stabilen Qualitätsniveaus von maßgeblicher Bedeutung. ◄ 36 hf-praxis 10/2022
Messtechnik USB-Mixed-Signal-Oszilloskope mit flexibler Auflösung Heutige Elektronik-Designs verwenden eine breite Palette von Signaltypen: analog, digital, seriell (sowohl mit hoher als auch mit niedriger Geschwindigkeit), parallel, Audio, Video, Stromverteilung usw. Alle müssen debugged, gemessen und validiert werden, um sicherzustellen, dass das zu prüfende Gerät korrekt und innerhalb der Spezifikation funktioniert. Um diese Vielfalt an Signaltypen zu bewältigen, verwendet die PicoScope 5000D FlexRes- Hardware mehrere hochauflösende ADCs an den Eingangskanälen in verschiedenen zeitverschachtelten und parallelen Kombinationen, um entweder die Abtastrate auf 1 GS/s bei 8 Bits, die Auflösung auf 16 Bits bei 62,5 MS/s oder andere Kombinationen dazwischen zu optimieren. Anwender wählen die am besten geeignete Hardware- Auflösung für die Anforderungen der jeweiligen Messung. Die Modelle sind alle mit einem SuperSpeed-USB-3.0-Anschluss ausgestattet, der eine blitzschnelle Speicherung von Messkurven ermöglicht und gleichzeitig die Kompatibilität mit älteren USB-Standards beibehält. Das PicoSDK-Software-Entwicklungs-Kit unterstützt kontinuierliches Streaming zum Host Computer mit Raten von bis zu 125 MS/s. Das Produkt ist klein, leicht und arbeitet dank seines stromsparenden, lüfterlosen Designs geräuschlos. Unterstützt durch die kostenlose und regelmäßig aktualisierte PicoScope-6-Software, bietet die PicoScope 5000D-Serie ein nahezu ideales, kosteneffizientes Paket für viele Anwendungen, darunter Design, Forschung, Prüfung, Ausbildung, Service und Reparatur. Mixed-Signal-Modelle (MSOs) Die PicoScope 5000D MSO Modelle fügen den zwei oder vier analogen Kanälen 16 digitale Kanäle hinzu und ermöglichen so eine genaue Zeitkorrelation zwischen analogen und digitalen Kanälen. Digitale Kanäle können gruppiert und als Bus angezeigt werden, wobei jeder Buswert in hexadezimaler, binärer oder dezimaler Form oder als Pegel (für DAC- Tests) angezeigt wird. Sie können sowohl für die analogen als auch für die digitalen Kanäle erweiterte Trigger einstellen. Die digitalen Kanäle können auch als Quellen für die seriellen Decoder verwendet werden, sodass bis zu 20 Datenkanäle zur Verfügung stehen – zum Beispiel für die gleichzeitige Decodierung mehrerer SPI-, I²C-, CAN-Bus-, LIN-Bus- und FlexRay-Signale. Decodierung und Analyse serieller Busse Mit ihrem umfangreichen Speicher kann die PicoScope- 5000D-Serie standardmäßig 1-Wire-, ARINC 429-, CANund CAN-FD-, DALI-, DCC-, DMX512-, Ethernet 10Base-Tund 100Base-TX-, FlexRay-, I²C-, I²S-, LIN-, Manchester-, MODBUS-, PS/2-, SENT-, SPI-, UART- (RS-232 / RS-422 / RS-485) und USB 1.1-Protokolldaten decodieren. Die Decodierung hilft Anwendern dabei, zu sehen, was in ihrem Design passiert, um Programmier- und Timing-Fehler zu identifizieren und andere Signalintegritätsprobleme zu überprüfen. Software Development Kit für eigene Anwendungen Das Software Development Kit (SDK) ermöglicht es Nutzern, ihre eigene Software zu schreiben und enthält Treiber für Microsoft Windows, Apple Mac (macOS) und Linux (einschließlich Raspberry Pi und BeagleBone). Der Beispiel-Code zeigt, wie man Schnittstellen zu Software-Paketen von Drittanbietern wie Microsoft Excel, National Instruments Lab- VIEW und MathWorks MAT- LAB herstellen kann. Es gibt auch eine aktive Gemeinschaft von PicoScope-Benutzern, die Code und Anwendungen im Pico-Forum und im Abschnitt PicoApps auf der Website picotech.com austauschen. Der Frequency Response Analyzer ist eine der beliebtesten Anwendungen von Drittanbietern. ■ AMC – Analytik & Messtechnik GmbH Chemnitz www.amc-systeme.de Software PicoScope 5000D MSO Modelle mit gleichzeitige Dekodierung Mögliche Dekodierung und Analyse serieller Busse hf-praxis 10/2022 37
