Daryl Ellis è il responsabile delle famiglie di oscilloscopi e sonde di Tektronix fino a 10 GHz.

Gli abbiamo chiesto quali siano le evoluzioni attese in questo così importante segmento delle strumentazione elettronica.

Come vede l'evoluzione del ruolo dell'oscilloscopio nel corso nei prossimi anni?

L'oscilloscopio è nato come strumento per catturare una forma d'onda più o meno sinusoidale su uno schermo. Nel corso degli anni si è trasformato in uno strumento multifunzionale con cui è possibile fare molto di più, capace di osservare sia segnali analogici, sia segnali digitali. Inoltre, grazie alle funzioni software via via introdotte ora è possibile fare analisi anche di tipo molto diverso, sia nel dominio del tempo che in quello della frequenza. Sono poi state introdotte opzioni per effettuare analisi sulla potenza, osservare il jitter e lo skew, nonché esaminare in dettagli i diversi bus seriali.
Per fare tutto ciò la tecnologia all'interno dell'oscilloscopio è progredita, e continuerà a progredire, per far fronte alle sempre nuove esigenze che lo sviluppo di sistemi elettronici richiederà. Ad esempio, abbiamo visto l'introduzione di ADC a 10 e 12 bit, mentre le frequenze di campionamento continuano ad aumentare, così come la larghezza di banda. È un trend che continuerà.

Nei moderni oscilloscopi ad alta definizione vediamo ADC a 10 e 12 bit, sono sufficienti o servirà una risoluzione ancora maggiore?

Una risoluzione più elevata diventa fondamentale in alcuni segmenti applicativi, come i circuiti di potenza, poiché sappiamo che con la tendenza all'elettrificazione si stanno diffondendo sempre più sistemi elettronici in grado di trattare potenza maggiore, per cui diventa necessario catturare tensioni e correnti più elevate. Ma allo stesso tempo, è necessario comprendere meglio ciò che sta accadendo a livello di micro, millivolt e milliampere in occasione di tutti i transitori che si verificano. La risoluzione è quindi fondamentale per vedere anche i segnali più piccoli immersi in quelli più grandi.
Un'altra tendenza la vediamo nel calcolo ad alte prestazioni con la crescita dell'informatica quantistica e dell'intelligenza artificiale generativa. In questa tipologia di applicazioni serve non solo un'integrità del segnale davvero eccellente, ma anche di essere in grado di vedere qualsiasi anomalia su una scala molto piccola. E qui di nuovo entra in gioco la risoluzione, abbinata al bassissimo rumore residuo.
In definitiva, sono tre gli assi che definiscono le prestazioni intrinseca di un oscilloscopio: la larghezza di banda, la portata e la risoluzione.

Nei futuri oscilloscopi conteranno di più le caratteristiche dell'hardware o del software?

Entrambe. Gli investimenti Tektronix sono focalizzati su entrambi gli aspetti. Continuiamo a far evolvere l'hardware, ma anche a utilizzare il software per creare vantaggi competitivi. I clienti non possono tipicamente cambiare l'hardware molto spesso, mentre il software può essere rilasciato regolarmente per potenziare uno oscilloscopio già esistente. In questo modo si offre ai clienti un valore continuo, in quanto lo strumento si evolve insieme al software. Per questo ci siamo impegnati a rilasciare nuove versioni del software sui nostri oscilloscopi ogni tre mesi, che aggiungono nuove funzionalità, apportano miglioramenti e correggono eventuali bug. A ciò si aggiunge il fatto che oggi un numero significativo di funzioni di un oscilloscopio è definito dal software.

A seguito dell'introduzione degli oscilloscopi digitali, in alcuni strumenti cominciò a comparire sul pannello frontale il magico pulsante 'Autoset', che ha automatizzato l'impostazione di livelli, base tempo e trigger per ottenere subito una forma d'onda stabile sullo schermo. Ci sarà in futuro negli oscilloscopi un ancora più rivoluzionario pulsante 'Trova il Bug'?

È uno dei temi al centro dell'attenzione tra i nostri sviluppatori di software, perché se si considera il ruolo dei tecnici elettronici che utilizzano i nostri strumenti, il loro ruolo non è quello di essere esperti di oscilloscopi o di teoria delle misure. Il loro ruolo è quello di accelerare la risoluzione dei problemi, in modo da poter convalidare i progetti e immetterli sul mercato. Quindi, quanto più velocemente possiamo aiutarli a ottenere questo risultato, tanto più velocemente possiamo aiutarli a ottenere le informazioni approfondite di cui hanno bisogno per validare i loro progetti.
Per questo è necessario disporre di un altro 'pulsante' che faciliti il debug e la ricerca di anomalie all'interno del segnale. Ma ora, con l'avvento dell'intelligenza artificiale e di tutta l'attività di ricerca in questo ambito, i nostri team sono attivamente impegnati per capire come incorporare al meglio l'intelligenza artificiale nella nostra strumentazione per aiutarci a creare il prossimo pulsante magico.

Quanto siamo lontani dall'introduzione commerciale di una simile funzione? Un anno, cinque anni?

Bella domanda. Probabilmente tra i tre e i cinque anni. Ma se avessimo avuto questa conversazione un anno fa, nessuno avrebbe parlato di Chat GPT o AI. Quindi, si è visto quanto sis stata rapida l'esplosione dell'AI generativa e penso che anche nel mondo della strumentazione riusciremo a fare presto passi da gigante. Sarà un futuro interessante.

Una delle aree applicative a maggiore crescita da lei prima citata è l'elettronica di potenza. Immagino richieda innovazioni anche sul fronte delle sonde. Quali sono le ultime tendenze in questo campo?

Vero. Si è iniziato con i veicoli elettrici, ma ora l'elettrificazione si sta diffondendo ovunque e fa crescere la domanda di sistemi elettronici di potenza. Come si fa a disporre di un'infrastruttura di ricarica? Come possiamo disporre di sistemi di backup delle batterie, non solo per il settore residenziale, ma anche per quello industriale? Come possiamo sfruttare più energia rinnovabile in modo da dipendere meno dalle centrali elettriche a carbone? Tutto ciò richiede nuove tecnologie, tra le quali spiccano i dispositivi a semiconduttore in carburo di silicio e nitruro di gallio. È qui che si iniziano a vedere livelli di potenza più elevati e package più densi. Inoltre, le sonde diventano fondamentali, perché le dimensioni dei package dei semiconduttori sono le stesse, ma ora la potenza è più elevata e le frequenze di commutazione più alte, il che significa che sono necessarie sonde con una larghezza di banda più elevata per catturare le forme d'onda di interesse.
E poi serve riuscire ad accedere a quei segnali, ma sempre mantenendo in sicurezza gli operatori. Questi sono tutti aspetti su cui siamo concentrati nel settore della potenza, per garantire che i nostri clienti possano davvero sfruttare al meglio i componenti di nuova generazione, come quelli in carburo di silicio.
Le sonde di tensione isolate sono molto importanti in questo settore, e in Tektronix siamo stati degli innovatori con le nostre sonde IsoVu. È una tecnologia che viene sfruttata in modo trasversale. Ma stiamo anche continuando ad sperimentare diverse forme di isolamento e a studiarle. In questo modo possiamo raggiungere livelli di tensione e di corrente ancora più elevati. Inoltre, stiamo valutando quali siano i diversi modi per collegare i semiconduttori a questi dispositivi. Ad esempio, per la corrente, il modo più comune è una bobina Rogowski. In questo modo si ha un loop di corrente e si deve far passare un filo attraverso di esso o uno shunt per catturarlo. Ma è molto invasivo. Quindi, quali sono gli altri modi per collegarsi a questi circuiti per poter misurare la corrente? Queste sono quindi le sfide chiave che stiamo studiando per cercare di introdurre la prossima innovazione nel campo delle sonde.