Abbiamo chiesto a Lee Morgan di togliere il suo cappello di EMEA Technical Marketing Manager di Tektronix e di parlarci da ingegnere a ingegnere, spiegandoci quali criteri prenderebbe in considerazioni se dovesse essere lui a dover comprare un oscilloscopio?

Sono emersi diversi suggerimenti utili su come scegliere al meglio un oscilloscopio adatto alle proprie necessità quotidiane.

Dovendo comprare un oscilloscopio, quali criteri considererebbe per fare la sua scelta?

La prima cosa che farei è considerare il numero di canali. Quanti canali mi servono davvero? Che tipo di segnali devo osservare? Mi servono canali analogici, mi servono canali digitali, mi servono canali RF? Questi sono le prima domande che mi porrei.
Poi penserei naturalmente alla larghezza di banda. Molte persone hanno idee confuse sulla larghezza di banda. Pensano magari che dovendo osserva un segnale da 50 MHz possano utilizzare un oscilloscopio da 50 MHz. Non è corretto. Per poter osservare anche il contenuto armonico del segnale è una buona prassi rispettare la regola empirica del 5. Quindi se volessi osservare un segnale da 50 MHz, dovrei utilizzare un oscilloscopio con una larghezza di banda di 250 MHz.

Canali e banda erano criteri validi anche per gli oscilloscopi analogici, per quelli digitali a cosa bisogna fare attenzione?

Innanzitutto alla frequenza di campionamento, che è comunque in qualche modo correlata alla larghezza di banda massima dello strumento. Un oscilloscopio da 100 MHz potrebbe avere una frequenza di campionamento massima di 2 Gs/s. Un oscilloscopio da 2 GHz potrebbe avere una frequenza di campionamento massima di 6 Gs/s.
Poi penserei a per quanto tempo ho bisogno di osservare il segnale, quanti secondi al massimo, naturalmente non minuti, per i quali servono altre tipologie di strumenti. Di conseguenza, bisogna fare attenzione alla profondità della memoria di acquisizione. Se ho bisogno di guardare tracce lunghe mi serve più memoria, per vedere molti più dettagli. Gli oscilloscopi moderni possono avere una profondità di memoria che spazia dai kbyte fino a megabyte e persino gigabyte.

Finora abbiamo parlato di numeri. E invece come funzionalità cosa ci suggerisce?

Di guardare alla capacità di decodificare i segnali seriali, oggi presenti in qualche modo in qualunque tipo di progetto elettronico. Magari il mio modulo embedded utilizza il bus SPI e I2C, oppure bus più avanzati come HDMI o PCIExpress.
Se devo verificare che quel bus funziona correttamente, l'oscilloscopio dovrebbe essere dotato dell'opzione di decodifica e trigger per quel bus.
Fortunatamente la maggior parte degli oscilloscopi moderni prevede l'opzione di aggiungere le decodifiche dei bus seriali che servono anche successivamente all'acquisto iniziale, quindi non c'è magari troppo da preoccuparsi inizialmente, basta verificare che per quel modello siano disponibili quelli che potenzialmente si prevederà di utilizzare.

Ma tra i molti criteri, qual è quello a cui porre la massima attenzione nella scelta?

Agli ingegneri piace fare un elenco dei requisiti indispensabili e l'oscilloscopio prescelto deve soddisfare tutti i requisiti della propria lista.
Per molti è l'ultimo della lista, invece per me il primo aspetto da considerare è la sonda. Devo pensare a quale tipo di misura dovrò fare. Potrei essere uno sviluppatore di sistemi elettronici di potenza, magari coinvolto nella progettazione di motori. In quel caso avrei bisogno di una sonda differenziale, magari capace di sopportare medie o alte tensioni, sicuramente avrei bisogno di misurare le correnti, quindi mi servirà una sonda di corrente adeguata. Lo stesso si applica ad altri tipi di segnale. Se lavorassi molto spesso i con bus seriali ad alta velocità mi servirebbe una sonda differenziale a banda larga per vedere i segnali differenziali sul bus.

Supponiamo che nostra lista dei requisiti indispensabili sia soddisfatta e che abbiamo selezionato 3 o 4 strumenti candidati. Quali parametri dovremmo ancora osservare nel datasheet o nel preventivo per fare la nostra scelta?

Le specifiche tecniche sono fondamentali perché ovviamente devono essere sufficienti per rispondere ai requisiti che abbiamo raccolto nella nostra lista. Tuttavia, la comodità di utilizzo è altrettanto essenziale. Un oscilloscopio è tipicamente uno strumento che utilizziamo tutti i giorni, quindi deve necessariamente essere estremamente comodo da usare.
È come quando decidiamo di comperare un'auto. Compreremmo mai una macchina che non ci piace guidare? Certamente no. Allo stesso modo vorrei essere sicuro che l'oscilloscopio che acquisto e che userò tutti i giorni per molti anni abbia una modalità di utilizzo che mi piaccia, e che sia comoda per le mie esigenze. Cercherei allora di provare l'oscilloscopio prima di acquistarlo, facendomelo prestare magari per un giorno o una settimana. Soprattutto se si tratta di un acquisto economicamente importante, meglio valutare con attenzione e provarlo prima, se possibile. A parità di prestazioni tecniche, infatti, l'usabilità fa la differenza.

Meglio uno strumento da banco o uno basato su PC?

Dipende molto dalle circostanze. Se si lavora spesso sul campo, magari una soluzione basata su PC può essere interessante ed economicamente conveniente, in quanto la maggior parte delle elaborazione avviene nel PC, mentre nello strumento rimane solo una parte minore dell'hardware, che pertanto può costare meno. Oppure un oscilloscopio per PC può essere interessante per chi non fa spesso misure. In tal caso, un piccolo strumento USB può rimanere nel cassetto e solo quando serve lo si prende collegandolo a un PC.
Tuttavia, nella maggior parte delle applicazioni di misura moderne l'integrità del segnale è un aspetto critico. Anche per strumenti con una larghezza di banda relativamente bassa, la combinazione tra sonde e strumento è fondamentale, in quanto insieme costituiscono la catena di misura. I classici oscilloscopi da banco offrono molte più possibilità di trovare la sonda più adatta e ottimizzata per fare misure accurate per ogni tipologia di applicazione.

I 12 bit sono davvero necessari o solo una moda del momento?

Onestamente entrambe le cose. In realtà lo ritengo un importante punto di flesso nell'evoluzione della tecnologia di misura. Se pensiamo ad esempio ai circuiti di alimentazione oggi abbiamo davvero la necessità di osservare segnali molto piccoli. Quindi, più risoluzione verticale abbiamo, più dettagli del segnale possiamo osservare.
Magari solo tre anni fa ci bastava osservare i millivolt su una linea di alimentazione. Oggi siamo costretti a osservare anche i microvolt, una differenza di 1000 volte rispetto al passato. E quindi ci serve una maggiore risoluzione verticale.
Tipicamente, per misurare assorbimenti su circuiti a bassa potenza dell'ordine del microampere bisognava usare il multimetro digitale perché aveva una risoluzione sufficiente. Grazie alla tecnologia degli oscilloscopi a 12 bit ora possiamo osservare accuratamente l'andamento degli assorbimenti tramite una sonda di corrente.
I circuiti digitali a basso consumo più moderni possono utilizzare tensioni di alimentazione di soli 0,8 V. La tecnologia a 12 bit permette di vedere più facilmente i dettagli di eventuali disturbi e anomalie. La tecnologia a 12 bit, unità a display più grandi e con una maggiore risoluzione aiuta moltissimo i progettisti ad affrontare le difficili problematiche dei circuiti a basso consumo, oltre che dei circuiti di potenza.
Ma non basta avere maggiore risoluzione, serve anche uno stadio di ingresso a più basso rumore, altrimenti anziché vedere il segnale di interesse con un maggior dettaglio vedremmo solamente un maggior dettaglio del rumore! Di nuovo, è la catena complessiva di misura che conta, dalla sonda allo stadio d'ingresso fino al convertitore A/D.

Il mercato degli oscilloscopi è sempre molto concorrenziale e dinamico, visto anche l'affacciarsi di nuove aziende di origine asiatica. Perché dovremmo acquistare uno strumento di un marchio blasonato?

Oggettivamente Tektronix, così come altre aziende multinazionali, hanno una lunga tradizione nel settore degli oscilloscopi; è un dato di fatto. Abbiamo realizzato oscilloscopi da molti decenni e credo che la forza del nostro marchio e la fiducia riposta dai nostri clienti sia giustificata dalla consapevolezza che abbiamo sempre offerto strumenti di grande qualità. Quello che molto clienti ci confermano è che con Tektronix non si corrono rischi, in quanto non è solo un costrutture di oscilloscopi, ma un'azienda che pensa alle misure e tutte le necessità quotidiane dei tecnici, dalle sonde agli aspetti pratici di una catena di misura.
Quello che offriamo è un un vero e proprio ecosistema della misura, che parte dagli accessori di contatto delle sonde e arriva al software di analisi del segnale acquisito. Il tutto deve essere coordinato e progettato per garantire la massima affidabilità dei risultati di misura e la comodità di utilizzo dello strumento. Anche in un apparentemente semplice sonda passiva i dettagli fanno la differenza per l'integrità del segnale. Ed è per questo che partiamo da qui nella progettazione di ogni nostro prodotto, ascoltanto le esigenze pratiche degli utilizzatori per creare soluzioni ingegneristiche comode di cui ci si possa fidare a lungo termine.