Productronica - Monaco di Baviera, 18-21 novembre 2025
Dal 18 al 21 novembre 2025 si terrà a Monaco di Baviera la fiera productronica, che celebrerà un anniversario importante. La fiera specializzata nelle tecnologie di produzione di…
Cosa fareste se voleste progettare un oscilloscopio all'avanguardia? Dovreste trovare il giusto equilibrio tra tecnologia avanzata di acquisizione del segnale, design incentrato sull'utente ed eccezionali capacità di elaborazione.
Per diversi anni, la larghezza di banda è stata il parametro determinante negli oscilloscopi di fascia alta e i principali produttori hanno investito per estenderla. Parallelamente alla larghezza di banda, spesso sono stati compiuti progressi per incrementare la frequenza di campionamento dei convertitori analogico-digitali (ADC). Tuttavia, frequenze di campionamento più elevate non sempre offrono miglioramenti significativi, o convenienti in termini di costi. Al contrario, possono aumentare le esigenze in termini di memoria, di generazione di calore e di complessità del sistema.
Quindi, quali sono allo stato attuale le caratteristiche chiave di un oscilloscopio che miri a spingere i confini dei test e delle misurazioni in termini di prestazioni e capacità?
In un mondo in cui le specifiche definite dal marketing possono confondere i progettisti, un indicatore di prestazione reale per qualsiasi oscilloscopio o sistema basato su ADC è essenziale per quantificare la risoluzione utile, una volta presi in considerazione il rumore, la distorsione e le condizioni reali.
Il numero effettivo di bit (ENOB) può essere definito come un “rilevatore di verità” per le prestazioni del front-end di acquisizione, un obiettivo di progettazione per coloro che cercano di innovare i sistemi di acquisizione del segnale di fascia alta. C'è una tendenza crescente a pubblicizzare la mera profondità di bit nominale degli oscilloscopi (ad esempio, “oscilloscopio a 12 bit”), ma questo ci dice poco sulla effettiva capacità dello strumento.
Specificare correttamente l'ENOB a varie frequenze può essere l'unico modo per definire una metrica di qualità composita per l'intero percorso del segnale. Tektronix ha lanciato il suo nuovo oscilloscopio DPO Serie 7, stabilendo un nuovo punto di riferimento per l'ENOB nella classe degli oscilloscopi di fascia alta.
Con un ADC a 10 bit e un front-end proprietario low-noise, raggiunge 7,5 bit a 8 GHz e 6,5 bit a 25 GHz, 125 GS/s, con settaggio 500 mV full scale e un segnale pari al 90% del fondo scala.
Un ENOB così elevato contribuisce a ridurre l'incertezza di misura, incrementando il margine reale tra le soglie di superamento/fallimento nei test High-Speed I/O (HSIO).
Il nuovo oscilloscopio DPO della Serie 7 visualizza i diagrammi a occhio ed esegue l'analisi del jitter su due o più segnali contemporaneamente
Quando si progetta un sistema o un dispositivo elettronico, i margini di test si riferiscono alla differenza tra la soglia di superamento definita dalle specifiche standard (ogni standard, come PCIe, USB4, DDR5, DP, ecc., ha la propria) e le prestazioni effettive misurate sul dispositivo.
La fiducia nella robustezza e nelle prestazioni di un progetto è strettamente legata ai margini di test che è in grado di raggiungere. Tuttavia, i margini di test sono a loro volta strettamente correlati all'incertezza della misurazione utilizzata per determinarli. I progettisti non vogliono sottovalutare, né ovviamente sopravvalutare, il loro progetto, quindi la fiducia e la sicurezza nella precisione del loro sistema di misurazione sono essenziali.
Offrire un ENOB elevato, il più alto disponibile sul mercato per questa gamma di frequenze, è un modo per garantire la precisione riducendo l'incertezza introdotta dallo strumento. Come osservato in precedenza, l'ENOB riflette la vera rappresentazione dell'integrità della forma d'onda, quindi solo un front-end poco rumoroso permette di cogliere i limiti effettivi del dispositivo in prova.
L'impatto di un ENOB elevato, che deve includere un front-end a basso rumore, va oltre i test di conformità e la stima dei margini sui diagrammi a occhio; il margine di integrità dell'alimentazione è un altro caso d'uso concreto in cui un ENOB elevato e un rumore ridotto risultano fondamentali.
Analisi avanzata del jitter, comprendente il diagramma a occhio e la decomposizione del jitter
Tektronix ha deciso di potenziare gli oscilloscopi nella classe 8-25 GHz riprogettando il front-end, la fase più critica per l'integrità del segnale. Il nuovo DPO Serie 7 è dotato della moderna tecnologia QuietChannel. Questa nuova soluzione applica l'equalizzazione attiva per compensare la perdita di segnale ad alta velocità, riducendo il rumore e aumentando la fedeltà di misurazione e l'ENOB, anche per i segnali a bassa ampiezza.
Progettare un nuovo sistema di acquisizione a basso rumore è un’operazione complessa che richiede l'applicazione di idee innovative sul condizionamento del segnale differenziale, il controllo rigoroso degli amplificatori analogici per ridurre la deriva termica e la soppressione di qualsiasi rumore od oscillazione autoindotta.
Ciò significa lavorare sulla calibrazione e la cancellazione del jitter sui chip del front end, fornendo al contempo un clock di riferimento interno “pulito” e stabile. Sono inoltre necessarie l'applicazione di schermature e la riduzione del crosstalk, con l'obiettivo finale di massimizzare il numero effettivo di bit (ENOB) in tutte le condizioni operative. In breve, ciò significa lavorare su un approccio a livello di sistema che va ben oltre la semplice adozione di un ADC con bit nominali più elevati.
I moderni oscilloscopi sono strumenti definiti dal software. Il DPO Serie 7 è dotato del software TekScope, riconosciuto per il suo design intuitivo e la sua coerenza multipiattaforma. I progettisti possono automatizzare i flussi di lavoro utilizzando le API Python e accelerare i trasferimenti grazie alla libreria TekHSI su porta SFP+ 10G, minimizzando i colli di bottiglia tra l'acquisizione dei segnali e l'analisi fuori dallo strumento.
È fondamentale offrire un'esperienza utente ottimale e un software integrato capace di rendere intuitive anche le misurazioni più complesse, soprattutto per attività avanzate come la decodifica dei protocolli, l'analisi del jitter o il debug dei segnali misti. L'interfaccia utente (UI) del DPO Serie 7 semplifica le attività più complesse grazie a una struttura di menu ben organizzata e minimamente nidificata per consultare rapidamente i parametri, configurare lo strumento, impostare le misurazioni e navigare senza sforzo tra i dati acquisiti.
Il DPO Serie 7 non si limita all'offerta standard di pacchetti di opzioni software come quelli per la decodifica dei protocolli seriali e l'analisi dei bus ad alta velocità. È infatti dotato di una libreria API basata su Python progettata per controllare e automatizzare tutti i moderni strumenti Tektronix, un toolkit che proietta Tektronix verso il cosiddetto Pythonic Approach piuttosto che verso i comandi grezzi SCPI o VISA.
L'obiettivo è consentire la scrittura facile ed efficiente di script di test automatizzati. Un'altra esigenza essenziale da soddisfare è l'aumento della velocità di trasferimento delle forme d'onda dall'oscilloscopio alle postazioni di rete o ai PC esterni, e il controllo a bassa latenza dei canali. Le librerie TekHSI vengono utilizzate per una comunicazione strutturata e ad alta velocità tra strumenti e computer.
Quando i progettisti si trovano a utilizzare per la prima volta un nuovo strumento sul banco di test, la loro prima preoccupazione potrebbe essere quella di capire quanto velocemente, intuitivamente e con quanta sicurezza possano utilizzarlo. Le tempistiche di sviluppo serrate possono rendere riluttanti a adottare nuovi strumenti, soprattutto quando il cambiamento coinvolge un reparto o l'intera organizzazione. La riduzione della cosiddetta curva di apprendimento è strettamente legata alla fiducia riposta nelle apparecchiature, che alla fine si traduce in sicurezza nel prendere decisioni critiche.
La vasta esperienza sul campo di Tektronix mostra quanto possano essere diversi i carichi di lavoro dei progettisti ed evidenzia le sfide che i team manager devono affrontare nel gestire il turnover del personale e una forza lavoro meno esperta, in particolare in ambienti in cui i test sono complessi.
La stessa interfaccia utente già adottata con successo su più serie di oscilloscopi (MSO Serie 2, 4, 5 e 6) viene riproposta anche per il DPO Serie 7, assicurando un approccio progettuale incentrato sulla facilità d'uso.
Questo approccio offre ai progettisti maggior confidenza sulle misure dello strumento, perché i problemi di integrità del segnale non solo devono essere rilevati, ma anche resi immediatamente visibili all’utente che opera sull'oscilloscopio. Spesso sentiamo dire dai tecnici che devono tirare a indovinare e ricontrollare più volte le impostazioni di recupero del clock o le configurazioni di filtraggio e de-embedding.
Ci viene riportato che gli errori di configurazione sono tra le prime cause di imprecisione dei test e che è necessario ripetere intere sessioni di test. Le risorse cognitive dovrebbero essere conservate per la creatività progettuale, senza essere influenzate dal sovraccarico legato alle funzionalità dello strumento.
La mera estensione di banda passante non è più l'unica frontiera nella progettazione di oscilloscopi ad alte prestazioni. La profondità di bit nominali di un ADC non è un parametro di riferimento valido né particolarmente significativo per definire accuratezza e precisione di un oscilloscopio. I progettisti oggi si trovano a spingere i margini di integrità del segnale al limite e hanno bisogno di poter riporre fiducia nelle loro misurazioni, senza dover diventare specialisti dell'interfaccia utente.
Devono anche essere in grado di condividere, con un livello contenuto di formazione iniziale, l'analisi della qualità del segnale con i colleghi. Individuare le criticità in anticipo è essenziale per evitare di dover effettuare rilavorazioni in uno stadio progettuale più avanzato, e quindi per risparmiare sui costi. È su questo aspetto che si sta ridefinendo il panorama competitivo del mercato degli oscilloscopi ad alte prestazioni.
L'oscilloscopio DPO Serie 7 è una risposta strategicamente differenziata rispetto a tutte queste esigenze; non solo è dotato di un ADC a 10 bit, ma lo abbina a un front-end a bassissimo rumore. Questo oscilloscopio offre il più elevato ENOB a varie impostazioni di frequenza grazie a un'architettura che riduce al minimo il rumore indotto dall'oscilloscopio, per una cattura pulita di jitter, diagrammi a occhio e bathtub, integrità dell'alimentazione e conformità agli standard seriali.
Il DPO Serie 7 supporta la nostra interfaccia utente pluripremiata, utilizzata in tutti i moderni oscilloscopi Tektronix, riducendo le curve di apprendimento, semplificando i flussi di lavoro e creando interoperabilità tra le linee di prodotti.
Il nuovo DPO Serie 7 supporta una porta SFP+ 10GbE ad alta velocità che, combinata con l'automazione Python centralizzata e con l'architettura gRPC per il trasferimento dei dati in tempo reale, consente l'acquisizione ultraveloce dei segmenti e il trasferimento rapido dei dati. Tali caratteristiche risultano fondamentali in applicazioni come la fisica delle particelle ad alta energia per il rilevamento, l'analisi, la discriminazione e l'analisi spettrale di impulsi o più in generale di eventi single-shot.
*Andrea Vinci è Senior Technical Marketing Manager presso Tektronix. Ha conseguito la Laurea in Ingegneria Elettronica presso l'Università di Padova. Ha lavorato come Progettista RF, Test Manager, Application Engineer e successivamente nelle vendite come Business Developer per Tektronix in tutta la regione EMEA. La sua esperienza comprende soluzioni di test per semiconduttori, elettronica di potenza e battery testing.
