Hallo, wir haben uns für die Beschaffung eines Osziloskops von R+S entschieden, da diese eine Softwareoption (K17) zur Erhöhung der Vertikalauflösung und vergleichsweise rauscharme Eingangsstufen bieten. Unsere Aufgabenstellung ist nämlich u.A. die SNR Messung von hochstufigen Modulationsverfahren (>10bit/Symbol) bei 100MHz Bandbreite. Nun zur eigentlichen Frage: Im Datenblatt der RTEs wird das RMS Rauschen für 500uV/div und 1mV/div z.B. für das Modell mit 500MHz Bandreite mit 100uV angegeben. Bringt also die Umschaltung auf 500uV/div tatsächlich keinen Vorteil bezüglich des Rauschens und wie viele divs stellt das Gerät eigentlich dar - oder anders gefragt, welche Maximalspannung kann in der Einstellung 500uV/div eigentlich erfasst werden? Auch fällt auf, dass die Geräte mit kleiner Bandbreite mit niedrigerem Rauschen spezifiziert werden (macht soweit auch Sinn). Nur handelt es sich ja nicht um unterschiedliche Eingangsstufen (mit unterschiedlichen Filterkomponenten) sondern immer um das gleiche Gerät mit unterschiedlichen Softwareoptionen. Habe ich also, z.B. mit dem 1Ghz Gerät immer noch eine höhere Rauschleistung als mit dem 350MHz Gerät, wenn ich ein Signal mit 100 MHz Bandbreite erfassen möchte oder gibt es die Möglichkeit einen zusätzlichen Softwarefilter zu aktivieren? Auch die Spezifikationen der Option K17 lassen Fragen offen. Wenn ich es richtig verstehe funktioniert das Verfahren, weil das Rauschen der Eingangsstufe sehr viel stärker ist (und als weiß angenommen werden kann) als das Quantisierungsrauschen des AD-Wandlers. D.h. es kann die Auflösung durch Mittelung (oder eine andere Filterfunktion) erhöht werden. Nun ist im Datenblatt z.B. für 200MHz eine Auflösung von 12bit spezifiziert. Ist diese eine real erzielbare Auflösung oder ein theoretisches Maximum. Hier würde sich auch eine Abhängigkeit von der gewählten Eingangsstufe vermuten. Also eine Angabe der RMS Rauschwerte in Abhängigkeit der gewählten Bandbreite der K17 Option und der Eingangsempfindlichkeit. Funktioniert übrigens z.B. die Einstellung 300MHz/11bit auch schon mit dem 350MHz Gerät oder gar 500Mhz/10bit (was ich nicht erwarten würde)? Ist die Annahme des weißen Rauschens eigentlich so ganz korrekt oder gibt es eine Grenze des erzielbaren Auflösungsgewinns durch andere Rauschprozesse - also etwa des AD-Wandlers? Auch die Angabe (10kHz-30MHz) für den 16Bit Modus des RTE lassen mich vermuten das ein DC Offset oder Schwankungen hinzukommen. Ziel meiner ganzen Fragen ist folgendes: Ich möchte einschätzen können, welche ENOB Zahl ich tatsächlich z.B. bei einem Signal mit 100MHz Bandbreite und +-200mV Amplitude mit dem Gerät erreichen kann. Der Vertrieb von R+S scheint leider diese Fragestellungen nicht klären zu können. Auch stellt sich mir die Frage, ob ich die Softwareoption (K17) überhaupt benötige, es gibt auch noch einen leider nicht weiter spezifizierten "High resolution decimation" Modus mit 16bit Auflösung. Bis zu welcher Bandbreite funktioniert dieser eigentlich bei RTE und RTO? Auch würde mich der unterschied zu der RTO Serie interessieren. Für den Preis der K17 Option könnte ich nämlich z.B. anstatt des RTEs mit 500Mhz auch ein RTO mit 600MHz beschaffen. Die Eingangsstufen scheinen hier noch einmal verbessert worden zu sein (geringeres RMS) Rauschen, wobei die Eingangsstufe 500uV/div weggefallen zu sein scheint und in der Option K17 softwareseitig nachgebildet wird. Die bei der Option K17 angegebenen Auflösungen würden vermuten lassen, das eine solche Nachbildung auch für noch kleinere Amplituden Sinn machen würden, also z.B. bei berechneten 16Bit Auflösung auch noch für 100uV/div - oder sind die tatsächlichen Resultate in der Einstellung (10kHz-30MHz) weit von den 16bit entfernt? Es scheint auch die Option K17 bei der RTO Serie besser zu funktionieren, da die Abtastrate doppelt so hoch ist. Trifft dieses auch auf den high resolution modus zu? Vielen Dank für eure Hilfe
So habe jetzt versucht am Beispiel RTO1004 nachzurechnen. Annahmen: - Eingang auf 1mv/div an 50 Ohm eingestellt - Peak to peak Signal weißt 10div auf (aus Angaben zum Triggersystem hergeleitet) -> Sinus mit +-5mV - Nur weißes Rauschen, keine anderen Effekte SNR ergibt sich dann zu 20 * log10((sqrt(2) * 5mV) / 0.08mV) = 38,9dB. Dies entspricht mit ENOB = (SNR - 1.76dB) / 6.02dB = 6.17 Bit. Der Gewinn durch Überabtastung berechnet sich zu n = log4( 5GSamples / 200 MSamples) = 2,32 Bit. Das Messystem kann durch Überabtastung also im besten Fall 8,49 Bit auflösen. Bei identischem Rechenweg für die Eingangseinstellung 1V/div (entspricht 13.7mV RMS Noise) ergibt sich ein SNR von 11.12 dB, d.h. der Wandler ist das limitierende Element. Unter der Annahme das der AD-Wandler 8bit ENOB schafft würde sich dann durch Überabtastung maximal 10,32 Bit Auflösung ergeben. Wenn mann weiterhin vermutet, das die Datenblattangabe zur Option K17 mit 5GSamples nicht stimmt (Vermutlich Wunschdenken), sondern durch Interleaving mit 20GHz abgetastet würde ergäben sich 11,32 Bit Maximalauflösung. Die Angaben im Datenblatt für die option K17 z.B. 13 Bit bei 100MHz Signalbandbreite wären demnach nur als arithmetische Auflösung zu verstehen. Oder habe ich in der Berechnung noch einen Fehler? Muss ich eventuell die Reduktion der Rauschbandbreite am Eingang noch berücksichigen, da nur 100MHz Bandbreite erfasst werden soll?
Rechne doch mal nach was an einen reinen 50 Ohm Widerstand für ein Rauschen bei 500MHz Bandbreite und 293°Kelvin nach Bolzmann entsteht. Dieses Rauschen hast du immer am Eingang anliegen. Egal wieviel Bit Auflösung dein AD-Wandler hat. Rechne diesen Rauschpegel jetzt in Bezug auf deine 1mV/dev, die du eingestellt hast. Dann bekommst du den Störabstand wenn der Oszillograf eine Rauschzahl von Null hätte, also nichts selbst zum Rauschen beitragen würde. Diesen Störabstand kannst du jetzt in die Anzahl von nutzbaren Bits umrechnen. ( pro 6db etwa 1Bit ). Wenn du einen größeren Rauschabstand haben willst, musst du mitteln oder die Bandbreite verringern. Ich meine zaubern können die bei Rohde&Schwarz auch nicht. Für die gelten die physikalische Gesetze auch. Ich meine das bei 500MHz Bandbreite und 50 Ohm Eingangswiderstand eine Eingangsempfindlichkeit von 1mV/ div ziemlich sinnlos ist. Schon bei 100MHz Bandbreite sieht man das Rauschen schon merklich bei der Empfindlichkeit. Ralph Berres
Ralph B. schrieb: > 50 Ohm Widerstand für ein > Rauschen bei 500MHz Bandbreite Ca. 20 uVeff (knapp 1 nV/sqr(Hz)). Faktor 50 unter einem Skalenteil bei 1 mV/Div. Die Spitzenwerte sind natürlich wesentlich größer. Wenn das Signal mit 10 Bit Quantisierung nicht weit über dem 1000-fachen liegt, ist eine saubere Auswertung theoretisch schon nicht mehr möglich. Was bedeutet den "Bandbreite 100 MHz"? Symbolrate? Bandbreite des Übertragungskanals? Abtastrate des Oszis? Aber ich bezweifele, dass die Vorverstärker bei R&S so rauscharm sind, wie ein 50 Ohm-Widerstand. Bei meinem Hameg (steht ja jetzt auch R&S drauf) wird die Verstärkung unter 10 mV/Div vergrößert. Ist bei dem R&S zumindest bei 500 uV/Div ja auch der Fall. Aber bei alles Berechnerei: Bei meinem Oszi gibt es eine Menge Einstellungen, die das Rauschen beeinflussen. High Resolution, max. Frame Rate und mehr, deren Auswirkung gar nicht so offensichtlich sind. Man sollte sich vielleicht nicht wundern, dass die R&S-Vertriebsleute nicht in der Lage sind, Fragen, die derartig in's Eingemachte gehen, zu beantworten. Aber sie sollten in der Lage sein, ein Testgerät zur Verfügung zu stellen. Damit sollten sich alle Fragen nicht nur theoretisch, sondern auch praktisch vor dem Kauf lösen lassen.
Uwe B. schrieb: > Ralph B. schrieb: >> 50 Ohm Widerstand für ein >> Rauschen bei 500MHz Bandbreite Bei meinem Hameg (steht ja jetzt auch R&S > drauf) wird die Verstärkung unter 10 mV/Div vergrößert. Ist bei dem R&S > zumindest bei 500 uV/Div ja auch der Fall. > Der obige Satz gilt mMn nur für die "kleinen" Hameg bis 200 MHz. Die aktuellen "großen" Hameg und auch die RTM-Serie von R&S haben einen IC drin, der von R&S stammt. Dieser ermöglicht 1 mV/Div bei 500 MHz, also der vollen Bandbreite. Soooo sehr viel mehr Grundrauschen als bei anderen Stellungen haben die Geräte nicht. Zum Widerstandsrauschen noch eines: Exakt wie bei einem Empfänger kann man die Rauschzahl des Eingangskanals angeben (je nach V/Div), dies machen die Hersteller aber in der Regel nicht. Hinzu kommt ja auch noch das Rauschen bzw. der Quantisierungsfehler des ADC. Jochen
Ich habe mal nachgeschaut. U= SQR 4*1,38exp-23*50*500exp6*293 =20uVeff. 1mV/dev = 8mVss auf den ganzen Bildschirm entspricht 2,8mVeff bezogen auf den ganzen Bildschirm. entspricht also ein Verhältnis zwischen 2,8mV/20uV =140. Das sind bei einen 8Bit Wandler etwa 2 Digit. Also 7bit Auflösung. Wie man daraus 16 bit machen will erschließt sich mir nicht ganz. Es sei denn man mittelt das Rauschen durch Mehrfachabtastung aus. Ich lasse mich gerne des besseren belehren. Ralph Berres
Danke für eure Beiträge. Ich glaube das Thema nun auch besser zu verstehen. Die Datenblattangaben zur Option K17 bezieht sich auf die Genauigkeit der Rechnung. D.h. Bei einer Verdoppelung der Abtastrate (entspricht einer Mittelung über zwei Werte) verdoppelt sich sich auch der Wertebereich und damit die rechnerische Auflösung um 1 Bit. Die tatsächlich erreichbaren Werte ergeben sich erstens aus dem Einfluss von Eingangsverstärker und ADC (in meinem obigen Beispiel 6.17 Bit) und zweitens aus dem Gewinn durch Überabtastung (Eine Überabtastung mit dem Faktor zwei kann maximal 0.5 Bit Gewinn bezüglich der Amplitudenauflösung bewirken). Die tatsächlichen Werte werde ich hoffentlich diese Woche an einem Vorführgerät ermitteln können, ebenso wie den Unterschied zwischen Option K17 und dem Hi-Resolution Modus. Vielen Dank
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