Mark Briscoe, Tektronix

Geçtiğimiz birkaç yıl boyunca, özellikle büyük araştırma tesisleri arasında test ekipmanları için alan yetersizliğinin doğurduğu bir trendin ortaya çıktığını gördüm. Bu tesisler, yüksek enerjili fiziğe yönelik en son araştırmaların yapıldığı yerlerdir. Dünyanın dört bir yanında bulunan bu tesisler sürdürülebilir füzyondan silah araştırmasına kadar çeşitli hedeflerle oluşturulmuştur.

• Z-Machine – Sandia Ulusal Laboratuvarları
• Büyük Hadron Çarpıştırıcısı – CERN, bu tesislerin iyi bilinen bazı örnekleri arasında yer alır.

Çeşitli deney ve laboratuvarların hedefleri farklı olsa da, birçok ortak özelliği ve zorluğu paylaşırlar. Temel olarak, hepsi hızlı enerji salınımının etkilerini inceliyorlar. Bu tesisler neredeyse anlaşılmaz miktarda enerji üretmek için büyük ve karmaşık “makineler” kullanıyor ve bunu genellikle “atış” olarak adlandırılan kontrollü deneylerde serbest bırakıyor. Yüksek hızlı, çok kanallı veri toplama sistemleri yalnızca ortaya çıkan yüksek enerji olayını değil, aynı zamanda sistemdeki her bir öğenin performansını yakalamak için de kullanılıyor.

Dijital depolama osiloskopları enstrümantasyonun önemli bir bölümünü oluşturur. Bunlar; zamana göre test edilmiş, sağlam, çok yönlü, güvenilir ve yüksek hızda dürtüleri yakalamak için iyi donanımlı osiloskoplardır.

Bu tesislerde konuştuğum bilim adamları ve mühendisler, özellikle izleme veya teşhis fonksiyonlarında, daha fazla ekipman için yer bulabilirlerse sistemlerine daha fazla kanal eklemek istiyorlardı. Ama gerçek şu ki osiloskoplar için yer tükeniyor. Büyük enerji bültenleri nedeniyle osiloslopları istediğiniz yere yerleştiremezsiniz. Cihazlar korunmalı ve kablolama işlemi sırasında aşırı özen gösterilmelidir.

Tektronix'te yaptığımız işin büyük bir kısmı müşterilerimizle karşılaştıkları zorluklar hakkında konuşmak. Yenilik büyük veya küçük işbirliği gerektirir. Bunu dikkate alarak, daha az alanda daha fazla tam işlevli osiloskop kanalları sağlamak için neler yapabileceğimizi görme görevini üstlendik. Bu da sonuç olarak, belirli bir alan için kanal yoğunluğunu çarpıcı şekilde artıran ve yüksek enerjili fizik uygulamaları için çok uygun olan, 5 Serisi MSO Low Profile’ın geliştirilmesine yol açtı.

5 Serisi MSO Low Profile, 8 kanal için sadece 2U raf alanı alıyor.

Yüksek enerjili araştırmacıların ihtiyaçlarını karşılamak için ilk çözüm açıktı: daha küçük bir osiloskop geliştirmek. İkinci çözüm ise aynı oranda açıktı ancak biraz daha zordu: daha fazla kanal eklemek. Bunu yapmak için, daha küçük biçimlerde daha fazla kanala uyması adına yeni, yüksek derecede entegre bir ASIC (yeni Tek049) geliştirmek zorunda kaldık.

Üçüncü çözüm çok açık değildi ve ölçüm sistemleriyle ilgili bir çalışma gerektiriyordu. İhtiyaç; bant genişliği, örnekleme oranı ve kayıt uzunluğu gibi diğer veri toplama alanlarındaki performansı korurken daha dikey çözünürlük sağlamaktı. Yüksek enerjili ölçüm uygulamaları hakkında bilgi edindiğimde, bazı durumlarda mühendislerin aynı sinyali kendi alanlarında birden fazla kanala dönüştüreceğini keşfettim - “dikiş” dedikleri bir teknik; birden fazla kanaldaki verileri kullanarak dalga formunu tekrar birleştirmek. Bunu neden yapıyorsunuz diye sorduğumda her iki "büyük resmi" 10 V / div'de görmek istediklerini, aynı zamanda 0,1 V / div'de sinyal ayrıntılarını görmek istediklerini açıkladılar. Osiloskoplarındaki 8-bit Adc'lerden yeterli ayrıntı almak için farklı amplifikatör ayarlarını kullanıyorlar.

Bu teknik iki probleme sebep oldu:

Veri toplama kanallarını çok hızlı ve verimsiz kullandılar.
Osiloskop yükselticileri aşırı hız olayından kurtarılmadan önce potansiyel olarak tehlikeye atılan verilere yol açan girdileri aşıyor.

5 Serisi MSO Low Profile’a ivme kazandıran bu anlayış oldu. Sonuç olarak, yüksek enerjili fizikte osiloskop alanı sıkışmasını gerçekten çözen ilk osiloskoptur. Bu cihazı 3,5 inç yüksekliğinde (2U) bir pakette oluşturduk. 8 giriş kanalı ile yardımcı tetik girişi bulunuyor ve her kanalda 12 bit ADC kullanıyor. Bu özellikler bilim insanlarına aynı alanda altı kat daha fazla ölçüm kanalı verir ve sinyalleri kanallar arasında çoğaltmak zorunda kalmadan büyük dalga biçimlerinde sürülen ince sinyal ayrıntılarını görmek için yeterli dikey çözünürlük ve dinamik aralık sağlar.

Belki de devasa bir parçacık hızlandırıcısı üzerinde çalışmıyorsunuzdur. 3,5 inçlik bir pakette sekiz adet 1 GHz osiloskop kanalı ile ne yapardınız? Daha fazla bilgi edinmek için 5 Serisi MSO Low Profile sayfasını ziyaret edin.