Kompanija LeCroy savo naujuoju oscilografu WaveMaster atveria siaurumą, kuri buvo dėl riboto vidinio duomenų perdavimo greičio. Todėl įmanoma efektyviau pasinaudoti dideliais atminties rezervais. Didesni signalų perdavimo greičiai yra pasiekti trijų pačios kompanijos sukurtų SiGe lustų dėka.

   Trys didelės kompanijos Agilent, LeCroy ir Tektronix nuolat varžosi tarpusavyje, kuri pagamins patį geriausią oscilografą. Šiuo metu vienareikšmio atsakymo į šį klausimą nėra, nes visos trys savo dėmesį sutelkė į skirtingus oscilografų parametrus.

   Paskutinį žingsnį žengė LeCroy, ką tik pristatęs savo naująjį oscilografą WaveMaster 8500. LeCroy jau seniai didelį dėmesį skyrė surinktų duomenų atmintinės dydžiui - ir ilgai ėjo šiuo keliu. Bet tuo pat metu buvo žiūrima į tai, kaip sparčiai matavimo prietaiso viduje sklinda duomenys. Žinant, kokius milžiniškus duomenų kiekius ir kaip sparčiai tenka apdoroti, ši aplinkybė greitai gali virsti viso techninio sprendimo siauruma.

   Maždaug prieš metus kompanija LeCroy pristatė oscilografą WavePro, kurio dažnių juostos plotis buvo 2 GHz, bandinių ėmimo sparta - 4 GSa/s, kiekvieno kanalo atmintis - 16 MSa/s, o vidaus magistralėje, jungiančioje duomenų surinkimo atmintinę su procesoriumi, duomenys buvo perduodami 10 Mb/s sparta. Anot LeCroy, šis prietaisas iki šiol geriausiai tiko tam tikriems matavimams atlikti, bet kitiems matavimams jis nelabai tiko dėl ribotos vidinės duomenų perdavimo spartos.

   Ši problema buvo sprendžiama kuriant oscilografą WaveMaster. Oscilografo aparatinės ir programinės įrangos visa konstrukcija naujoviška. Svarbiausias vaidmuo tenka naujai duomenų apdorojimo architektūrai, kurią LeCroy vadina X-Stream. Būtent ji leidžia padidinti duomenų apsikeitimo tarp atmintinės ir procesoriaus spartą iki 100 Mb/s - tokia sparta prilygsta didžiausioms įmanomoms PCI šynoms. Kiti pagrindiniai techniniai duomenys yra tokie: juostos plotis - 5 GHz, bandinių ėmimo sparta - 10 GSa/s, 24 milijonai taškų kiekvieno kanalo atmintinėje.

X-Stream

   Trumpai X-Stream architektūrą galima apibūdinti taip: po įvesties stiprintuvų ir keitiklių analogas-kodas yra keturi moduliai, kurių kiekviename yra iki 24 MB talpos sparčios DRAM tipo atmintinės. Kartu galima sujungti 1 ir 3 kanalus, arba 2 ir 4 kanalus kiekvienu atveju gaunant po 48 MB talpos atmintinę. Per dvi 100 Mb/s spartos jungtis (gigabitinį Ethernetą) šios atmintinės yra sujungiamos su FPGA tipo atsargos (cache) atmintine. Iškart po atsargos atmintinės yra siauruma PCI interfeisas, ribojanti spartą iki 100 Mb/s. Gera žinia yra ta, kad pasaulyje, be LeCroy, yra daug žmonių, kurie stengiasi priversti šį interfeisą dirbti sparčiau. Taigi, jei kam nors pavyks sukurti spartesnį interfeisą, LeCroy savąjį oscilografą dar galės paspartinti.

   "Iki šiol visi oscilografai veikė vienodai", - sako gamybos vadovas Michaelis Lauterbachas. - "Pavyzdžiui, jeigu yra surenkami duomenys apie dviejų signalų formą ir norima iš signalo 1 atimti signalą 2, pradžioje iš atminties paimami pirmieji taškai, atliekama jų atimties operacija, o rezultatas įrašomas tarpiniams duomenims skirtame formate. Po to tokios pat operacijos atliekamos su kitais taškais. Galiausiai tarpiniai rezultatai iškviečiami iš atminties ir sudedami į naują signalą."

   "Mūsų naujojoje sistemoje matavimo duomenys patenka į kur kas spartesnę atsargos atmintinę. Ten juos gali rasti ir tiesiogiai pasiimti procesorius, kuriam nebereikia laukti, kol atsiras kokie nors tarpiniai rezultatai."

   Naujojoje architektūroje ne mažiau svarbi yra ir programinė įranga. Tradiciškai, remiantis Windows platforma, įrengiamas papildomas Intel procesorius, sąveikaujantis su jau esamu duomenų surinkimo procesoriumi (dažniausiai PowerPC). Atliekant skirtingas matavimo funkcijas į pagalbą ateina Java programos.

   "Nors mes naudojome tą patį procesorių (Pentium III), oscolografe WaveMaster panaudojome visai kitokią matavimo duomenų apdorojimo ir Windows bei taikomųjų programų panaudojimo koncepciją. Ji yra gerokai spartesnė ir stabilesnė. Be to, jos privalumas yra dar ir tas, kad galima tiesiai oscilografe naudoti trečiosios šalies programinę įrangą (pavyzdžiui, MathLab)."

Technologija remiantis SiGe junginiais

   Detaliau pažvelkime į kai kuriuos WaveMaster panaudotas technines naujoves. Įvesties kontaktų dažnių juosta yra 18 GHz, todėl ir toliau galima tikėtis platesnės dažnių juostos. Įvesties stiprintuvas yra SiGe lustas, kurio dažnių juosta didesnė kaip 6 GHz. Jo stiprinimą galima perjunginėti šuoliais arba tolygiai - abiem atvejais ši operacija visiškai kalibruota. Jis taip pat turi kelias išvestis, todėl signalus galima nukreipti į kelis A/D keitiklius.

   Kita pakopa yra A/D keitikliai, kurie priklauso flash kategorijai; jie yra vienlusčiai, dirbantys 10 GSa/s sparta. Anot LeCroy, tai pirmieji iš SiGe pagaminti ir panaudoti oscilografe A/D keitikliai. Juostos plotis didesnis kaip 6 GHz. Keitikliuose yra po keletą įvesčių, todėl prie jų galima prijungti daugiau kanalų ir visus A/D keitiklius sinchronizuoti tarpusavyje.

   Po A/D keitiklių yra įjungtas labai svarbus elementas - labai sparti duomenų surinkimo atmintinė, pagaminta remiantis CMOS-DRAM technologija. Ją LeCroy kūrė specialiai oscilografams. Atmintinė surenka A/D keitiklių teikiamą informaciją 10 GB/s sparta. Kiekviename iš A/D keitiklių ateinančiame bandinyje būna vienas informacijos baitas, todėl atmintinė privalo apdoroti šią duomenų masę per realų laiką. Atminties moduliuose esti po tris lustus kiekvienam A/D keitikliui, o kiekvienas lustas užtikrina po 3,33 GB/s (sudėjus gaunama 10 GB/s).

   Tačiau tokios magistralės, į kurią sutilptų 10 GB/s srautas nėra. Todėl atmintis šių 8 bitų perkoduojama į 10 bitų. Tam panaudojamos dvi dvigubos gigabitinio Etherneto jungtys, vedančios prie procesoriaus atminties. Duomenys 1,25 Gb/s sparta paketais siunčiami į specialią FPGA tipo atsargos atmintinę.

   Atminties bloke, be to įterptas "decimatorius". Pakeitus laiko bazę, pavyzdžiui, sumažinus greitį, kad būtų perdengtas didesnis laiko tarpas, tik A/D keitikliai veikia pilna sparta, o atmintis pasirenka tiktai tuos duomenis, kurie jai tuo metu naudingi. Šitaip pasiekiamas didelis laiko bazės ir strobavimo proceso stabilumas. Be to, egzistuoja "skaitmeninis poslinkis", leidžiantis perkloti atmintines ir šitaip dviejuose kanaluose gauti net 48 MB.

   Laiko bazė visuomet veikia 10 GHz dažniu, o tirtis būna mažesnis negu 150 femtosekundžių. Patraukli visų LeCroy oscilografų ypatybė yra ta, kad jie leidžia naudoti išorinį takto dažnį, kas yra labai svarbu vykdant daugelį telekomo pritaikymų.

   Trečiasis SiGe lustas, kurį taip pat sukūrė LeCroy, užtikrina oscilografo paleidimą. Labai svarbu, kad sinchronizacijos blokas būtų labai spartus ir kad trumpą signalą būtų galima stebėti paleidžiant oscilografą tiesiog nuo jo. Šio lusto dažnių juosta yra 5 GHz.