Warum sind digitale Oszilloskope immer noch so teuer?

Ich bin ein Anfänger in der Hobbyelektronik und frage mich, warum digitale Oszilloskope immer noch so teuer sind?

In Zeiten billiger GHz-CPUs, USB 3, ADSL-Modems, DVB-S-Empfängern, Blu-ray-Playern, die alle bemerkenswerte Taktfrequenzen / Abtastraten aufweisen, frage ich mich, warum ein digitales Oszilloskop Signale einer Bandbreite von abtasten kann 10MHz sind immer noch sehr teuer, 100MHz sind schon High-End.

Wie ist das zu erklären?
Was unterscheidet den ADC von einem digitalen Oszilloskop von einem der oben genannten Geräte?

Ich stimme zunächst anderen Plakaten in Bezug auf Skaleneffekte zu . Consumer-Geräte werden millionenfach produziert, während es für digitale Oszilloskope keinen solchen Markt gibt.

Zweitens sind Oszilloskope Präzisionsgeräte . Sie müssen sich einer strengen Qualitätskontrolle unterziehen, um sicherzustellen, dass sie den erwarteten Standards entsprechen. Dies erhöht die Kosten weiter.

Wie für die Bandbreite. Nach dem Nyquist-Kriterium sollte die Abtastrate mindestens doppelt so hoch sein wie die Frequenz, die Sie messen möchten. Aber selbst bei der doppelten Rate ist es bestenfalls schrecklich. Betrachten Sie die folgenden Bilder:

Die Bildunterschriften erzählen die Geschichte. Sie müssen die angegebene Bandbreite erheblich überschreiten, um eine genaue Darstellung des Rechteckeingangssignals (hochfrequente Oberschwingungen) zu erhalten. Und größere Bandbreite = höhere Kosten.

Am Ende stehen Präzision, Bandbreite und begrenzte Produktionsmengen, die die Preise in die Höhe treiben.

Wirtschaftlichkeit - die anderen von Ihnen genannten Artikel sind millionenfach hergestellte Konsumgüter. Oszilloskope werden zu Tausenden (oder weniger) hergestellt, was einen großen Unterschied bei den amortisierten Kosten für Forschung und Entwicklung, Stückliste und Montage bedeutet.

Niedrigere Produktionsmengen sind eine Hauptursache und zweitens kaufen Sie Testgeräte, die etwas Besonderes sind. Wenn Sie sich nur den Abbau eines billigen DSO wie eines Rigol DS1052 ansehenSie werden sehen, was erforderlich ist, um einen Bereich mit geringem Einstieg zu erstellen. Sie haben 5 Dual-ADCs (übertaktet, so dass der Preis bereits sinkt!). Wenn diese ADCs jeweils 4 US-Dollar kosten (eine Zufallsschätzung, sehr große Mengen), sind das bereits 20 US-Dollar für ADCs. Digitale Schaltkreise zum Ansteuern und Lesen der ADCs sind wahrscheinlich auch sehr teuer (FPGA, CLPD, DSP-Prozessoren sind nicht billig). Hinzu kommen die Kosten für die Leiterplatte, die Herstellung, das Gehäuse, den Farbbildschirm, die Frontplatte, die Stromversorgung, das Verpacken, den Versand und die Bezahlung der Ingenieure für das Design / die Unterstützung. Ich kann nicht sehen, wie sie dieses Produkt für noch weniger verkaufen würden. Ich denke, dass der DS1052E hier in Europa ungefähr 300 Euro kostet.

Wenn Sie sich den Abbau eines viel teureren DSO wie Agilent 3000X ansehen , dann fließt meiner Meinung nach ein großer Teil des Preises in die Herstellung und das Design dieser ASIC-Chips. ASIC-Chips sind kundenspezifische digitale ICs. Es ist wie ein FPGA, aber mit mehr Geschwindigkeit und "Platz". Stellen Sie sich vor, Sie entwerfen einen Chip, der vollständig auf Ihr Produkt abgestimmt ist. Ich bin mir sicher, dass sie eine Menge Geld kosten wird, um auf die Beine zu kommen.

Zurück zur Leistung im Vergleich zum PC: Diese ASICs verarbeiten 1 M Wellenformen pro Sekunde. Um das in die richtige Perspektive zu rücken: Wenn Sie einen Prozessor mit 3 GHz haben, müssen zwischen den einzelnen Triggerpunkten nur 3000 Taktimpulse liegen, um die Wellenform zu verarbeiten. Wie viele Punkte befinden sich Ihrer Meinung nach in einem Wellenformspeicher? Gut kann es 4K sein. Das würde bedeuten, dass der Verarbeiter 4/3 einer Probe in 1 Clocktick verarbeiten muss. Auf keinen Fall! Darüber hinaus sind Consumer-PCs und ihre Verarbeitungsgeschwindigkeit auf Betriebssysteme, PCI-E-Busse und sehr komplexe High-End-Produkte ausgelegt. Ältere High-End-Oszilloskope verwendeten PC-Karten für die Nachanalyse. Sie sind nicht schnell genug, um Wellenformen gleichzeitig zu verarbeiten, anzuzeigen und zu analysieren.

Beachten Sie auch, dass dieses Oszilloskop eine maximale Sampling-Geschwindigkeit (in Echtzeit) bei 4GSa / S aufweist (mit Software also nicht ausgetrickst). Wenn Sie Funktionen wie das Triggern von seriellen Protokollen einschließen (dh wenn Sie das Zeichen 'A' über einen seriellen Bus senden, wird der Gültigkeitsbereich ausgelöst), benötigen Sie nur benutzerdefinierte Hardware, um dies zu tun. Natürlich kostet das angezeigte Zielfernrohr 12.000 US-Dollar (damit Sie jetzt auch ein anständiges Auto haben!), Aber anscheinend benötigen Ingenieure diese Werkzeuge, und genau das ist erforderlich, um dies zu erreichen.

Ich kaufte ein Rigol DS1052E Oszilloskop, auf der Grundlage von Dave Jones eevblog # 37 abgerissen, im Mai dieses Jahres für £ 257,76 + £ 31,20 Porto, nachverfolgt (es lohnt sich zu beobachten, wie es sich in der ganzen Welt nähert, dauerte zwei Wochen) ab BestOfferBuy . Ich bin begeistert davon und sehe, dass der Preis jetzt ungefähr 215 GBP (ohne Versandkosten) beträgt. Es gibt eine andere Version mit einem 16-Kanal-Digitalanalysator.

Ich habe keine Verbindung zu Rigol oder BestOfferbuy, außer als begeisterter Kunde.

Diese Pressemitteilung beschreibt angeblich, wie sie es so billig produzieren können, ohne an Qualität einzubüßen:

Das Überlisten der lokalen Konkurrenz gewinnt globale Anerkennung

Der verstorbene Sprecher des US-Repräsentantenhauses, Tip O'Neill, sagte einmal: "Alle Politik ist lokal." Rigol Technologies, ein Pekinger Instrumentenhersteller, hat möglicherweise die folgende Erklärung verfasst: "Alle Geschäfte sind lokal."

Das im Juli 1998 gegründete Unternehmen brachte sein erstes Produkt auf den Markt - ein virtuelles Oszilloskop, das für die Arbeit mit einem PC entwickelt wurde - in weniger als einem Jahr. Der Erfolg führte dazu, dass das Unternehmen komplette, eigenständige Oszilloskope entwickelte und sich in anderen instrumentenbezogenen Bereichen niederließ. Im Jahr 2006 führte das Unternehmen das digitale Speicheroszilloskop DS 1000C ein, das in China große Anerkennung fand.

Der Bereich war ein Durchbruch für Rigol, da er einen kleinen Formfaktor, einen tiefen Speicher, große Bandbreitenoptionen und einen niedrigen Preis bot. Und sein Erfolg brachte auch eine gemeinsame Form der Schmeichelei mit sich: Nachahmung. Bis 2007 war Rigol der zweitgrößte DSO-Hersteller in China und produzierte über 40.000 DSOs pro Jahr. Im selben Jahr tauchten auch Exemplare des Oszilloskops einiger chinesischer Hersteller auf. In China, wo der Schutz des geistigen Eigentums immer noch ausgereift ist, war es üblich, das Design eines anderen abzutun. (Rigol hat die Kopisten inzwischen erfolgreich verklagt.)

Das schnelle Kopieren der Rigol-Produkte veranlasste das Unternehmen, seine Geschäftsstrategie zu überprüfen. Ein Ausstieg aus dem Low-End-Markt war angesichts der Bedeutung des Bildungsmarkts für Rigols aktuelle und zukünftige Geschäftspläne nicht wirklich möglich. Die andere Möglichkeit bestand darin, einen technischen Weg zu finden, um sich von den Kopisten zu distanzieren. Wang Yue, der Gründer und Präsident von Rigol sowie der wichtigste Systemarchitekt für die meisten wichtigen Instrumentierungsplattformen des Unternehmens, entschied sich dafür, Rigols F & E-Ressourcen, Kaufkraft und niedrige Herstellungskosten zu nutzen, um ein Produkt zu schaffen, das selbst diejenigen, die es kopierten, überzeugen konnte konnte nicht unterbieten.

Da Rigol Standardkomponenten verwendet, ist es der weltweit größte Abnehmer von kommerziellen ADCs und anderen DSO-Teilen. Diese Kaufkraft nutzte es, um die Teilekosten zu senken. Da das Forschungs- und Entwicklungsteam der Ansicht war, dass es das Volumen aufgrund des Preisverfalls wieder verdoppeln könnte, machte es sich daran, ein schnelles Projekt mit einem einjährigen Produktentwicklungszyklus zu entwickeln. Das Fertigungsteam hat einen Weg gefunden, das Volumen mit geringen Mehrkosten und insgesamt niedrigeren Durchschnittskosten zu steigern.

Das Ergebnis war die Produktgruppe DS 1000E. Die Linie ist nicht nur in ihrem Heimatmarkt erfolgreich, sondern auch in Europa und Amerika.

Ich weiß nicht viel über Politik und Geschäft (geringe Produktionsmengen und Präzisionsanforderungen scheinen vernünftige Erklärungen zu sein), aber ich weiß, dass Analog-Digital-Wandler-Chips sehr teuer werden können. Bei Digikey können sie Tausende erreichen, und der teuerste Chip kostet 14.000 US-Dollar für einen einzelnen Kanal-ADC!

Der Wikipedia- Artikel über ADCs erklärt, wie diese Chips so teuer werden:

$2^N - 1$

$2^{10}=1024$

Die schnelleren (GSa / s) Chips sind in der Regel solche Hochleistungs-ADCs. Für ein Gigasample-4-Kanal-Oszilloskop könnten diese also leicht 4.000 US-Dollar zum Preis hinzufügen.

Im Vergleich zu analogen Scopes sind digitale Scopes überhaupt nicht teuer. Ich denke nicht, dass es sich um die Technologie handelt, sondern vielmehr um den Markt mit geringen Stückzahlen, wie Tcrosley gerade sagte. Selbst wenn Sie das Zielfernrohr mit den meisten verfügbaren Massenteilen bauen, entstehen Ihnen bei der Konstruktion des Objekts immer noch die einmaligen Engineeringkosten (NRE), und im Grunde ist es das NRE, für das Sie bezahlen.