Warum sind digitale Oszilloskope immer noch so teuer?

Erstens würde ich anderen Postern in Bezug auf Skaleneffekte zustimmen . Consumer-Geräte werden millionenfach produziert, während ein solcher Markt für digitale Oszilloskope nicht existiert.

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

Was die Bandbreite angeht. Das Nyquist-Kriterium besagt, dass die Abtastrate mindestens doppelt so hoch sein sollte wie die zu messende Frequenz. Aber selbst bei doppelter Rate ist es bestenfalls schrecklich. Betrachten Sie die folgenden Bilder:

Die Bildunterschriften erzählen die Geschichte. Sie müssen die angegebene Bandbreite um einen großen Betrag überschreiten, um eine genaue Darstellung des Rechteckwellen-Eingangssignals (hochfrequente Harmonische) zu erhalten. Und größere Bandbreite = höhere Kosten.

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

Skaleneffekte – die anderen Artikel, die Sie erwähnt haben, sind Verbrauchergeräte, die millionenfach hergestellt werden. Oszilloskope werden zu Tausenden (oder weniger) hergestellt, was einen großen Unterschied bei den amortisierten F&E-, Stücklisten- und Montagekosten ausmacht.

Geringere Produktionsmengen sind ein wesentlicher Grund und zweitens kaufen Sie Prüfgeräte, die etwas Besonderes sind. Wenn Sie sich nur den Teardown eines billigen DSO wie eines Rigol DS1052 ansehenSie werden sehen, was erforderlich ist, um ein Zielfernrohr mit niedrigem Einstieg herzustellen. Sie haben 5 Dual-ADCs (übertaktet, sodass sich der Preis bereits reduziert!). Wenn diese ADCs jeweils 4 US-Dollar kosten (eine zufällige Schätzung, sehr große Mengen), sind das bereits 20 US-Dollar für ADCs. Digitale Schaltungen zum Ansteuern und Lesen der ADCs sind wahrscheinlich auch sehr teuer (FPGA, CLPD, DSP-Prozessoren sind nicht billig). Ich denke, das analoge Frontend kostet auch leicht 25 $. Dann gibt es PCB-Kosten, Herstellung, Gehäuse, Farbbildschirm, Frontpanel-Platine, Netzteil, Verpackung, Versand und die Bezahlung von Ingenieuren für Design/Support. 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 Teardown eines viel teureren DSO wie Agilent 3000X ansehen , denke ich, dass ein großer Teil des Preises in die Produktion und das Design dieser ASIC-Chips fließt. ASIC-Chips sind kundenspezifische digitale ICs. Es ist wie ein FPGA, aber mit mehr Geschwindigkeit und „Raum“. Stellen Sie sich vor, Sie entwerfen einen vollständig auf Ihr Produkt abgestimmten Chip. Ich bin sicher, dass es sie eine Menge Geld kosten wird, um loszulegen.

Zurück zur Leistung „gegenüber PC“: Diese ASICs verarbeiten 1 Million Wellenformen pro Sekunde. Um das ins rechte Licht zu rücken: Wenn Sie einen Prozessor mit 3 GHz haben, hätte er nur 3000 Takte zwischen jedem Triggerpunkt, um die Wellenform zu verarbeiten. Wie viele Punkte befinden sich Ihrer Meinung nach in einem Wellenformspeicher? Nun, es kann 4K sein. Das würde bedeuten, dass der Prozessor 4/3 eines Samples in einem Clocktick verarbeiten muss. Auf keinen Fall! Darüber hinaus sind Verbraucher-PCs und ihre Verarbeitungsgeschwindigkeit um ein Betriebssystem, PCI-e-Busse und sehr komplexe High-End-Sachen herum aufgebaut. 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 Abtastgeschwindigkeit (Echtzeit) bei 4GSa/S hat (es wird also nicht mit Software ausgetrickst). Wenn Sie Funktionen wie das Auslösen des seriellen Protokolls einbeziehen (dh Sie senden das Zeichen „A“ über einen seriellen Bus, wird es das Oszilloskop auslösen), benötigen Sie dafür nur benutzerdefinierte Hardware. Natürlich kostet der angezeigte Umfang 12.000 US-Dollar (bekommt Sie auch heute noch ein anständiges Auto!), Aber anscheinend benötigen Ingenieure diese Werkzeuge, und das ist es, was es braucht, um es zu verwirklichen.

Ich kaufte ein Oszilloskop Rigol DS1052E, basierend auf Dave Jones eevblog #37, im Mai dieses Jahres für 257,76 £ + 31,20 £ Porto, verfolgt, (es lohnt sich, es auf der ganzen Welt näher kommen zu sehen, dauerte zwei Wochen) von BestOfferBuy . Ich bin hocherfreut darüber, und wie ich sehe, kostet es jetzt etwa 215 £, exkl. Versand. Es gibt eine weitere Version mit integriertem 16-Kanal-Digitalanalysator.

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

Diese Pressemitteilung beschreibt angeblich, wie sie es so günstig herstellen können, ohne an Qualität einzubüßen:

Das Austricksen der lokalen Konkurrenz gewinnt weltweite Anerkennung

Der verstorbene Sprecher des US-Repräsentantenhauses Tip O'Neill sagte einmal: „Alle Politik ist lokal“. Rigol Technologies, ein Pekinger Instrumentenhersteller, könnte die logische Folge dieser Aussage geschrieben haben: „All business is local.“

Das im Juli 1998 gegründete Unternehmen brachte sein erstes Produkt – ein virtuelles Oszilloskop, das für die Arbeit mit einem PC entwickelt wurde – in weniger als einem Jahr auf den Markt. Der Erfolg veranlasste das Unternehmen, komplette, eigenständige Oszilloskope zu entwickeln und sich in andere gerätebezogene Bereiche zu verzweigen. 2006 stellte das Unternehmen das digitale Speicheroszilloskop DS 1000C vor, das in China großen Anklang fand.

Das Oszilloskop war ein Durchbruch für Rigol, da es einen kleinen Formfaktor, einen großen Speicher, große Bandbreitenoptionen und einen niedrigen Preis bietet. Und sein Erfolg brachte auch eine gängige 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 Kopien des Zielfernrohrs einiger chinesischer Hersteller auf. In China, wo der Schutz des geistigen Eigentums noch ausreift, war die Praxis, das Design eines anderen „abzuschlagen“, üblich. (Rigol hat die Kopisten inzwischen erfolgreich verklagt.)

Das schnelle Kopieren der Produkte von Rigol 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, sich von den Kopisten zu distanzieren. Wang Yue, der Gründer und Präsident von Rigol sowie der Schlüsselsystemarchitekt für die meisten wichtigen Instrumentierungsplattformen des Unternehmens, entschied sich, die F&E-Ressourcen, die Kaufkraft und die niedrigen Herstellungskosten von Rigol zu nutzen, um ein Produkt zu entwickeln, das selbst diejenigen, die es kopierten, überzeugen konnte konnte nicht unterbieten.

Da Rigol handelsübliche Komponenten verwendet, ist es der weltweit größte Käufer von kommerziellen ADCs und anderen DSO-Teilen. Also nutzte es diese Kaufkraft, um die Teilekosten zu senken. Das F&E-Team glaubte, dass es das Volumen erneut verdoppeln könnte, da es den Preis nach unten drückte, und machte sich daran, ein schnelles Turnaround-Projekt mit einem einjährigen Produktdesignzyklus zu erstellen. Das Fertigungsteam hat eine Möglichkeit geschaffen, das Volumen mit geringen zusätzlichen Kosten und insgesamt niedrigeren Durchschnittskosten zu erhöhen.

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

Ich weiß nicht viel über Politik und Wirtschaft (geringes Produktionsvolumen und Präzisionsanforderungen scheinen vernünftige Erklärungen zu sein), aber ich weiß, dass Analog-Digital-Wandlerchips sehr teuer werden können. Bei Digikey können sie in die Tausende gehen, und der teuerste Chip kostet 14.000 US -Dollar für einen Einkanal-ADC!

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

Die Direktwandlung ist sehr schnell, kann Gigahertz-Abtastraten erreichen, hat aber normalerweise nur eine Auflösung von 8 Bit oder weniger, da die Anzahl der benötigten Komparatoren$2^N - 1$, verdoppelt sich mit jedem zusätzlichen Bit, was eine große, teure Schaltung erfordert.

Billige Chips verlassen sich darauf, eine Spannungsmessung in eine Zeitmessung umzuwandeln, wie das Laden eines Kondensators und das Messen der Zeit. Dies begrenzt jedoch die Geschwindigkeit, mit der der Chip laufen kann. Die schnellsten laufen parallel mit einer Spannungsvergleichsschaltung für jeden Spannungspegel. Dies bedeutet, dass ein 10-Bit-ADC benötigt wird$2^{10}=1024$Komparatoren pro Eingang, plus Schaltkreise, um jeden in eine Binärzahl umzuwandeln. Das alles bedeutet, dass die Chips große Siliziumflächen benötigen, was die Kosten unglaublich schnell in die Höhe treibt (fragen Sie Intel). Ich bin sicher, dass die Präzisionsanforderung auch die Kosten erhöht und möglicherweise auch Probleme mit der Eingangskapazität, wenn das Signal an 1000 interne Schaltkreise geht.

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

Im Vergleich zu analogen Oszilloskopen sind digitale Oszilloskope überhaupt nicht teuer. Ich glaube nicht, dass es an der Technologie liegt, sondern eher am Kleinserienmarkt, wie tcrosley gerade gesagt hat. Selbst wenn Sie das Zielfernrohr mit den meisten verfügbaren Massenteilen bauen würden, würden beim Entwerfen des Dings immer noch die einmaligen Konstruktionskosten (NRE) anfallen, und es ist im Grunde die NRE, für die Sie bezahlen.