Mengapa osiloskop digital masih sangat mahal?

Saya seorang pemula dalam hobi elektronik dan saya bertanya-tanya mengapa osiloskop digital masih begitu mahal?

Pada masa CPU GHz murah, USB 3, modem ADSL, penerima DVB-S, pemutar blu-ray yang semuanya memiliki frekuensi clock / laju pengambilan sampel yang luar biasa, itu membuat saya bertanya-tanya mengapa osiloskop digital yang mampu mengambil sampel sinyal dari bandwidth 10MHz masih sangat mahal, 100MHz sudah sangat canggih.

Bagaimana ini bisa dijelaskan?
Apa yang membedakan ADC dari osiloskop digital dari salah satu perangkat yang disebutkan di atas?

Pertama saya setuju dengan poster lain tentang skala ekonomi . Perangkat konsumen diproduksi dalam jutaan sedangkan pasar seperti itu tidak ada untuk osiloskop digital.

Kedua, osiloskop adalah perangkat presisi . Mereka perlu menjalani kontrol kualitas yang ketat untuk memastikan mereka memenuhi standar yang diharapkan. Ini semakin meningkatkan biaya.

Adapun bandwidth. Kriteria Nyquist menyatakan bahwa laju sampling harus setidaknya dua kali frekuensi yang ingin Anda ukur. Tetapi bahkan pada tingkat dua kali lipat, itu mengerikan di terbaik. Perhatikan gambar-gambar berikut:

Keterangan grafik menceritakan kisah tersebut. Anda harus melebihi bandwidth yang ditentukan dengan jumlah yang besar untuk mendapatkan representasi akurat dari sinyal input gelombang persegi (harmonik frekuensi tinggi). Dan bandwidth yang lebih besar = biaya yang lebih besar.

Pada akhirnya, presisi, bandwidth dan jumlah produksi terbatas yang menaikkan harga.

Skala ekonomis - item lain yang Anda sebutkan adalah perangkat konsumen, diproduksi dalam jutaan. Oscilloscopes akan diproduksi dalam ribuan (atau kurang), yang membuat perbedaan besar dalam biaya litbang, BOM (bill of material) dan biaya perakitan yang diamortisasi.

Volume produksi yang lebih rendah adalah penyebab utama dan kedua, Anda membeli alat uji yang merupakan sesuatu yang istimewa. Jika Anda hanya melihat teardown dari DSO murah seperti Rigol DS1052Anda akan melihat apa yang diperlukan hanya untuk membuat ruang lingkup entri rendah. Mereka memiliki 5 ADC ganda (overclock, sehingga sudah mengurangi harga!). Jika ADC itu masing-masing $ 4 (tebakan acak, jumlah sangat besar), itu sudah $ 20 pada ADC. Sirkuit digital untuk mengemudi dan membaca ADC mungkin juga sangat mahal (FPGA, CLPD, prosesor DSP tidak murah). Saya kira frontend analog menambah seperti $ 25 dengan mudah juga. Kemudian ada biaya PCB, manufaktur, kasing, layar warna, papan panel depan, catu daya, tinju, pengiriman dan insinyur yang membayar untuk merancang / mendukungnya. Saya tidak bisa melihat bagaimana mereka akan menjual produk itu dengan harga lebih murah. Saya pikir DS1052E sekitar 300 euro di Eropa.

Jika Anda melihat teardown dari DSO yang jauh lebih mahal seperti Agilent 3000X , saya pikir sejumlah besar harga masuk ke produksi dan desain chip ASIC tersebut. Chip ASIC adalah IC digital yang dirancang khusus. Ini seperti FPGA, tetapi dengan lebih banyak kecepatan dan 'ruang'. Bayangkan Anda mendesain chip yang benar-benar terbiasa dengan produk Anda. Saya yakin itu akan membuat mereka kehilangan banyak uang untuk keluar dari tanah.

Kembali ke kinerja 'versus PC': ASIC memproses gelombang 1M per detik. Untuk memasukkannya ke dalam perspektif, jika Anda memiliki prosesor yang berjalan pada 3GHz maka hanya akan ada 3.000 jam kutu di antara setiap titik pemicu untuk memproses gelombang. Berapa banyak poin yang menurut Anda ada dalam memori gelombang? Yah mungkin 4K. Itu berarti bahwa procesor perlu memproses 4/3 sampel dalam 1 clocktick. Tidak mungkin! Selain itu, PC konsumen dan kecepatan pemrosesan mereka dibangun dan sistem operasi, bus PCI-e, dan barang-barang kelas atas yang sangat kompleks. Lingkup kelas atas yang lebih tua menggunakan papan PC untuk analisis pasca. Mereka tidak cukup cepat untuk memproses, menampilkan, dan menganalisis bentuk gelombang pada saat yang bersamaan.

Perhatikan juga bahwa ruang lingkup ini memiliki kecepatan pengambilan sampel maksimum (waktu nyata) (sehingga tidak dibohongi dengan perangkat lunak) pada 4GSa / S. Jika Anda menyertakan fitur-fitur seperti pemicu protokol serial (yaitu Anda mengirim karakter 'A' melalui bus serial yang akan memicu cakupannya), Anda hanya perlu perangkat keras khusus untuk melakukannya. Tentu saja, ruang lingkup yang ditampilkan harganya $ 12K (memberi Anda mobil yang layak sekarang juga!) Tetapi tampaknya para insinyur memerlukan alat ini, dan inilah yang diperlukan untuk mewujudkannya.

Saya membeli osiloskop Rigol DS1052E, berdasarkan Dave Eevblog # 37 merobohkan, pada bulan Mei tahun ini untuk £ 257,76 + £ 31,20 ongkos kirim, dilacak, (layak untuk menontonnya mendekati seluruh dunia, butuh dua minggu) dari BestOfferBuy . Saya senang dengan itu, dan saya melihat itu sekarang dihargai sekitar £ 215, ongkos kirim ex. Ada versi lain dengan 16 channel digital analyzer.

Saya tidak memiliki koneksi dengan Rigol atau BestOfferbuy kecuali sebagai pelanggan yang senang.

Siaran pers ini diduga menggambarkan bagaimana mereka dapat memproduksinya dengan murah tanpa mengorbankan kualitas:

Mengakali persaingan lokal memenangkan pengakuan global

Almarhum Ketua Dewan Perwakilan Rakyat AS Tip O'Neill pernah berkata, "Semua politik adalah lokal." Rigol Technologies, pembuat instrumen Beijing, mungkin telah menulis konsekuensi wajar pernyataan itu: "Semua bisnis adalah lokal."

Didirikan pada Juli 1998, perusahaan ini meluncurkan produk pertamanya - osiloskop virtual yang dirancang untuk bekerja dengan PC - dalam waktu kurang dari setahun. Keberhasilannya membuat perusahaan untuk mengembangkan osiloskop lengkap dan mandiri serta bercabang ke bidang terkait instrumen lainnya. Pada tahun 2006, perusahaan memperkenalkan osiloskop penyimpanan digital DS 1000C, yang memenangkan banyak pujian di Cina.

Lingkup ini merupakan terobosan bagi Rigol, memberikan faktor bentuk kecil, memori yang dalam, opsi bandwidth lebar, dan harga murah. Dan keberhasilannya juga membawa bentuk sanjungan yang umum: imitasi. Pada 2007, Rigol adalah produsen DSO No. 2 di Cina, memproduksi lebih dari 40.000 DSO per tahun. Pada tahun yang sama, salinan lingkup dari beberapa pabrikan Cina juga mulai muncul. Di Cina, di mana perlindungan kekayaan intelektual masih semakin matang, praktik "merobohkan" desain orang lain adalah hal biasa. (Rigol sejak itu berhasil menggugat para penyalin.)

Penyalinan cepat produk-produk Rigol membuat perusahaan memeriksa strategi bisnisnya. Keluar dari pasar kelas bawah tidak benar-benar mungkin, mengingat pentingnya pasar pendidikan untuk rencana bisnis Rigol saat ini dan masa depan. Kemungkinan lain adalah menemukan cara teknis untuk menjauhkan diri dari penyalin. Wang Yue, pendiri dan presiden Rigol, serta arsitek sistem utama untuk sebagian besar platform instrumentasi utama perusahaan, memutuskan untuk menggunakan sumber daya R&D R&D, daya beli, dan biaya produksi yang rendah untuk menciptakan produk yang bahkan disalin oleh orang-orang yang menyalinnya. tidak bisa menjual lebih.

Karena Rigol menggunakan komponen off-the-shelf, itu adalah pembeli ADC komersial terbesar di dunia dan suku cadang DSO lainnya. Jadi digunakan daya beli ini untuk mengurangi biaya suku cadang. Percaya itu bisa menggandakan volume lagi karena mendorong harga turun, tim R&D mulai membuat proyek turnaround cepat dengan siklus desain produk satu tahun. Tim manufaktur menciptakan cara untuk meningkatkan volume dengan sedikit biaya tambahan dan dengan biaya rata-rata yang lebih rendah secara keseluruhan.

Hasilnya adalah kelompok produk DS 1000E. Garis ini tidak hanya berhasil di pasar dalam negeri, tetapi juga di Eropa dan Amerika.

Saya tidak tahu terlalu banyak tentang politik dan bisnis (volume produksi rendah dan persyaratan presisi sepertinya penjelasan yang masuk akal), tetapi saya tahu bahwa chip konverter analog ke digital bisa menjadi sangat mahal. Di Digikey, mereka dapat mencapai ribuan, dan chip yang paling mahal adalah $ 14.000 untuk satu saluran ADC!

The Wikipedia artikel tentang ADC menjelaskan bagaimana chip ini begitu mahal:

$2^N - 1$

$2^{10}=1024$

Chip yang lebih cepat (GSa / s) cenderung seperti ini ADC kinerja tinggi. Jadi untuk osiloskop 4-channel gigasample, ini dapat dengan mudah menambahkan $ 4.000 ke label harga.

Dibandingkan dengan ruang lingkup analog, ruang lingkup digital tidak mahal sama sekali. Saya tidak berpikir itu teknologi seperti pasar volume rendah, seperti kata tcrosley. Bahkan jika Anda membangun ruang lingkup dengan bagian-bagian yang diproduksi massal yang paling banyak tersedia, masih akan ada biaya rekayasa non-berulang (NRE) dalam mendesain benda itu, dan pada dasarnya itu adalah NRE yang Anda bayar.