Tại sao máy hiện sóng kỹ thuật số vẫn còn đắt như vậy?

Tôi là người mới bắt đầu trong sở thích điện tử và tôi tự hỏi tại sao máy hiện sóng kỹ thuật số vẫn còn đắt như vậy?

Trong thời đại của CPU GHz giá rẻ, USB 3, modem ADSL, máy thu DVB-S, máy phát blu-ray mà tất cả chúng đều có tần số xung nhịp / tốc độ lấy mẫu đáng chú ý, tôi tự hỏi tại sao máy hiện sóng kỹ thuật số có khả năng lấy mẫu tín hiệu băng thông 10 MHz vẫn còn rất đắt, 100 MHz đã là cao cấp.

Việc này được giải thích như thế nào?
Điều gì khác biệt ADC với một máy hiện sóng kỹ thuật số từ một trong các thiết bị được đề cập ở trên?

Trước tiên tôi đồng ý với các áp phích khác về quy mô kinh tế . Các thiết bị tiêu dùng được sản xuất trong hàng triệu trong khi thị trường như vậy không tồn tại cho máy hiện sóng kỹ thuật số.

Thứ hai, máy hiện sóng là thiết bị chính xác . Họ cần phải trải qua kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo họ sống theo các tiêu chuẩn mong đợi. Điều này làm tăng thêm chi phí.

Đối với băng thông. Tiêu chí Nyquist nói rằng tốc độ lấy mẫu phải ít nhất gấp đôi tần số bạn muốn đo. Nhưng thậm chí với tốc độ gấp đôi, nó là khủng khiếp nhất. Hãy xem xét các hình ảnh sau:

Các chú thích biểu đồ kể câu chuyện. Bạn cần vượt quá băng thông được chỉ định một lượng lớn để có được biểu diễn chính xác của tín hiệu đầu vào sóng vuông (sóng hài tần số cao). Và băng thông lớn hơn = chi phí lớn hơn.

Cuối cùng, độ chính xác, băng thông và số lượng sản xuất hạn chế làm tăng giá.

Tính kinh tế theo quy mô - các mặt hàng khác mà bạn đề cập là các thiết bị tiêu dùng, được sản xuất trong hàng triệu. Máy hiện sóng sẽ được sản xuất trong hàng ngàn (hoặc ít hơn), điều này tạo ra sự khác biệt lớn về R & D được khấu hao, BOM (hóa đơn vật liệu) và chi phí lắp ráp.

Khối lượng sản xuất thấp hơn là một nguyên nhân chính và thứ hai, bạn đang mua thiết bị thử nghiệm là một điều đặc biệt. Nếu bạn chỉ nhìn vào sự sụp đổ của một DSO giá rẻ như Rigol DS1052bạn sẽ thấy những gì cần thiết chỉ để tạo phạm vi nhập cảnh thấp. Họ có 5 ADC kép (được ép xung, do đó đã giảm giá!). Nếu mỗi ADC đó là 4 đô la (một dự đoán ngẫu nhiên, số lượng rất lớn), thì đó đã là 20 đô la trên ADC. Mạch kỹ thuật số để lái và đọc ADC có lẽ cũng rất tốn kém (bộ điều khiển FPGA, CLPD, DSP không rẻ) Tôi đoán rằng giao diện tương tự cũng dễ dàng tăng thêm 25 đô la. Sau đó là chi phí PCB, sản xuất, vỏ, màn hình màu, bảng mặt trước, cung cấp điện, quyền anh, vận chuyển và trả tiền cho các kỹ sư để thiết kế / hỗ trợ nó. Tôi không thể thấy họ sẽ bán sản phẩm đó với giá rẻ hơn thế nào. Tôi nghĩ rằng DS1052E có giá khoảng 300 euro tại châu Âu.

Nếu bạn nhìn vào sự sụp đổ của một DSO đắt hơn nhiều như Agilent 3000X , tôi nghĩ rằng một lượng lớn giá sẽ đi vào việc sản xuất và thiết kế các chip ASIC đó. Chip ASIC là IC kỹ thuật số được thiết kế tùy chỉnh. Nó giống như một đồ họa, nhưng với tốc độ và 'không gian' nhiều hơn. Hãy tưởng tượng bạn thiết kế một con chip hoàn toàn quen thuộc với sản phẩm của bạn. Tôi chắc chắn rằng họ sẽ tốn rất nhiều tiền để lên khỏi mặt đất.

Quay trở lại hiệu suất 'so với PC': những ASIC đó xử lý dạng sóng 1M mỗi giây. Để đặt điều đó vào phối cảnh, nếu bạn có bộ xử lý chạy ở 3GHz, nó sẽ chỉ có 3000 điểm đồng hồ giữa mỗi điểm kích hoạt để xử lý dạng sóng. Bạn nghĩ có bao nhiêu điểm trong bộ nhớ dạng sóng? Vâng, nó có thể là 4K. Điều đó có nghĩa là công ty cần xử lý 4/3 mẫu trong 1 clocktick. Không đời nào! Hơn nữa, PC của người tiêu dùng và tốc độ xử lý của họ được xây dựng xung quanh và hệ điều hành, các cổng PCI-e và các công cụ cao cấp rất phức tạp. Phạm vi cao cấp cũ hơn đã sử dụng bảng PC để phân tích hậu kỳ. Chúng không đủ nhanh để xử lý, hiển thị và phân tích dạng sóng cùng một lúc.

Cũng lưu ý rằng phạm vi này có tốc độ lấy mẫu tối đa (thời gian thực) (vì vậy không bị lừa với phần mềm) ở mức 4GSa / S. Nếu bạn bao gồm các tính năng như kích hoạt giao thức nối tiếp (tức là bạn gửi ký tự 'A' qua một bus nối tiếp, nó sẽ kích hoạt phạm vi), bạn chỉ cần phần cứng tùy chỉnh để thực hiện. Tất nhiên, phạm vi hiển thị có giá $ 12K (giờ đây bạn cũng có một chiếc xe hơi tốt!) Nhưng rõ ràng các kỹ sư yêu cầu những công cụ này, và đây là những gì nó cần để biến nó thành hiện thực.

Tôi đã mua một máy hiện sóng Rigol DS1052E, trên cơ sở Dave Jones eevblog # 37 xé nát, vào tháng Năm năm nay với giá £ 256,76 + £ 31,20, được theo dõi, (rất đáng để xem nó tiếp cận trên toàn thế giới, mất hai tuần) từ Ưu đãi tốt nhất . Tôi rất vui mừng với nó, và tôi thấy nó hiện có giá khoảng £ 215, bưu chính. Có một phiên bản khác với máy phân tích kỹ thuật số 16 kênh đi kèm.

Tôi không có kết nối với Rigol hoặc Best Offererbuy ngoại trừ một khách hàng thích thú.

Thông cáo báo chí này được cho là mô tả làm thế nào họ có thể sản xuất nó với giá rẻ mà không làm giảm chất lượng:

Outsmarting cạnh tranh địa phương giành được sự công nhận toàn cầu

Chủ tịch quá cố của Hạ viện Hoa Kỳ Tip O'Neill từng nói: "Tất cả chính trị là địa phương." Rigol Technologies, một nhà sản xuất nhạc cụ Bắc Kinh, có thể đã viết tuyên bố đó là hệ quả: "Tất cả các doanh nghiệp là địa phương."

Được thành lập vào tháng 7 năm 1998, công ty đã ra mắt sản phẩm đầu tiên của mình - một máy hiện sóng ảo được thiết kế để hoạt động với PC - trong vòng chưa đầy một năm. Thành công của nó đã khiến công ty phát triển các máy hiện sóng độc lập hoàn chỉnh cũng như phân nhánh sang các lĩnh vực liên quan đến dụng cụ khác. Năm 2006, công ty đã giới thiệu máy hiện sóng lưu trữ kỹ thuật số DS 1000C, đã giành được sự hoan nghênh rộng rãi ở Trung Quốc.

Phạm vi là một bước đột phá cho Rigol, cung cấp một yếu tố hình thức nhỏ, bộ nhớ sâu, tùy chọn băng thông rộng và giá thấp. Và thành công của nó cũng mang lại một hình thức nịnh hót phổ biến: bắt chước. Đến năm 2007, Rigol là nhà sản xuất DSO số 2 tại Trung Quốc, sản xuất hơn 40.000 DSO mỗi năm. Cùng năm, các bản sao của phạm vi từ một vài nhà sản xuất Trung Quốc cũng bắt đầu xuất hiện. Ở Trung Quốc, nơi bảo vệ tài sản trí tuệ vẫn đang trưởng thành, việc thực hành "hạ gục" thiết kế của người khác là phổ biến. (Rigol đã kiện thành công các nhà sao chép.)

Việc sao chép nhanh chóng các sản phẩm của Rigol đã khiến công ty kiểm tra chiến lược kinh doanh của mình. Thoát khỏi thị trường cấp thấp là không thực sự có thể, do tầm quan trọng của thị trường giáo dục đối với các kế hoạch kinh doanh hiện tại và tương lai của Rigol. Khả năng khác là tìm một cách kỹ thuật để tạo khoảng cách với những người sao chép. Wang Yue, người sáng lập và chủ tịch của Rigol, đồng thời là kiến ​​trúc sư hệ thống quan trọng cho hầu hết các nền tảng thiết bị chính của công ty, đã quyết định sử dụng tài nguyên R & D của Rigol, mua sức mạnh và chi phí sản xuất thấp để tạo ra một sản phẩm mà ngay cả những người sao chép nó không thể nhấn mạnh.

Do Rigol sử dụng các linh kiện ngoài giá, nên đây là đơn vị mua ADC thương mại lớn nhất và các bộ phận DSO khác. Vì vậy, nó đã sử dụng sức mua này để giảm chi phí bộ phận. Tin rằng nó có thể tăng gấp đôi khối lượng một lần nữa khi nó đẩy giá xuống, nhóm R & D đã bắt đầu tạo ra một dự án quay vòng nhanh với chu kỳ thiết kế sản phẩm một năm. Đội ngũ sản xuất đã tạo ra một cách để tăng khối lượng với chi phí nhỏ hơn và với chi phí trung bình thấp hơn.

Kết quả là nhóm sản phẩm DS 1000E. Dòng sản phẩm này không chỉ thành công ở thị trường quê nhà mà còn ở Châu Âu và Châu Mỹ.

Tôi không biết quá nhiều về chính trị và kinh doanh (khối lượng sản xuất thấp và yêu cầu độ chính xác có vẻ như là lời giải thích hợp lý), nhưng tôi biết rằng các chip chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số có thể có giá rất cao. Trên Digikey, họ có thể chạy vào hàng ngàn và con chip đắt nhất là 14.000 đô la cho một kênh ADC!

Các Wikipedia bài viết về ADCs giải thích cách thức các chip được quá đắt:

$2^N - 1$

$2^{10}=1024$

Các chip (GSa / s) nhanh hơn có xu hướng là loại ADC hiệu suất cao này. Vì vậy, đối với máy hiện sóng 4 kênh gigasample, chúng có thể dễ dàng thêm 4.000 đô la vào thẻ giá.

So với phạm vi tương tự, phạm vi kỹ thuật số hoàn toàn không đắt. Tôi không nghĩ đó là công nghệ nhiều như thị trường khối lượng thấp, như tcrosley vừa nói. Ngay cả khi bạn xây dựng phạm vi với các bộ phận được sản xuất hàng loạt nhất hiện có, vẫn sẽ có chi phí kỹ thuật không định kỳ (NRE) trong việc thiết kế, và về cơ bản đó là NRE mà bạn đang trả tiền.