Почему цифровые осциллографы все еще так дороги?

Я новичок в электронике хобби и мне интересно, почему цифровые осциллографы все еще так дороги?

Во времена дешевых ГГц процессоров, USB 3, ADSL-модемов, DVB-S-приемников, Blu-Ray-плееров, которые имеют замечательные тактовые частоты / частоты дискретизации, я удивляюсь, почему цифровые осциллографы способны производить выборку сигналов с полосой пропускания 10 МГц по-прежнему очень дороги, 100 МГц - это уже high-end.

Как это можно объяснить?
Чем АЦП отличается от цифровых осциллографов от одного из устройств, упомянутых выше?

Во-первых, я бы согласился с другими авторами относительно экономики масштаба . Потребительские устройства производятся миллионами, тогда как для цифровых осциллографов такого рынка не существует.

Во-вторых, осциллографы являются точными приборами . Они должны пройти строгий контроль качества, чтобы обеспечить их соответствие ожидаемым стандартам. Это еще больше увеличивает расходы.

Что касается пропускной способности. Критерий Найквиста гласит, что частота дискретизации должна быть как минимум вдвое больше частоты, которую вы хотите измерить. Но даже в два раза быстрее, в лучшем случае это ужасно. Рассмотрим следующие картинки:

Подписи к графам рассказывают историю. Чтобы получить точное представление о входном прямоугольном сигнале (высокочастотные гармоники), вам нужно значительно превысить указанную полосу пропускания. И большая пропускная способность = большая стоимость.

В конце концов, точность, пропускная способность и ограниченные объемы производства повышают цены.

Экономия на масштабе - другие вещи, которые вы упомянули, - это потребительские устройства, произведенные миллионами. Осциллографы будут производиться тысячами (или меньше), что имеет огромное значение в амортизированных НИОКР, спецификациях и затратах на сборку.

Снижение объемов производства является основной причиной, а во-вторых, вы покупаете испытательное оборудование, которое является чем-то особенным. Если вы только посмотрите на демонтаж дешевого DSO, такого как Rigol DS1052вы увидите, что требуется только для того, чтобы сделать область с низким входом. У них есть 5 двойных АЦП (разогнанных, так что это уже снижает цены!). Если бы у этих АЦП было по 4 доллара (случайное предположение, очень большие количества), то это уже 20 долларов на АЦП. Цифровые схемы для управления и считывания АЦП, вероятно, тоже очень дороги (FPGA, CLPD, DSP-процессоры недешевы). Я полагаю, аналоговый интерфейс легко добавляет и 25 $. Кроме того, существуют затраты на печатные платы, изготовление, корпус, цветной экран, лицевая панель, блок питания, бокс, доставка и оплата инженерам, которые будут проектировать / поддерживать его. Я не вижу, как они продадут этот продукт еще дешевле. Я думаю, что DS1052E стоит около 300 евро здесь, в Европе.

Если вы посмотрите на демонтаж гораздо более дорогого DSO, такого как Agilent 3000X , я думаю, что большая часть цены идет на производство и разработку этих чипов ASIC. Чипы ASIC - это специально разработанные цифровые ИС. Это как FPGA, но с большей скоростью и «пространством». Представьте, что вы разрабатываете чип, полностью приспособленный к вашему продукту. Я уверен, что это будет стоить им много денег, чтобы оторваться от земли.

Возвращаясь к производительности по сравнению с ПК: эти ASIC обрабатывают 1M сигналов в секунду. Чтобы представить это в перспективе, если у вас процессор, работающий на частоте 3 ГГц, он будет иметь только 3000 тактов между каждой точкой запуска для обработки сигнала. Как вы думаете, сколько точек находится в памяти сигналов? Ну, это может быть 4K. Это означает, что обработчик должен обработать 4/3 выборки за 1 такт. Ни за что! Кроме того, потребительские ПК и их скорость обработки основаны на операционной системе, шинах PCI-e и очень сложных высокопроизводительных устройствах. В старых высококлассных примерах для анализа использовались компьютерные платы. Они не достаточно быстры, чтобы обрабатывать, отображать и анализировать сигналы одновременно.

Также обратите внимание, что эта область имеет максимальную (в реальном времени) скорость выборки (поэтому она не обманута программным обеспечением) при 4GSa / S. Если вы включаете такие функции, как запуск по последовательному протоколу (т. Е. Вы посылаете символ «A» по последовательной шине, это вызывает область действия), вам просто нужно специальное оборудование для этого. Конечно, отображаемый прицел стоит $ 12K (теперь вы получите неплохой автомобиль!), Но, очевидно, инженерам нужны эти инструменты, и это то, что нужно, чтобы это произошло.

Я купил осциллограф Rigol DS1052E на основе демонтажа Дэйва Джонса № 37 в мае этого года за почтовые расходы в размере 257,76 фунтов стерлингов + 31,20 фунтов стерлингов (отслеживание того, как он приближается по всему миру, заняло две недели) от BestOfferBuy . Я в восторге от этого, и я вижу, что сейчас он стоит около 215 фунтов стерлингов, кроме почтовых расходов. Существует еще одна версия с 16-канальным цифровым анализатором.

У меня нет связи с Rigol или BestOfferbuy, кроме как в восторге от клиента.

Этот пресс-релиз, как утверждается, описывает, как они могут производить его так дешево, не жертвуя качеством:

Превосходство местной конкуренции завоевывает мировое признание

Покойный спикер Палаты представителей США Тип О'Нил однажды сказал: «Вся политика является локальной». Rigol Technologies, производитель инструментов в Пекине, возможно, написал следствие этого заявления: «Все дело локальное».

Основанная в июле 1998 года, компания выпустила свой первый продукт - виртуальный осциллограф, предназначенный для работы с ПК - менее чем за год. Его успех привел к тому, что компания разработала полноценные автономные осциллографы, а также развернулась в других областях, связанных с инструментами. В 2006 году компания представила цифровой запоминающий осциллограф DS 1000C, который получил широкое признание в Китае.

Область применения стала прорывом для Rigol, предоставив небольшой форм-фактор, глубокую память, широкие возможности пропускной способности и низкую цену. И его успех также принес общую форму лести: подражание. К 2007 году Rigol стал производителем № 2 DSO в Китае, производя более 40 000 DSO в год. В том же году стали появляться копии прицела от нескольких китайских производителей. В Китае, где защита интеллектуальной собственности все еще находится на стадии становления, практика «сбивания» чужого замысла была обычным явлением. (С тех пор Rigol успешно подала в суд на переписчиков.)

Быстрое копирование продуктов Rigol заставило компанию изучить свою бизнес-стратегию. Выйти из низкоуровневого рынка было не возможно, учитывая важность рынка образования для текущих и будущих бизнес-планов Rigol. Другой возможностью было найти технический способ дистанцироваться от переписчиков. Ван Юэ, основатель и президент Rigol, а также ключевой системный архитектор для большинства основных инструментальных платформ компании, решил использовать ресурсы Rigol для исследований и разработок, покупательную способность и низкие производственные затраты, чтобы создать продукт, который даже те, кто его скопировал не мог недооценить.

Поскольку Rigol использует готовые компоненты, она является крупнейшим в мире покупателем коммерческих АЦП и других деталей DSO. Таким образом, он использовал эту покупательную способность, чтобы снизить стоимость запчастей. Полагая, что это может снова удвоить объем, так как это снизило цену, команда R & D решила создать быстрый проект с циклом разработки продукта в течение одного года. Производственная команда создала способ увеличения объема с небольшими дополнительными затратами и общей более низкой средней стоимостью.

Результатом стала группа продуктов DS 1000E. Линия преуспевает не только на своем внутреннем рынке, но и в Европе и Америке.

Я не слишком много знаю о политике и бизнесе (низкие объемы производства и требования к точности кажутся разумными объяснениями), но я знаю, что аналогово-цифровые преобразователи могут стать очень дорогими. На Digikey они могут исчисляться тысячами, а самый дорогой чип стоит 14 000 долларов за одноканальный АЦП!

Википедия статья о АЦПЕ объясняет , как эти чипы получить так дорого:

$2^N - 1$

$2^{10}=1024$

Более быстрые (GSa / s) микросхемы, как правило, являются такими высокопроизводительными АЦП. Таким образом, для 4-канального осциллографа с гигаампером они могут легко добавить 4000 долларов в цену.

По сравнению с аналоговыми прицелами цифровые прицелы совсем не дороги. Я не думаю, что это такая технология, как рынок с низким объемом, как только что сказал Трокли. Даже если вы построите прицел с использованием самых массовых деталей из доступных, все равно будут неповторяющиеся инженерные (NRE) затраты на проектирование изделия, и вы платите в основном за NRE.