Чому цифрові осцилоскопи все ще такі дорогі?

Я початківець у галузі хобі-електроніки, і мені цікаво, чому цифрові осцилоскопи все ще такі дорогі?

У часи дешевих процесорів ГГц, USB 3, ADSL модемів, приймачів DVB-S, плеєрів blu-ray, які всі вони мають чудові тактові частоти / частоти дискретизації, я змушує замислитися, чому цифровий осцилоскоп здатний відбирати сигнали смуги пропускання 10 МГц як і раніше дуже дорогі, 100 МГц вже високого класу.

Як це можна пояснити?
Чим відрізняється АЦП від цифрових осцилоскопів від одного з згаданих вище пристроїв?

По-перше, я б погодився з іншими плакатами щодо економії масштабу . Побутові пристрої виробляються мільйонами, тоді як такого ринку цифрових осцилографів не існує.

По-друге, осцилоскопи - це точні пристрої . Їм потрібно пройти суворий контроль якості, щоб забезпечити відповідність очікуваним стандартам. Це ще більше збільшує витрати.

Що стосується пропускної здатності. Критерій Найквіста визначає, що частота вибірки повинна бути щонайменше вдвічі більшою за частоту, яку ви бажаєте виміряти. Але навіть удвічі більше, у кращому випадку це жахливо. Розгляньте наступні малюнки:

Підписи графіків розповідають історію. Вам потрібно перевищити задану пропускну здатність на велику кількість, щоб отримати точне зображення вхідного сигналу квадратної хвилі (гармоніки високої частоти). І більша пропускна здатність = більша вартість.

Зрештою, точність, пропускна здатність та обмежені обсяги виробництва, що сприяють підвищенню цін.

Економія масштабу - інші елементи, які ви згадали, - це споживчі пристрої, виготовлені мільйонами. Осцилоскопи будуть виготовлятися тисячами (або менше), що робить величезну різницю в амортизованих науково-дослідних, науково-дослідних роботах (кошторис матеріалу) та вартість складання.

Зниження обсягів виробництва є головною причиною, по-друге, ви купуєте тестове обладнання, яке є чимось особливим. Якщо ви дивитесь лише на схід дешевого DSO, як Rigol DS1052ви побачите, що потрібно лише для того, щоб зробити малу область входу. У них є 5 подвійних АЦП (розігнано, так що вже знижує ціноутворення!). Якщо ці ADC коштували 4 долари кожен (випадкова здогадка, дуже велика кількість), це вже 20 доларів за ADC. Цифрова схема для керування та читання АЦП, ймовірно, теж дуже дорога (FPGA, CLPD, DSP-процесори не дешеві). Я думаю, що аналоговий фронтмен також легко додає 25 доларів. Тоді є витрати на друковану плату, виготовлення, корпус, кольоровий екран, плата на передній панелі, електроживлення, бокс, доставка та оплата інженерам, щоб їх розробляти / підтримувати. Я не бачу, як вони продаватимуть цей товар ще менше. Я думаю, що DS1052E коштує близько 300 євро в Європі.

Якщо ви подивитесь на те, що ви хочете придбати DSO, такий як Agilent 3000X , я думаю, що велика ціна йде на виробництво та дизайн цих мікросхем ASIC. Мікросхеми ASIC - це цифрові ІС на замовлення. Це як FPGA, але з більшою швидкістю та «простором». Уявіть, що ви розробили чіп, повністю звикший до вашого продукту. Я впевнений, що це коштуватиме їм чималих грошей, щоб зійти з землі.

Повертаючись до продуктивності «проти ПК»: ці ASIC обробляють 1М хвильових форм в секунду. Зрозуміло це, якщо у вас процесор, який працює на частоті 3 ГГц, у нього буде лише 3000 тактових годин між кожною точкою тригеру для обробки форми хвилі. Скільки пунктів, на вашу думку, знаходиться в пам'яті форм сигналу? Ну це може бути 4К. Це означає, що замовнику потрібно обробити 4/3 вибірки за 1 годинник. У жодному разі! Крім того, споживчі ПК та швидкість їх обробки побудовані навколо операційної системи, шин PCI-e та дуже складних матеріалів високого класу. Старіші області високого класу використовували плати ПК для після аналізу. Вони недостатньо швидкі для того, щоб одночасно обробляти, відображати та аналізувати форми хвиль.

Також зауважте, що ця область має максимальну швидкість вибірки (у режимі реального часу) (тому вона не піддається програмному забезпеченню) на 4GSa / S. Якщо ви включаєте такі функції, як запуск послідовного протоколу (тобто ви надсилаєте символ "A" через послідовну шину, це запустить область дії), для цього вам просто потрібне спеціальне обладнання. Звичайно, показаний обсяг коштує $ 12 тис. (Отримуєш гідний автомобіль і зараз!), Але, очевидно, інженери вимагають цих інструментів, і це те, що потрібно, щоб це відбулося.

Я купив осцилоскоп Rigol DS1052E на основі зриву Дейва Джонса №37 в травні цього року за 257,76 фунтів стерлінгів + 31,20 фунтів стерлінгів, відслідковується (варто того, щоб спостерігати за наближенням по всьому світу, за два тижні) BestOfferBuy . Я в захваті від цього, і я бачу, що його зараз коштують приблизно 215 фунтів стерлінгів, без поштових відправлень. Є ще одна версія з включеним 16-канальним цифровим аналізатором.

Я не маю жодного зв’язку з Rigol або BestOfferbuy, за винятком задоволеного клієнта.

У цьому прес-релізі нібито описано, як вони можуть виробляти це так дешево, не приносячи шкоди якості:

Аутсорсинг місцевої конкуренції здобуває глобальне визнання

Колись спікер Палати представників США Рада О'Нілл якось сказав: "Вся політика є місцевою". Пекінський виробник приладів Rigol Technologies, можливо, написав це твердження, що є наслідком: "Весь бізнес місцевий".

Заснована в липні 1998 року, компанія випустила свій перший продукт - віртуальний осцилограф, призначений для роботи з ПК - менше ніж за рік. Його успіх змусив компанію розробити цілісні автономні осцилоскопи, а також розгалужити інші сфери, пов'язані з інструментами. У 2006 році компанія представила осцилограф цифрового накопичувача DS 1000C, який отримав широке визнання у Китаї.

Сфера була проривом для Rigol, забезпечуючи невеликий форм-фактор, глибоку пам'ять, широкі можливості пропускної здатності та низьку ціну. І її успіх також приніс загальну форму лестощів: наслідування. До 2007 року Rigol був виробником №2 DSO в Китаї, випускаючи понад 40 000 DSO на рік. Того ж року почали з’являтися також копії асортименту від кількох китайських виробників. У Китаї, де захист інтелектуальної власності все ще дозріває, практика "збивати" чужий дизайн була поширеною. (З тих пір Rigol успішно подав позов до переписувачів.)

Швидке копіювання продуктів Rigol змусило компанію вивчити свою ділову стратегію. Вийти з ринку низького класу було не реально, враховуючи важливість ринку освіти для поточних та майбутніх бізнес-планів Rigol. Інша можливість полягала в тому, щоб знайти технічний спосіб дистанціюватися від переписувачів. Ван Юе, засновник і президент Rigol, а також ключовий архітектор системи для більшості основних інструментальних платформ компанії, вирішили використовувати ресурси R&ol для науково-дослідної роботи, купівельну потужність та низькі виробничі витрати, щоб створити продукт, який навіть ті, хто його скопіював. не вдалося перепродавати.

Оскільки Rigol використовує комплектуючі компоненти, він є найбільшим у світі покупцем комерційних АЦП та інших деталей DSO. Тож вона використовувала цю купівельну спроможність для зниження витрат на деталі. Вважаючи, що це знову може подвоїти обсяг, оскільки він знизив ціну, команда R&D взялася за створення швидкого поворотного проекту з однорічним циклом розробки продукту. Колектив-виробник створив спосіб збільшити обсяг за невеликих додаткових витрат і за загальної нижчої середньої вартості.

Результатом стала група продуктів DS 1000E. Лінія є не лише успішною на своєму внутрішньому ринку, але й у Європі та Америці.

Я не дуже багато знаю про політику та бізнес (низький обсяг виробництва та вимоги до точності здаються розумними поясненнями), але я знаю, що мікросхеми аналогового та цифрового перетворювачів можуть бути дуже дорогими. На Digikey вони можуть зіткнутися з тисячами, а найдорожчий чіп - 14 000 доларів за один одноканальний АЦП!

Стаття у Вікіпедії про АЦП пояснює, як ці фішки коштують так дорого:

$2^N - 1$

$2^{10}=1024$

Більш швидкими (GSa / s) чіпами, як правило, є цей вид високоефективних АЦП. Таким чином, для 4-канального осцилоскопа гігантського зразка це може легко додати 4000 доларів до цінника.

Порівняно з аналоговими областями, цифрові області взагалі не дорогі. Я не думаю, що це така технологія, як ринок низьких обсягів, як щойно сказав tcrosley. Навіть якби ви побудували сферу застосування з найбільш масово доступними деталями, що випускаються, при проектуванні речі все-таки будуть коштувати не повторювані інженерні (NRE) витрати, і це, в основному, НРЕ, за який ви платите.