Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Oszilloskop für Qualitätsbeurteilung Ethernet


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von Randy N. (huskynet)


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Hallo,

ich suche ein Oszilloskop, mit dem ich die Qualität einer 
100BASE-TX-Ethernetverbindung beurteilen kann. Nun muss die Bandbreite 
des Oszis ja bekanntlich höher liegen als die 100 MHz des rechteckigen 
Digitalsignals. Meine Frage ist: Wie hoch genau? Reicht ein 300 MHz 
RTB2004 für meinen Zweck aus und inwiefern spielt eine hohe Abtastrate 
(beim RTB2004 sind es 2,5 GSa/s) hier eine Rolle?

Im Artikel über Oszilloskope steht als Faustregel, dass Signale bis 1/10 
der Bandbreite vernünftig gemessen werden können. Benötige ich damit 
also unbedingt ein 1-GHz-Scope (denn diese sind echt teuer)?

Viele Grüße
Randy

von Johannes S. (jojos)


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Dafür gibt es extra Netzwerktester mit Sender und Testgerät, die kosten 
aber eine Kleinigkeit. Kann man vielleicht als Dienstleistung oder 
Leihgabe bekommen.

von Ingo W. (uebrig) Benutzerseite


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Man muss es aber auch nicht übertreiben:

Auf dem 100-Mbit/s-Markt ist 100BASE-TX heute die 
Standard-Ethernet-Implementation. 100BASE-TX verwendet 4B5B als 
Leitungscode und zur Bandbreitenhalbierung auf PMD-Ebene die Kodierung 
MLT-3. Dabei werden nicht nur zwei Zustände (positive oder negative 
Differenzspannung) auf dem Aderpaar unterschieden, es kommt ein dritter 
Zustand (keine Differenzspannung) dazu (ternärer Code). Damit wird der 
Datenstrom mit einer Symbolrate von 125 MBaud innerhalb einer Bandbreite 
von 31,25 MHz übertragen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Ethernet#Kupfer

von hinz (Gast)


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200MHz Scope reicht.


Und: Augendiagramm.

von Mad (Gast)


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Randy N. schrieb:
> Hallo,
>
> ich suche ein Oszilloskop, mit dem ich die Qualität einer
> 100BASE-TX-Ethernetverbindung beurteilen kann. Nun muss die Bandbreite
> des Oszis ja bekanntlich höher liegen als die 100 MHz des rechteckigen
> Digitalsignals. Meine Frage ist: Wie hoch genau? Reicht ein 300 MHz
> RTB2004 für meinen Zweck aus und inwiefern spielt eine hohe Abtastrate
> (beim RTB2004 sind es 2,5 GSa/s) hier eine Rolle?
>
> Im Artikel über Oszilloskope steht als Faustregel, dass Signale bis 1/10
> der Bandbreite vernünftig gemessen werden können. Benötige ich damit
> also unbedingt ein 1-GHz-Scope (denn diese sind echt teuer)?
>
> Viele Grüße
> Randy

Du solltest dich gründlichst informieren was genau du messen willst und 
ob hier ein Compliance-Toolchain nicht besser geeignet ist. Kontaktiere 
dazu auch Messgerätehersteller. Welche Aussage willst du tätigen bzw. 
was willst du nachweisen? "Mein Gerät ist 100BASE-TX "compliance" oder 
einfach nur "Signal sieht gut aus?"?

Inwiefern hast du dich bereits über den Messaufbau informiert? Wo willst 
du messen? Wie adaptierst du dein Messequipment? Wie ist deine DUT 
abgeschlossen?

In deinem Ethernetsignal wirst du nirgends ein Rechtecksignal wie du es 
beschreibst finden. Auch die 100 MHz wirst du nirgends sehen.

von georg (Gast)


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Randy N. schrieb:
> mit dem ich die Qualität einer
> 100BASE-TX-Ethernetverbindung beurteilen kann

Einfach nur informativ, oder musst du das dokumentieren? Dann brauchst 
du eine dafür geeignete Ausrüstung.

Georg

von Andrew T. (marsufant)


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Randy N. schrieb:
> Reicht ein 300 MHz
> RTB2004 für meinen Zweck aus

Ja, reicht, nutze ich hier auch.
wichtig: Die Option für Augendiagramm mitbestellen.

von Randy N. (huskynet)


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Vielen lieben Dank für die schnellen und zahlreichen Antworten!

Ingo W. schrieb:
> Damit wird der Datenstrom mit einer Symbolrate von 125 MBaud innerhalb einer
> Bandbreite von 31,25 MHz übertragen.

Das ist eine entscheidende Information!

Mad schrieb:
> was genau du messen willst und ob hier ein Compliance-Toolchain nicht besser
> geeignet ist

Konkret habe ich einen EtherCAT-Teilnehmer mit (meiner Meinung nach) 
nicht optimal designtem Ethernetanschluss und es kommt zu sporadischen 
Übertragungsfehlern/kurzzeitigen Verbindungsabbrüchen. Das Problem wird 
sich wahrscheinlich durch ein besseres Platinenlayout lösen lassen, aber 
zum persönlichen Erkenntnisgewinn würde ich mir gerne mal das 
fehlerhafte Signal anschauen.

Unabhängig davon benötige ich für mein kleines Elektroniklabor generell 
noch ein Oszilloskop und ich dachte mir halt, wenn ich mir schon eines 
kaufe, dann soll es auch meinen tatsächlichen Problemen gewachsen sein.

Andrew T. schrieb:
> Die Option für Augendiagramm mitbestellen.

Das RTB2004 hat diese Option meines Wissens doch gar nicht!?

: Bearbeitet durch User
von Martin W. (martin_s86)


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Wenn du sowieso ein Gerät benötigst und es deinen Anforderungen genügt, 
dann nur zu, aber ...

Randy N. schrieb:
> Konkret habe ich einen EtherCAT-Teilnehmer mit (meiner Meinung nach)
> nicht optimal designtem Ethernetanschluss und es kommt zu sporadischen
> Übertragungsfehlern/kurzzeitigen Verbindungsabbrüchen.

.. die Beweisführung die du hier vor hast wirst du so nicht führen 
können.

Du sagst das Layout ist nicht optimal, bewegt sich also im Grenzbereich 
der Designvorgaben. Mal abgesehen davon, dass soetwas meist nicht Schuld 
an Systemausfällen ist, musst du mit deiner Messung ja nun diese gewisse 
minimale Marginverletzung nachweisen. Ohne die hier angesprochenen Tools 
für Qualifizierungen / Compliance-Messungen wird dir das so nicht 
gelingen. Deine Aussagekraft wird begleitet mit der Frage: Habe ich 
genau genug gemessen und alle systemrelevanten Zustände / Ereignisse 
berücksichtigt?


Wenn du Fehler im layout suchst, dann schau dir die Layout-Daten an 
und/oder prüfe ob der Lieferant die Platine korrekt gefertigt hat.

Als nächstes die Konfiguration des Phy/Controllers prüfen, evtl. das 
Interface (RMII usw...) und die Software.

Ganz konkret:
So sieht dein Signal aus:
https://i.stack.imgur.com/Yakc1.png

Wo hälst du nun deinen Cursor ran um einen Spannung oder Zeit zu messen? 
Hast du die entsprechenden Parameter bereits ermittelt die du nachweisen 
willst und weißt du wie du sie messen kannst?

Ich behaupte, dass dein Gerät (und auch viele viele noch teurere Geräte) 
nicht über die Möglichkeit verfügt überhaupt auf die 5PAM zu triggern. 
Du hast also kein Augendiagramm.

Wenn du nun misst und es sieht völlig anders und verdängelt aus, dann 
ist der Grund mit Sicherheit nicht "ein nicht optimales Design".

von Randy N. (huskynet)


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Martin S. schrieb:
> Wo hälst du nun deinen Cursor ran um einen Spannung oder Zeit zu messen?
> Hast du die entsprechenden Parameter bereits ermittelt die du nachweisen
> willst und weißt du wie du sie messen kannst?

Nun, ich habe keine Ahnung, was ich hier messen kann und muss. Mein 
Fachgebiet ist die Software und dort sehe ich halt sporadisch CRC-Fehler 
und noch sporadischer kurze Verbindungsunterbrechungen. Ich hatte mir 
erhofft, das Signal eines guten und eines schlechten Teilnehmers 
vergleichen zu können und dabei (ohne Augendiagramm) irgendeinen 
Unterschied zu erkennen.

> Wenn du Fehler im layout suchst, dann schau dir die Layout-Daten an

Die Rx- und Tx-Leitungspaare von der Buchse zum Übertrager und vom 
Übertrager zum PHY sind durch Vias geroutet und liegen nicht bestmöglich 
parallel. Die GND-Plane geht unter den Übertragern durch bis zur Buchse 
hoch. Das widerspricht den üblichen Empfehlungen für solche 
Schaltungsteile. Ob das als Ursache ausreicht, weiß ich nicht.

> Ohne die hier angesprochenen Tools für Qualifizierungen / Compliance-Messungen 
wird dir das so nicht gelingen.

Ich werde einmal bei den Oszilloskopherstellern anfragen, was sie mir 
für meine Problemstellung an Equipment anbieten können, vermute aber, 
dass das preislich das übersteigen wird, was ich gewillt bin auszugeben.

> Ich behaupte, dass dein Gerät (und auch viele viele noch teurere Geräte)
> nicht über die Möglichkeit verfügt überhaupt auf die 5PAM zu triggern.
> Du hast also kein Augendiagramm.

5PAM ist doch Gigabit-Ethernet!?

von Martin W. (martin_s86)


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Randy N. schrieb:
>> Ich behaupte, dass dein Gerät (und auch viele viele noch teurere Geräte)
>> nicht über die Möglichkeit verfügt überhaupt auf die 5PAM zu triggern.
>> Du hast also kein Augendiagramm.
>
> 5PAM ist doch Gigabit-Ethernet!?

Hast recht, mein Fehler. 100M nutzt nur 3 verschiedene Pegel. Das Bild 
stimmt aber.

Wenn du ein Gut- und Schlechtmuster vergleichen willst geht das sicher 
wenn du keine wirklichen Messwerte aufnehmen willst.

Je nach Kunde/Auftraggeber könnte dieser sich mit einer Erklärung "Das 
eine Signal sieht deutlich anders aus" nicht wirklich zufrieden geben. 
Das ist das einzige was ich mitgeben wollte.

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