デジタルオシロスコープがまだそれほど高価なのはなぜですか？

私は趣味の電子工学の初心者ですが、なぜデジタルオシロスコープがこれほど高価なのか疑問に思っています。

安価なGHzのCPU、USB 3、ADSLモデム、DVB-Sレシーバー、Blu-rayプレーヤーのすべてが顕著なクロック周波数/サンプリングレートを備えている時代には、なぜデジタルオシロスコープが帯域幅の信号をサンプリングできるのか不思議に思う10MHzは依然として非常に高価ですが、100MHzはすでにハイエンドです。

これはどのように説明できますか？
ADCと上記のデバイスのデジタルオシロスコープとの違いは何ですか？

私はまず規模の経済学に関して他のポスターに同意します。民生機器は数百万台生産されていますが、デジタルオシロスコープにはこのような市場は存在しません。

第二に、オシロスコープは精密機器です。彼らは、期待される基準を確実に満たすために、厳格な品質管理を受ける必要があります。これにより、さらにコストが増加します。

帯域幅について。ナイキスト基準では、サンプリングレートは、測定する周波数の少なくとも2倍にする必要があります。しかし、2倍のレートでも、せいぜいひどいです。次の写真を考慮してください。

グラフのキャプションは物語を語っています。方形波入力信号（高周波高調波）の正確な表現を得るには、指定された帯域幅を大幅に超える必要があります。帯域幅が大きいほど、コストも高くなります。

最終的に、価格を引き上げる精度、帯域幅、および限られた生産量。

規模の経済-あなたが言及した他のアイテムは、数百万個製造された消費者向けデバイスです。オシロスコープは数千（またはそれ以下）で製造されるため、償却されたR＆D、BOM（部品表）、およびアセンブリコストに大きな違いが生じます。

生産量の減少が主な原因であり、第二に、特別なものであるテスト機器を購入しています。Rigol DS1052のような安価なDSOの分解のみを見る場合エントリの少ないスコープを作成するために必要なものが表示されます。5つのデュアルADCが搭載されています（オーバークロックされているため、すでに価格が下がります！）。それらのADCがそれぞれ4ドル（ランダムな推測、非常に大量）である場合、それはADCで既に20ドルです。ADCを駆動して読み取るためのデジタル回路もおそらく非常に高価です（FPGA、CLPD、DSPプロセッサは安価ではありません）アナログフロントエンドも25ドルを簡単に追加できると思います。次に、PCBのコスト、製造、ケース、カラースクリーン、フロントパネルボード、電源、ボクシング、出荷、支払いエンジニアが設計/サポートします。彼らがその製品をもっと安く販売する方法がわかりません。DS1052Eはヨーロッパでは約300ユーロだと思います。

Agilent 3000Xのようなはるかに高価なDSOの分解を見ると、それらのASICチップの生産と設計に多大な価格がかかると思います。ASICチップは、カスタム設計されたデジタルICです。FPGAに似ていますが、より高速で「スペース」があります。製品に完全に慣れたチップを設計するとします。それは彼らが地面から降りるのに多くのお金がかかると確信しています。

「対PC」パフォーマンスに戻ると、これらのASICは毎秒1Mの波形を処理します。それを理解するために、3GHzで実行しているプロセッサがある場合、波形を処理するために各トリガーポイント間に3000クロックティックしかありません。波形メモリにはいくつのポイントがあると思いますか？まあ、それは4Kかもしれません。つまり、プロセッサは1クロックティックでサンプルの4/3を処理する必要があります。ありえない！さらに、コンシューマPCとその処理速度は、オペレーティングシステム、PCI-eバス、および非常に複雑なハイエンドのものを中心に構築されています。古いハイエンドのスコープでは、ポスト分析にPCボードを使用していました。波形の処理、表示、分析を同時に行うのに十分な速度ではありません。

また、このスコープには、4GSa / Sで最大（リアルタイム）のサンプリング速度がある（したがって、ソフトウェアでだまされない）ことに注意してください。シリアルプロトコルトリガーなどの機能が含まれている場合（つまり、スコープをトリガーするシリアルバスを介して文字「A」を送信する場合）、それを行うにはカスタムハードウェアが必要です。もちろん、表示されるスコープの価格は1万2千ドルです（今日はまともな車になります！）が、どうやらエンジニアはこれらのツールを必要としています。

今年5月に、デイブジョーンズeevblog＃37分解に基づいてRigol DS1052Eオシロスコープを購入し、追跡しました。BestOfferBuy。私はそれを喜んでいます、そして、私はそれが現在およそ215ポンド（exc postage）で値を付けられるのを見ます。16チャンネルのデジタルアナライザーが含まれた別のバージョンがあります。

喜んでいる顧客として以外は、RigolやBestOfferbuyとは関係がありません。

このプレスリリースでは、品質を犠牲にすることなく、いかに安価に製造できるかを説明しています。

地元の競争をしのいで世界的な評価を獲得

米国下院議員のティップ・オニール議長はかつて、「すべての政治は地方にある」と言った。北京の楽器メーカーであるリゴル・テクノロジーズは、この声明の帰結として「すべてのビジネスはローカル」と書いているかもしれません。

1998年7月に設立された同社は、PCで動作するように設計された仮想オシロスコープである最初の製品を1年以内に発売しました。その成功により、同社は完全なスタンドアロンのオシロスコープを開発するだけでなく、他の機器関連の分野にも進出しました。2006年に、同社はDS 1000Cデジタルストレージオシロスコープを導入し、中国で高い評価を得ました。

このスコープはRigolにとって画期的なもので、小さなフォームファクター、大容量メモリ、広い帯域幅オプション、低価格を提供しました。そしてその成功は、一般的なお世辞の形、模倣をもたらしました。2007年までに、リゴルは中国で2番目のDSOメーカーであり、年間40,000以上のDSOを生産していました。同じ年、いくつかの中国メーカーのスコープのコピーも登場し始めました。知的財産保護がまだ成熟している中国では、他人のデザインを「ノックオフ」する慣行が一般的でした。（その後、リゴルはコピーリストを訴えた。）

Rigolの製品の迅速なコピーにより、同社は事業戦略を検討しました。ローゴール市場から抜け出すことは、リゴルの現在および将来の事業計画にとって教育市場の重要性を考えると、実際には不可能でした。他の可能性は、コピーリストから距離を置く技術的な方法を見つけることでした。Rigolの創設者兼社長であり、同社の主要な計装プラットフォームのほとんどの主要システムアーキテクトであるWang Yueは、RigolのR＆Dリソース、購買力、低製造コストを使用して、それをコピーした人でも作成することを決定しました売れなかった。

Rigolは既製のコンポーネントを使用しているため、Rigolは世界最大の商用ADCおよびその他のDSO部品の購入者です。そのため、この購買力を使用して部品コストを削減しました。R＆Dチームは、価格を押し下げると再びボリュームが2倍になる可能性があると考え、1年の製品設計サイクルで迅速なターンアラウンドプロジェクトを作成しました。製造チームは、わずかな追加コストで全体的な平均コストを削減して、ボリュームを増やす方法を作成しました。

その結果、DS 1000E製品グループができました。このラインは、国内市場で成功しているだけでなく、ヨーロッパやアメリカでも成功しています。

私は政治やビジネスについてあまり知りません（生産量が少なく、精度の要件は合理的な説明のように思えます）が、アナログからデジタルへのコンバーターチップは非常に高価になる可能性があることを知っています。Digikeyでは、数千に達する可能性があり、最も高価なチップは1つのシングルチャネルADCで14,000ドルです！

ウィキペディアの ADCの記事では、これらのチップは非常に高価な取得方法について説明します。

直接変換は非常に高速で、ギガヘルツのサンプリングレートが可能ですが、必要なコンパレータの数は追加ビットごとに2倍になるため、通常は8ビット以下の分解能しかありません。$2^N - 1$

安価なチップは、コンデンサを充電して時間を測定するなど、電圧測定値を時間測定値に変換することに依存しています。ただし、これにより、チップの実行速度が制限されます。最速のものは、電圧レベルごとに1つの電圧比較回路を使用して並列に実行されます。つまり、10ビットADCには、入力ごとにコンパレータと、それぞれを2進数に変換する回路が必要です。これはすべて、チップがシリコンの広い領域を必要とすることを意味し、信じられないほど急速にコストを引き上げます（Intelに問い合わせてください）。精度の要件もコストを上昇させ、おそらく信号が1000個の内部回路に送られるときの入力容量の問題も増加すると確信しています。$2^{10}=1024$

高速（GSa / s）チップは、この種の高性能ADCである傾向があります。そのため、ギガサンプルの4チャネルオシロスコープの場合、これらは価格に4,000ドルを簡単に追加できます。

アナログスコープと比較して、デジタルスコープはまったく高価ではありません。tcrosleyが言ったように、それは少量市場ほどの技術ではないと思います。最も大量生産された部品を使用してスコープを構築したとしても、物の設計には非経常的なエンジニアリング（NRE）コストがかかります。それは基本的にNREです。