El Tektronix TDS 684B es un osciloscopio que destaca por sus impresionantes especificaciones y la tecnología utilizada en su diseño interno, lo que lo convierte en un dispositivo muy apreciado tanto por aficionados como por profesionales de la electrónica. A pesar de haber sido lanzado en la década de los años noventa, su capacidad para capturar señales de hasta 1 GHz con una tasa de muestreo de 5 Gigasamples por segundo es sobresaliente incluso para equipos modernos. Este rendimiento se debe a una combinación innovadora de componentes y técnicas, entre los que destaca su uso de memoria analógica basada en CCD (Charge-Coupled Device) y la tecnología Fast In Slow Out (FISO). La profunda curiosidad sobre cómo Tektronix logró alcanzar estas características llevó a un análisis exhaustivo del funcionamiento interno del TDS 684B, explorando cada etapa del camino de la señal desde la entrada hasta el almacenamiento y digitalización. El TDS600, serie a la que pertenece el TDS 684B, fue introducido en 1993 y permaneció vigente hasta el lanzamiento del TDS694C en 2002.
Esta línea estuvo marcada por tasas de muestreo excepcionales para su época: modelos como el TDS620, TDS640 y TDS644 alcanzaban hasta 2 Gsps, mientras que el TDS654, TDS680 y el mismo TDS684 tocaban los 5 Gsps. La cumbre de esta serie, el TDS694C, lograba un impresionante 10 Gsps. Estos equipos presentaban una estructura de hardware que dividía el procesamiento en dos placas principales: la placa de adquisición, que gestionaba desde la entrada analógica hasta la memoria de muestreo y el disparo, y una placa de CPU dedicada a manejar el procesamiento general y la interfaz. La interconexión entre ambas se realizaba mediante cables planos y un PCB especial encargado de la transferencia rápida de datos. Un elemento crucial en la placa de adquisición era su sistema de memoria.
Allí residían varios chips SRAM que permitían el almacenamiento temporal de las señales muestreadas. Por otro lado, la señal analógica entraba inicialmente al frente analógico protegido por una cubierta metálica y posteriormente pasaba a un conjunto de circuitos de acondicionamiento y procesamiento. Entre estos componentes, un enigmático chip identificado como ADG286D fue objeto de investigaciones posteriores, sugiriendo que se trataba de una memoria analógica CCD que funcionaba como un registro FIFO a velocidades muy altas. La memoria CCD presente en el TDS 684B funciona capturando las señales analógicas de entrada a alta velocidad — hasta 5 GHz — antes de desplazarlas secuencialmente a una velocidad mucho más baja hacia un convertidor analógico-digital (ADC). Este último, un MC10319DW de Motorola con capacidad de 8 bits y frecuencia nominal de 25 MHz, digitaliza la señal ya ralentizada para su procesamiento y visualización.
Este método denominado Fast In Slow Out (FISO) permite combinar la rapidez de captura analógica inicial con la facilidad de manejo de señales digitalizadas a frecuencias más bajas, trade-off fundamental para lograr la tasa de muestreo y precisión sin elevar excesivamente el costo o la complejidad del sistema. El análisis de las señales muestreadas mostró cómo la entrada al ADC de 8 bits se presenta como bloques discretos con un muestreo efectivo alrededor de 8.3 MHz. El sistema en realidad realiza una adquisición en ráfagas de aproximadamente 2 ms, lo que corresponde a unas 16,000 muestras, aunque solo se retienen 15,000 para su visualización. Durante este proceso, la memoria CCD desplaza y almacena la información analógica rápidamente, para ser leída y digitalizada posteriormente con una tasa mucho más baja.
Estudios más detallados demostraron que, a pesar de la presencia de ruido en el ADC, la imagen en el tubo CRT del osciloscopio se muestra limpia y definida. Esto se debe a que el ruido posee un patrón repetitivo y predecible, permitiendo realizar calibraciones y compensaciones que eliminan dicho ruido en la señal final mostrada al usuario. Además, se observó un fenómeno de intercalamiento durante la lectura de la memoria que puede crear discontinuidades en la visualización, evidenciando la complejidad del funcionamiento interno. La tecnología Fast In Slow Out fue desarrollada por Tektronix y patentada a partir de finales de los años setenta, permitiendo la captura rápida y luego la salida a velocidades manejables, de ahí su nombre. Esta técnica ha permitido que dispositivos como el TDS 684B, con limitaciones de procesamiento digital en aquel entonces, pudieran alcanzar frecuencias y tasas tan elevadas sin comprometer la calidad ni la precisión.
Los registros CCD actúan aquí como intermediarios analógicos que almacenan las muestras de forma eficaz antes de ser convertidas. El diseño del osciloscopio también evidencia la intención de conservar calidad en la adquisición de varias señales simultáneas. El hecho de que la tasa de muestreo no disminuya al utilizar las cuatro canales simultáneamente es una clara muestra de ingeniería avanzada. Sin embargo, existe un límite estricto en la cantidad de muestras que puede almacenar, que se refleja en los 15,000 puntos disponibles, y la imposibilidad aparente de expansão de memoria en esta versión. Todo esto apunta a un sistema optimizado para rapidez y precisión en lugar de para almacenamiento excesivo o funciones adicionales complejas.
Finalmente, analizar el Tektronix TDS 684B ofrece una oportunidad única para entender la evolución de la instrumentación electrónica y cómo las limitaciones tecnológicas se superan con ingenio y soluciones híbridas como la memoria analógica CCD. La fusión entre lo analógico y digital, la recuperación del ruido a través de patrones recurrentes y el uso de tecnologías patentadas como FISO son testimonio de un desarrollo avanzado para la época y con impacto duradero en el diseño de osciloscopios. Este equipo sigue siendo relevante para quienes buscan comprender las bases del muestreo a alta velocidad, las técnicas de captura y procesamiento de señales, y la historia detrás de una marca que sentó precedentes en el sector de la instrumentación electrónica profesional.
