1. diel - Parametre osciloskopu aneb papier znesie všetko

Technický seriál, který poskytuje budoucímu uživateli osciloskopu určitý nadhled při výběru nového přístroje. Upozorňuje na omezení a úskalí, která zůstávají často skryta.

 

Technický seriál

Autor Bohumil Vítovec

 

V tomto seriálu si neklademe za cíl hodnotit, která značka je nebo není nejlepší. Chceme pouze čtenáře upozornit na častá omezení a úskalí, která nemusí být na první pohled zřejmá. Poskytnout budoucímu uživateli určitý nadhled při výběru nového osciloskopu.Informace, které v seriálu uvádíme, vychází z našich dlouholetých zkušeností s osciloskopy a především s přístroji Teledyne LeCroy, z veřejně dostupných informací a technické dokumentace ostatních výrobců.

Abychom se nezabývali touto problematikou jen v teoretické rovině, zaměříme se na technické parametry přístrojů a různé způsoby měření.

 

Parametry osciloskopů

Následující problematiku většina z vás velmi dobře zná. Máme signál, který chceme změřit, na osciloskopu se ukazuje jeden konkrétní parametr, který bije do očí. Není někde skrytý zádrhel?

K nalezení odpovědi na tuto otázku musíte konkrétní měřicí přístroj opravdu dobře znát nebo se podrobně seznámit s mnoha set stránkovým manuálem. V letácích a dokumentaci k přístroji bývají často uvedeny maximální parametry přístroje, ale bez vzájemných souvislostí.

Uvádíme několik příkladů

  • U vzorkovací rychlosti je uveden parametr 5GS/s. Hlouběji v manuálu lze dohledat, že tento parametr platí jen pokud jsou aktivní dva kanály ze 4.

  • Osciloskop 1GHz má rozlišení 16b, ale tento parametr není rozlišení AD převodníku, ale ENOB a to na sinusový signál a navíc pouze při frekvencích 10kHz-50 Mhz.

  • Osciloskop má 4 anologové a 16 digitálních kanálů, ale použitím tzv. kšandy s digitálními vstupy se zablokuje analogový kanál.

Pojďme se nyní podívat na základní parametry digitálního osciloskopu. Nad čím je dobré se při výběru nového přístroje zamyslet a jaké otázky si před koupí položit.

 

Základní parametry digitálního osciloskopu

Počet kanálů

Co se děje s ostatními parametry, když použiji všechny dostupné kanály? Nezablokuji si použitím logických kanálů analog?

Šířka frekvenčního pásma

Co vše mi může srazit šířku pásma? Jak ji lze navýšit?

Vertikální rozlišení

Popisuje mi údaj v DataSheetu vr ADC nebo vr celého osciloskopu při různých nastavení a omezeních? Nejedná se o ENOB?

Vzorkovací rychlost

Jaký má tato rychlost vztah k dalším parametrům?

Velikost akviziční paměti

Opravdu se jedná o rychlou akviziční paměť?

SW vybavení

Co je k dispozici v základní sestavě? Co lze přikoupit a co si lze doprogramovat?

 

Vertikální rozlišení osciloskopu

Jedná se o jeden z nejdůležitějších parametrů, společně se šířkou frekvenčního pásma BWD a vzorkovací rychlostí. Určuje, jak moc jsme schopni rozlišit napěťové úrovně signálu v závislosti na čase. Jde nám o to, co nejvěrohodněji převést měřený signál do paměti osciloskopu, abychom mohli měřit jeho parametry a zobrazili si jeho časový průběh.

Předpokládejme, že jsme zvolili vhodný způsob měření (např. vhodné sondy a impedanční přizpůsobení). Které otázky bychom si měli v této souvislosti zodpovědět.

Jaký máme AD převodník?

Máme převodník AD 8b -256 úrovní, 10b – 1024 úrovní nebo 12b – 4096 úrovní? Utáhne tento převodník všechny analogové kanály naráz? Nebo se to nějak negativně projeví na ostatních parametrech osciloskopu?

Dostanou se mi takto naměřená data všechna do akviziční paměti osciloskopu nebo mi je něco ořízne případně pozmění?

Ačkoliv princip digitálního osciloskopu je každému zhruba jasný, technologické provedení od jednotlivých výrobců se může značně lišit.


 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AD převodník určuje základní rozlišení osciloskopu, abychom mohli dosáhnout ještě vyššího rozlišení, lze získaná data upravit a dále zpracovat. Tyto úpravy nás mohou i nepříjemně překvapit.

  • První, co nás napadne je signál zprůměrovat. Jakmile ale měříme jednorázové události, je tento princip nepoužitelný a musíme se opět spolehnout na rozlišení ADC.

  • Druhý nápad bude pravděpodobně použít LP filtry. Tento princip nám dokáže v některých případech navýšit ENOB, ale za cenu drastického snížení šířky frekvenčního pásma osciloskopu (8b) DC-1GHz → (16b) 10kHz-50MHz.

  • Třetí možnost je provedení vážených průměrů v jednom záznamu průběhu signálu.

 

Často se tyto technologie kombinují v unikátní funkce

High Definition ( Rohde&Schwarz)

HiRes (Tektronix, Keysight)

Eres (Lecroy)

Výsledný signál může být na hony vzdálen realitě. Pak záleží na HW architektuře a SW jednotlivých osciloskopů, zda uživatele na tyto úskalí upozorní nebo dokáží zaznamenat a zobrazit současně syrový i upravený signál.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Na závěr tohoto dílu se podíváme, jaký vliv má použití Eres (Wave Pro HD LeCroy) a High Definition (RTO2K Rohde&Schwarz) na BWD osciloskopu. Data jsou přebrána z veřejně dostupných manuálů a informací od jednotlivých přístrojů.
Z uvedeného grafu si lze snadno vyčíst, co takové omezení šířky pásma dokáže provést s tvarem komplexnějšího signálu. Pro představu stačí obdélník, který sice má periodu o vhodné frekvenci, ale jeho vyšší frekvenční složky se mohou dost výrazně utlumit LP filtry.

Máte po přečtení toho dílu ještě další otázky nebo se vám v hlavě vyrojila témata z této oblasti a rádi byste se o nich dozvěděli více? Zašlete nám je na email uvedený pod článkem. V dalších dílech našeho technický seriálu, se podrobněji seznámíme s metodami navyšování bitového rozlišení, pojmy SNR, ENOB a jak nám jednotlivé součásti osciloskopu ovlivňují měření.

 

Zdroje:

Blue Panther: https://blue-panther.cz

Oscilloscopes Blog: https://oscopes.info

Rohde & Schwarz R&S®RTO2000 Digital Oscilloscope 2017 https://www.rohde-schwarz.com

Teledyne LeCroy Wave Pro HD 2018 https://teledynelecroy.com/

 

 

Otázka na ďalšie podrobnosti

Položky označené hviezdičkou (*) sú povinné.

Vyplnením formulára a potvrdením linku v emaile, ktorý dostanete na vyššie vami uvedenú emailovú adresu, dávate tiež súhlas so spracovaním vami uvedených údajov a ich použitím spoločnosťou Blue Panther, s.r.o. za účelom budovanie obchodného vzťahu s vami. Uvedené údaje sú zabezpečené, nebudú zverejnené ani odovzdávané tretím stranám. S osobnými údajmi bude nakladané plne v súlade s ustanovením zákona č. 101/2000 Zb. O ochrane osobných údajov a v súlade s Nariadením Európskeho parlamentu a Rady (EÚ) 2016/679 (GDPR).

Radi by sme zostali s cami v kontakte a zasielali vám pozvánky na semináre, odborné školenia, newslettry, ktoré vás informujú o aktuálnom dianí v odbore, prinášajú informácie o produktoch, špeciálnych ponukách alebo ponúkajú konkrétne rady a postupy. Registráciou nám dávate súhlas so zasielaním tejto marketingovej komunikácie. Váš súhlas so spracovaním vašich údajov alebo zasielaním marketingovej komunikácie môžete kedykoľvek odvolať zaslaním vašej požiadavky na email info@blue-panther.cz. Tiež máte právo na rovnakom emailu organizovať o výmaz vašich údajov.

Viac informácií o spracovaní vašich údajov nájdete na www.blue-panther.sk/ochrana-osobnych-udajov.

Kontaktujte nás

Ing. Jaroslav Smetana
Telefón: +420 241 762 724

Mgr. Mirka Růžičková
Telefón: +420 603 255 719

Osciloskop Teledyne LeCroy radu WavePro HD

Osciloskopy radu Teledyne Lecroy WavePro HD s prevodom 12-bitov a technológiou HD4096 a šírkou pásma 8 GHz.

Osciloskop Teledyne LeCroy radu WaveSurfer3000Z

Osciloskop Teledyne LeCroy radu WaveSurfer 3000z majú 10,1" kapacitný dotykový displej, najdlhšiu pamäť a nejhlbšiu nástrojovú sadu - to všetko za prijateľnú cenu.

Osciloskop Teledyne LeCroy HDO 9000

Veľmi rýchle štviorkanálové digitálne osciloskopy radu HDO 9000 so šírkou pásma 1 GHz až 4 GHz, pamäťou až 128 Mpts na kanál a rýchlosťou vzorkovania až 40 GS/s. Poskytujú výnimočnú vernosť signálu s 10-bitovým rozlíšením.

Osciloskopy LeCroy WaveMaster 8Zi-A

Digitálne štvorkanálové osciloskopy LeCroy so šírkou pásma od 4 GHz do 45 GHz, vzorkovacia rýchlosť až 120 GSa/s s dĺžkou záznamu až 256 M na každý kanál.

Osciloskopy Teledyne LeCroy WaveRunner 8000

Nové štvorkanálové digitálne osciloskopy so šírkou pásma 500 MHz až 4 GHz, pamäťou až 128Mpts na kanál a vzorkovaním až 40 GS/s. Najhlbší súbor nástrojov vo svojom odbore a zdokonalené užívateľské rozhranie pre jednoduchšie odstraňovanie chýb pri ladení systémov.

Osciloskopy radu Teledyne LeCroy HDO8000

Osemkanálové osciloskopy Teledyne LeCroy radu HDO8000 so šírkou pásma od 350 MHz do 1 GHz s dvanásťbitovými AD prevodníkmi pracujúcimi na frekvencii 2,5 GHz.

Osciloskop Teledyne LeCroy HDO6000 a HDO6000-MS

Štvorkanálový pamäťový osciloskop Teledyne LeCroy s rozlíšením 12 bitov, šírkou pásma 350 MHz až 1 GHz, pamäťou až 250 M na kanál, vzorkovaním 2,5 GSa/s a možnosťou rozšírenia o interný 16-kanálový logický analyzátor.

12-bitové osciloskopy Teledyne LeCroy HDO4000 a HDO4000-MS

12-bitové štvorkanálové a dvojkanálové digitálne osciloskopy Teledyne LeCroy so šírkou pásma 200 MHz až 1 GHz, pamäťou až 50 M na kanál, vzorkovaním 2,5 GSa/s a možnosťou rozšírenia o interný 16-kanálový logický analyzátor.

Analyzátor pohonů LeCroy MDA800

Osemkanálový osciloskop Teledyne LeCroy MDA800 s šírkou pásma od 350 MHz do 1 GHz s dvanásťbitovými AD prevodníkmi pracujúcimi na frekvencii 2,5 GHz. Jadrom je softwarová nadstavba Motor Drive Analyzer pre vývoj a testovanie moderných polovodičových zdrojov a pohonov.