1. díl - Parametry osciloskopu aneb papír snese vše

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/

 

 

Dotaz na další podrobnosti

Položky označené hvězdičkou (*) jsou povinné.

Vyplněním formuláře a potvrzením linku v emailu, který obdržíte na výše vámi uvedenou emailovou adresu, dáváte souhlas se zpracováním vámi uvedených údajů a jejich použitím společností Blue Panther, s.r.o. za účelem budování obchodního vztahu s vámi. Uvedené údaje jsou zabezpečeny, nebudou zveřejněny ani předávány třetím stranám. S osobními údaji bude nakládáno plně v souladu s ustanovením zákona č. 101/2000 Sb., o ochraně osobních údajů a v souladu s Nařízením Evropského parlamentu a Rady(EU) 2016/679 (GDPR).

Rádi bychom zůstali v kontaktu s vámi a zasílali vám pozvánky na semináře, odborná školení, newslettery, které vás informují o aktuálním dění v oboru, přinášejí informace o produktech, speciálních nabídkách nebo nabízejí konkrétní rady a postupy. Registrací nám dáváte souhlas se zasíláním této marketingové komunikace. Váš souhlas se zpracováním vašich údajů nebo zasíláním marketingové komunikace můžete kdykoliv odvolat zasláním vašeho požadavku na email info@blue-panther.cz. Také máte právo na stejném emailu pořádat o výmaz vašich údajů.

Více informací o zpracování vašich údajů naleznete na www.blue-panther.cz/ochrana-osobnich-udaju.

Kontaktuje nás

Bohumil Vítovec
Telefon: +420 604 273 701

Ing. Jaroslav Smetana
Telefon: +420 241 762 724

Mgr. Mirka Růžičková
Telefon: +420 603 255 719

Osciloskopy Teledyne LeCroy WavePro HD

Osciloskopy řady Teledyne Lecroy WavePro HD s převodem 12bitovou a technologii HD4096 a šířkou pásma 8 GHz.

Osciloskop Teledyne LeCroy řady WaveSurfer 3000z

Osciloskop Teledyne LeCroy řady WaveSurfer 3000z mají 10,1" kapacitní dotykový displej, nejdelší paměť a nejhlubší nástrojovou sadu - to vše za přijatelnou cenu.

Osciloskop Teledyne LeCroy HDO 9000

Velmi rychlé čtyřkanálové digitální osciloskopy řady HDO 9000s šířkou pásma 1 GHz až 4 GHz, pamětí až 128 Mpts na kanál a rychlostí vzorkování až 40 GS/s. Poskytují výjimečnou věrnost signálu s 10bitovým rozlišením.

Osciloskop LeCroy WaveMaster 8Zi-A

Digitální čtyřkanálový osciloskop LeCroy s šířkou pásma od 4 GHz do 45 GHz, vzorkovací rychlostí až 120 GSa/s a délkou záznamu až 256 M na každý kanál.

Osciloskop Teledyne LeCroy WaveRunner 8000

Nové čtyřkanálové digitální osciloskopy s šířkou pásma 500 MHz až 4 GHz, pamětí až 128Mpts na kanál a vzorkováním až 40 GS/s. Nejhlubší soubor nástrojů ve svém oboru a zdokonalené uživatelské rozhraní pro usnadněné odstraňování chyb při ladění systémů.

Osciloskop řady Teledyne LeCroy HDO8000A

Osmikanálové osciloskopy Teledyne LeCroy řady HDO8000A s šířkou pásma od 350 MHz do 1 GHz s dvanáctibitovými AD převodníky pracujícími na frekvenci 10 GHz.

Osciloskop Teledyne LeCroy HDO6000A a HDO6000A-MS

Čtyřkanálový paměťový osciloskop Teledyne LeCroy s rozlišením 12 bitů, šířkou pásma 350 MHz až 1 GHz, pamětí až 250 M na kanál, vzorkováním 2,5 GSa/s a možností rozšíření o interní 16. kanálový logický analyzátor.

Osciloskop Teledyne LeCroy HDO4000 a HDO4000-MS s převodem 12 bitů

12bitové čtyřkanálové a dvoukanálové digitální osciloskopy Teledyne LeCroy s šířkou pásma 200 MHz až 1 GHz, pamětí až 50 M na kanál, vzorkováním 2,5 GSa/s a možností rozšíření o interní 16kanálový logický analyzátor.

Analyzátor pohonů Teledyne LeCroy MDA800A

Osmikanálový analyzátor pohonů Teledyne LeCroy MDA800A s šířkou pásma od 350 MHz do 1 GHz s dvanáctibitovým převode