Mýty o osciloskopech

Co vše jste slyšeli a nemusí to být pravda

Mýty o osciloskopech

Na trhu s osciloskopy jsou v současnosti tři hlavní hráči s dlouholetou tradicí a zkušenostmi v této oblasti. Jsou jimi americké firmy Agilent, LeCroy a Tektronix, které ve svém sortimentu mají osciloskopy od základních modelů až po high-end modely s šířkou pásma v řádech desítek GHz.

Při výběru nového osciloskopu od renomovaného výrobce se lze ale často setkat s jevem, kdy zákazník věří své oblíbené značce natolik, že už přestal „být ve střehu“ a vlastně ani moc nezkoumá, jaké jsou skutečné parametry přístroje a jeho funkčnost, protože ho ani nenapadne, že by si výrobce mohl dovolit použít nějaké kompromisy či triky. Často si vytvoří první dojem podle zvýrazněných nejlákavějších parametrů a hesel v produktové brožuře k osciloskopu, které jsou vytrženy z kontextu, zatímco související omezení zůstávají jeho zraku skryta hluboko v několikastránkových detailních technických specifikacích osciloskopu, pokud jsou vůbec někde jednoznačně uvedena. Pak se lehce stane, že zákazník objeví tato omezení, až když se svým novým osciloskopem začne skutečně pracovat.

Neklademe si zde za cíl hodnotit, která značka je nebo není nejlepší, ale upozornit na častá omezení a úskalí, která nemusejí být na první pohled zřejmá, a poskytnout budoucímu uživateli určitý nadhled při výběru nového osciloskopu. Abychom se nezabývali touto problematikou jen v teoretické rovině, podívá me se na základní parametry tří srovnatelných 1GHz osciloskopů se čtyřmi analogovými a šestnácti digitálními kanály od výše uvedených výrobců, které si v praxi konkurují nejčastěji. Těmito osciloskopy jsou Agilent MSO 7104B, LeCroy WaveSurfer MSO104MXs-B a Tektronix MSO4104B. Osciloskopy jsou srovnatelné svými parametry i cenou.

V první řadě se zaměřme na vzorkovací rychlost vzhledem k analogové šířce pásma osciloskopu, která je u všech modelů stejná, a to 1 GHz. Osciloskop Agilent nabízí maximální vzorkovací rychlost 4 GS/s. To ale platí jen při dvoukanálovém režimu při využití prokládání (interleaving) – sloučení dvojic kanálů. Při vy užití všech čtyř kanálů je maximální vzorkovací rychlost poloviční – tedy pouze 2 GS/s, což je pro 1GHz osciloskop už na samé hranici Nyquistovy vzorkovací podmínky. Znamená to, že na jednu periodu 1GHz signálu připadají jen dva vzorky. U osciloskopu LeCroy je vy užit také princip prokládání, ale příslušné vzorkovací rychlosti jsou 2,5krát vyšší, tedy 10 GS/s při dvou aktivních kanálech a 5 GS/s při čtyřech aktivních kanálech. Osciloskop Tektronix principu prokládání nevyužívá a má vzorkovací rychlost maximálně 5 GS/s bez ohledu na počet aktivních kanálů.

Dále se zabývejme velikostí rychlé akviziční paměti, která je jednou z nejdražších částí osciloskopu, protože se jedná o statickou paměť RAM. Osciloskop Agilent má 4 Mpts na každý kanál, resp. 8 Mpts na kanál při dvoukanálovém režimu, zatímco LeCroy má paměť 4krát větší, tedy 16 Mpts na všech čtyřech kanálech a 32 Mpts na kanál ve dvoukanálovém režimu. Tektronix má maximálně 20 Mpts na kanál bez ohledu na počet aktivních kanálů.

Zdaleka nejzajímavější je ale porovnání vlastností logického analyzátoru a především toho, jak jeho použití ovlivní samotný osciloskop. Osciloskop Agilent nabízí akviziční paměť 8 Mpts na digitální kanál při použití jedné skupiny osmi digitálních kanálů, resp. 4 Mpts na kanál při použití všech šestnácti digitálních kanálů. To ale platí jen, pokud jsou všechny analogové kanály vypnuté. Při zapnutých analogových kanálech může logický analyzátor využívat jen 2,5 Mpts na digitální kanál při použití jedné skupiny osmi digitálních kanálů a 1,25 Mpts na kanál při použití všech šestnácti digitálních kanálů. U osciloskopů LeCroy je k dispozici 10 Mpts na každý digitální kanál vždy. Stejně tak u osciloskopu Tektronix je paměť 20 Mpts na kanál vždy bez ohledu na to, jestli jsou nebo nejsou používány analogové kanály osciloskopu.

Často je dnes na osciloskopech využívána možnost dekódování sériových sběrnic. Podívejme se proto, jak vypadá dekódování sběrnice I2C na osciloskopu Agilent, Tektronix a LeCroy v praxi. Osciloskop Agilent nevyznačuje v čase v signálu konkrétně jednotlivé části rámce – start, adresa, data, acknowledge (obr. 1). Tektronix už umí detailněji vyznačit části rámce (obr. 2). LeCroy zobrazuje dekó dování přímo v měřeném signálu tak, že je vidět do nejmenších detailů přesné umístění jednotlivých prvků rámce (obr. 3), a je tedy možné velmi lehce identifikovat případnou chybu na fyzické vrstvě sběrnice. A která z reprezentací dekódování sběrnice se nejvíce líbí vám?

Na závěr ještě zmiňme, že osciloskop LeCroy jako jediný z uvedených zástupců disponuje dotykovou obrazovkou pro intuitivní ovládání a nástrojem pro automatické generování protokolů z měření s uložením souboru změřených časových průběhů, vlastních po známek a nastavení osciloskopu.

Obr. 1 Dekódování sběrnice I2C na osciloskopu Agilent MSO7104B

Obr. 2 Dekódování sběrnice I2C na osciloskopu Tektronix MSO4104B

Obr. 3 Dekódování sběrnice I2C na osciloskopu LeCroy WaveSurfer 104MXs-B

Kontaktuje nás

Ing. Jaroslav Smetana
Telefon: +420 241 762 724

Ing. Tomáš Kmoch
Telefon: +420 603 437 182

Dokumenty ke stažení

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 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.

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 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 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 TeledyneLecroy WaveSurfer 3000

Dvou a čtyřkanálové digitální osciloskopy s šířkou pásma 200, 350 500 a 750 MHz a vzorkování rychlostí 2 GSa/s na každý kanál, nebo až 4 GSa/s v režimu prokládání. Vzorkovací paměť je 10M bodů na každý kanál. Volitelně lze odemknout šestnáctikanálový logický analyzátor či funkční generátor.

Osciloskop LeCroy WavePro 7Zi-A

Digitální čtyřkanálové osciloskopy LeCroy s šířkou pásma od 1,5 GHz do 6 GHz, vzorkovací rychlostí až 40 GSa/s a délkou záznamu až 256 M.

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.