Kategorie

Aktualności

Rozszerzony zakres akredytacji Laboratorium Wzorcującego NDN!

Bardzo nam miło Państwa poinformować, że nasza akredytacja została rozszerzona o:

  • Mierniki mocy 1 – i 3- fazowe
  • Oscyloskopy do 20 GHz
  • Skopometry
  • Zasilacze do 1000 A (Prąd DC)
  • Wzorcowanie wyjazdowe zasilaczy (u klienta).

Uwaga: Dodatkowo obniżyliśmy naszą niepewność CMC!

Czytaj więcej...
Odwiedź nas na XIV Krajowych Warsztatach Kompatybilności Elektromagnetycznej we Wrocławiu

Zapraszamy na nasze stoisko, które znajdziecie podczas tegorocznej edycji Warsztatów Kompatybilności Elektromagnetycznej.

Miejsce: Wrocław, Politechnika Wrocławska

Data: 26-28.06.2024r.

Czytaj więcej...
Laboratorium Wzorcujące NDN z akredytacją!

W lipcu 2022 roku nasze Laboratorium Wzorcujące uzyskało akredytację o numerze AP 209 przyznaną przez Polskie Centrum Akredytacji (PCA) w ramach międzynarodowego porozumienia EA MLA. Tym samym Laboratorium potwierdziło spełnienie wymagań normy PN-EN ISO/IEC 17025 „Ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących” w zakresie wzorcowań wielkości elektrycznych.

Czytaj więcej...

Aktualności

Oscyloskopy Rigol DHO1000 - 12 bitów w rewelacyjnej cenie

Oscyloskopy Rigol DHO1000 - 12 bitów w rewelacyjnej cenie

Producenci sprzętu pomiarowego nie mają chwili wytchnienia. Bezustannie muszą śledzić wzajemne poczynania, gdyż każda chwila nieuwagi grozi powstaniem dystansu w stosunku do konkurencji. Nowa rodzina oscyloskopów Rigola - DHO1000 jest tego dobrym przykładem. Jej pojawienie się wprowadziła spore zamieszanie na rynku ze względu na bardzo korzystny współczynnik funkcjonalności do ceny.

 

Rigol to firma bardzo dobrze znana elektronikom. Przyrządów tego producenta używają zarówno amatorzy, jak i profesjonaliści. Rozpoznawalność marki zapewniają przede wszystkim oscyloskopy cyfrowe, ale w ofercie można znaleźć również inne grupy urządzeń pomiarowych. W artykule skupimy się jednak na najnowszym wyrobie, jakim jest rodzina oscyloskopów cyfrowych DHO1000. Są to przyrządy, które z pewnością wywołają spore zainteresowanie użytkowników aparatury pomiarowej. Konstruktorzy Rigola nie opracowali niczego, czego by nie było w wyrobach konkurencyjnych, ale udało im się zejść do rewelacyjnie niskich cen w odniesieniu do możliwości. W ten sposób oscyloskopy DHO1000 znalazły się w zasięgu małych firm, a nawet amatorów.

Sprawdź ofertę oscyloskopów Rigol DHO1000 - kliknij

Rozmiar ma znaczenie

Zapewne na niejednym biurku, czy to w biurze konstrukcyjnym czy warsztacie domowym, stoją jeszcze do dziś i nadal są używane oscyloskopy cyfrowe z ekranami o przekątnej niespełna 6 cali i rozdzielczości matrycy 320×234 punkty. Obecnie już coraz trudniej wyobrazić sobie rozwiązywanie problemów technicznych mając do dyspozycji taki sprzęt. Na szczęście postęp techniczny i technologiczny jest na tyle szybki, że o tych urządzeniach możemy powoli już zapominać. Pozostaje nam tylko z pewnym rozrzewnieniem wspominać jakich to konstrukcji dokonaliśmy wspierając się na tak prymitywnej z dzisiejszego punktu widzenia aparaturze pomiarowej.

Czy można określić, który element oscyloskopu jest w nim najważniejszy? Odpowiedzieć na to pytanie byłoby dość trudno, ponieważ każdy z nich wpływa na poszczególne cechy funkcjonalne, a dopiero wszystkie zebrane w całość określają jakość i klasę przyrządu. Należy jednak pamiętać, że podstawową funkcją oscyloskopu jest graficzna wizualizacja przebiegów elektrycznych. Można zatem wnioskować, że specyficzną, wręcz wyróżnioną funkcję pełni w nim wyświetlacz. Idąc tym tropem konstruktorzy Rigola zdecydowali się na ewolucyjny krok. I o to w rodzinie DHO1000 został zastosowany olbrzymi wyświetlacz o przekątnej 10,1 cala z panelem dotykowym i matrycą o rozdzielczości 1280×800. Takie wyświetlacze nie są czymś nowym w oscyloskopach cyfrowych, ale do tej pory spotykaliśmy je w przyrządach wyższych klas. Panel dotykowy wydaje się być już tylko wisienką na torcie. Decyzję o zastosowaniu takiego wyświetlacza należy ze wszech miar pochwalić, gdyż bardzo usprawnia prowadzenie pomiarów.

Malkontenci powiedzą, że jeżdżenie palcem po ekranie niewiele pomaga, a powoduje tylko powstawanie smug i konieczność ciągłego przecierania powierzchni delikatną szmatką. Zamiast palca można używać myszki USB dołączonej bezpośrednio do oscyloskopu, ale i ona nie wyczerpuje możliwości obsługi przyrządu. Kolejną, chociaż bardzo podobną do oryginalnej, uzyskujemy dołączając do oscyloskopu kablem HDMI zewnętrzny monitor, a nawet 50-calowy telewizor. I wreszcie ostatnia metoda, która ma szanse zyskać wielu zwolenników polega na połączeniu oscyloskopu i komputera kablem ethernetowym i przekazaniu, a właściwie zdublowaniu pełnej kontroli nad przyrządem przez przeglądarkę internetową uruchomioną na komputerze. Wystarczy w oknie adresowym wpisać IP oscyloskopu, który jest podawany w oknie konfiguracyjnym (rys. 1) i gotowe. W oknie przeglądarki pojawia się duplikat ekranu oscyloskopu. Korzystając z myszki dołączonej tym razem do komputera przejmujemy pełną kontrolę nad oscyloskopem.

Wracamy jednak do standardowego trybu pracy. Jednym z udogodnień wynikających z zastosowania panelu dotykowego jest możliwość precyzyjnego wprowadzania parametrów przy użyciu klawiatury numerycznej wyświetlanej na ekranie. Pojawia się ona w chwili, gdy zostanie dotknięty symbol ekranowy danego parametru. Na rys. 2 przedstawiono przykładowe ustawianie czułości pionowej kanału 1. Jak widać, operacja ta może być wykonana bardzo precyzyjnie. Warto także w tym miejscu wspomnieć o dostępnych w oscyloskopach DHO1000 opcjach pozycjonowania wykresu w osi pionowej. Pierwsza metoda, nazwijmy ją klasyczną, polega na wprowadzeniu offsetu. Skutkiem tej operacji jest przesunięcie całego ekranu - wykresu i układu współrzędnych o pewną zadaną wartość. Offset jest wprowadzany pokrętłem przesuwu w osi pionowej lub za pomocą klawiatury numerycznej. 

 

rys. 2

rys. 3a

Na rys. 3a została przedstawiona sytuacja wyjściowa. Przebieg sinusoidalny o amplitudzie 1 V, bez składowej stałej, jest położony na środku ekranu.

rys. 3b

rys. 3c

Na rys. 3b widzimy położenie tego samego przebiegu po wprowadzeniu offsetu równego 1 V. Jak widać, wykres wraz z układem współrzędnych przesunął się do góry o 1 V. Offset odpowiada więc często wykonywanej czynności przesuwania wykresu w osi pionowej za pomocą pokrętła przesuwu. Druga metoda polega na wprowadzeniu wartości współczynnika Biass. Jest on dostępny tylko po kliknięciu na ikonę kanału pomiarowego widoczną w dolnej części ekranu. Biass jest wprowadzany wyłącznie za pomocą klawiatury numerycznej. Można uznać, że współczynnik ten odpowiada wirtualnemu dodaniu składowej stałej do przebiegu. Przykładowo: jeśli obserwujemy przebieg sinusoidalny o amplitudzie 1 V bez składowej stałej, to po wprowadzeniu współczynnika Biass równego 1 V na oscylogramie zobaczymy sinusoidę ze składową stałą 1 V (rys. 3c). Współczynnik Biass może być używany do kompensowania niezrównoważenia kanału pomiarowego lub różnic potencjałów masy pojawiających się w różnych punktach obwodu drukowanego. Takie sytuacje mogą wynikać z niezerowych rezystancji ścieżek masy lub błędach rozprowadzania powierzchni uziemiającej (groud plane).

I jeszcze, skoro rozmawiamy o rozmiarach, to nie można pominąć parametrów dotyczących długości rekordu. Specjaliści toczą dyskusje czy na pewno długość rekordu wpływa korzystnie na wyniki pomiarów. Nie będziemy tu jednak wchodzić w dość zawiłe zagadnienia techniczne, a zgodzimy się z intuicją, która podpowiada, że im dłuższy jest rekord, tym lepiej. Oscyloskopy rodziny DHO1000 mogą obsłużyć do 100 Mpunktów, przy czym jest to parametr opcjonalny. Standardowa długość rekordu jest równa 50 Mpunktów. Trzeba jednak pamiętać, że jest on w dość osobliwy sposób dzielony na wszystkie kanały. Dostępne długości rekordów w zależności od aktywnych kanałów zostały zebrane w tab. 1. Od wybranej długości rekordu w ogólnym przypadku zależy maksymalna szybkość próbkowania. Może się więc zdarzyć, że zmniejszając długość rekordu nie zauważymy jednoczesnego zmniejszenia maksymalnej szybkości próbkowania.

 

Tab. 1. Maksymalne długości rekordów konfiguracji standardowej dostępne w zależności od używanych kanałów

CH1

CH2

CH3

CH4

maks. długość rekordu w każdym kanale

x

 

 

 

50 Mpunktów

x

x

 

 

25 Mpunktów

x

 

x

 

25 Mpunktów

x

 

 

x

25 Mpunktów

x

x

x

 

10 Mpunktów

x

x

 

x

10 Mpunktów

x

 

x

x

10 Mpunktów

x

x

x

x

10 Mpunktów

 

x

 

 

25 Mpunktów

 

x

x

 

10 Mpunktów

 

x

 

x

10 Mpunktów

 

x

x

x

10 Mpunktów

 

 

x

 

25 Mpunktów

 

 

x

x

10 Mpunktów

 

 

 

x

25 Mpunktów

 

12-bitowa rozdzielczość, pasmo do 200 MHz

Powoli zapominamy o oscyloskopach z 8- czy nawet 10-bitowymi przetwornikami analogwo-cyfrowymi, charakterystycznymi dla tej klasy przyrządów. Jeszcze nie tak dawno producenci chwalili się, że w ich oscyloskopach są stosowane przetworniki 12-bitowe. Dzisiaj nikogo to już tak mocno nie dziwi. Taki właśnie przetwornik zastosowano w oscyloskopach rodziny DHO1000. Jest to oczywiście związane z postępem technologicznym i wprowadzaniem zupełnie nowych układów, często opracowywanych specjalnie dla danego producenta, albo wręcz w jego własnych biurach konstrukcyjnych. Tak właśnie stało się w rodzinie DHO1000 Rigola, w której kluczową rolę odgrywa własny chipset „Centaurus”. Dzięki niemu możliwe było uzyskanie robiącej wrażenie szybkości przechwytywania przebiegów dochodzącej do 1500000 wfms/s, wspomnianej rozdzielczości pionowej przy zachowaniu małych szumów i częstotliwości próbkowania max. 2 GSa/s. Tak duża szybkość przechwytywania ramek jest możliwa tylko w nowym trybie akwizycji - UltraAcquire. Podobnie praca z 12-bitową rozdzielczością wymaga przełączenia układu wyzwalania w tryb High Resolution.

Trzeba pamiętać, że maksymalną szybkość próbkowania 2 GSa/s uzyskuje się tylko dla kanału CH1. Każde dołączenie dodatkowego kanału, albo korzystanie z innego kanału niż CH1 powoduje zmniejszenie maksymalnej szybkości próbkowania. Możliwe przypadki są opisane w tab. 2. Pewną niedogodnością pracy w trybie UltraAcquire jest brak możliwości korzystania z kursorów ekranowych. Trudno powiedzieć czym to jest spowodowane. Za to tryb Peak Detect nadaje się do pomiarów zakłóceń impulsowych (glitch) o szerokości 2 ns.

 

Tab. 2. Maksymalne szybkości próbkowania w zależności od używanych kanałów

CH1

CH2

CH3

CH4

maks. szybkość próbkowania

x

 

 

 

2 GSa/s

x

x

 

 

1 GSa/s

x

 

x

 

1 GSa/s

x

 

 

x

1 GSa/s

x

x

x

 

500 kSa/s

x

x

 

x

500 kSa/s

x

 

x

x

500 kSa/s

x

x

x

x

500 kSa/s

 

x

 

 

1 GSa/s

 

x

x

 

500 kSa/s

 

x

 

x

500 kSa/s

 

x

x

x

500 kSa/s

 

 

x

 

1 GSa/s

 

 

x

x

500 kSa/s

 

 

 

x

500 kSa/s

 

Zwiększając rozdzielczość próbkowania istotne stają się szumy. No bo jaką korzyść osiągniemy mając do dyspozycji przetwornik o dużej rozdzielczości, jeśli okaże się, że na najczulszych zakresach pomiarowych będzie mierzył tylko szumy. Na rys. 4 został pokazany oscylogram dla zwartego wejścia dla najbardziej czułego zakresu 500 mV/dz. W pomiarze tym została zastosowana sprężynka uziemiająca (fot. 5), gdyż zwykle stosowany kabelek zakończony krokodylkiem w zasadzie nie nadaje się do pomiarów przy tej czułości.

rys. 4

fot. 5

Należy ponadto spodziewać się nieco innych wyników dla różnych trybów akwizycji - Auto, Normal, Peak Detect, Hi Resolution czy UltraAcquire (rys. 6a...f).

rys. 6

Istotnym dla użytkownika parametrem, który zawsze jest brany pod uwagę przy wyborze modelu jest analogowe pasmo pomiarowe. W rodzinie DHO1000 można wybierać pomiędzy oscyloskopami o paśmie: 70 MHz, 100 MHz i 200MHz. Od pasma dość silnie zależy cena oscyloskopu, i to właśnie ten parametr bywa decydujący szczególnie dla amatorów. Biorąc pod uwagę fakt, że większość współcześnie konstruowanych urządzeń powstaje w technice cyfrowej, pasmo nabiera istotnego znaczenia. Jak wiadomo ograniczenie pasma podczas oglądania przebiegu cyfrowego na oscyloskopie powoduje wyraźną deformację przebiegu. Można przyjąć, że do względnie poprawnego odtworzenia sygnału cyfrowego konieczne jest użycie oscyloskopu o paśmie równym co najmniej 5-krotnej częstotliwości tego przebiegu. Można więc przyjąć, że dla oscyloskopu dwustumegahercowego względnie dokładnie będziemy obserwować przebiegi cyfrowe o częstotliwości do 40 MHz. Na rys. 7. zostały przedstawione symulowane oscylogramy takiego przebiegu oglądane na oscyloskopach o paśmie 70 MHz, 100 MHz i 200 MHz.

 

rys.7 

Funkcje dostępne z menu ekranowego

Wzorem oscyloskopów wyższych klas w rodzinie DHO1000 zostało zaimplementowane menu ekranowe, z którego są wywoływane funkcje pomiarowe oraz nastawy przyrządu. Menu jest otwierane po kliknięciu na ekranowy przycisk znajdujący się w lewym-dolnym rogu ekranu (rys. 8). Udostępnia ono następujące funkcje:

- pomiary automatyczne,

- pomiary kursorowe,

- definiowanie okien wyświetlanych na ekranie,

- funkcje matematyczne,

- wykres XY,

- przebiegi referencyjne,

- licznik,

- wirtualny woltomierz cyfrowy,

- dekodowanie protokołów komunikacyjnych,

- test pass/fail,

- wyszukiwanie detali przebiegów,

- nagrywanie sekwencji pomiarowych,

- ustawienia automatyczne,

- parametry wyświetlacza,

- czyszczenie ekranu,

- definiowanie przycisku szybkich akcji („Quick”),

- przegląd dostępnych zasobów dyskowych, w tym dysku wewnętrznego i (ewentualnie) pamięci zewnętrznych (pendrive),

- pomoc ekranowa.

Ponadto z menu można wywołać procedurę aktualizacji oprogramowania, funkcje użytkowe (konfiguracje, ustawienia, parametry domyślne, autokalbracje itp.). Ostatnie dwie ikonki powodują restart oscyloskopu lub jego zamknięcie. Przyrząd nie ma wyłącznika mechanicznego. Wyłączenie powoduje przejście do stanu Shutdown, w którym pobierana z sieci zasilającej moc wynosi ok. 2 W. Oscyloskop osiąga gotowość do pracy po ok. 32 sekundach od włączenia.

Wyniki pomiarów automatycznych są wyświetlane po prawej stronie oscylogramów. W tej samej sekcji umieszczane są wskazania wirtualnego woltomierza cyfrowego prezentującego wyniki w postaci stylizowanego wyświetlacza 7-segmentowego (rys. 9). Można sądzić, że jest to tylko dość niepozorny gadżet, jednak gdy spojrzymy na pasmo pomiarowe tego miernika na pewno nabierzemy do niego głębokiego szacunku. Warto ponadto dodać, że woltomierz posiada własny układ pomiarowy niezależny od kanałów oscyloskopu. Z tego względu może być wyświetlany tylko jeden taki miernik.

rys.9

Gdyby zostało włączone wyświetlanie wszystkich (41) wyników pomiarów automatycznych, to z oczywistych względów nie zmieszczą się one na ekranie. W starszych oscyloskopach można było zwykle włączyć tylko tyle pomiarów, ile zmieściło się na ekranie. Spotykane były również rozwiązania, w których wyniki były wyświetlane wprawdzie wszystkie, lecz forma ich prezentacji - półprzezroczysta tabela przesłaniająca oscylogramy nie była zbyt czytelna. W oscyloskopach DHO1000 umieszczane są jeden pod drugim, a dostęp do tych które nie zmieściły się na ekranie jest możliwy po przeskrolowaniu okna wyników korzystając z panelu dotykowego lub myszki. O ile poszczególne pomiary można szybko palcem usuwać z listy przez wysunięcie ich poza ekran, o tyle nie jest możliwa zmiana kolejności. Gdyby taka potrzeba powstała, konieczne by było układanie listy od początku. Wyświetlanie tabelaryczne zostało zachowane, ale w wyodrębnionej części ekranu, która nie przysłania oscylogramów. Warto wspomnieć, że alternatywnym narzędziem do nawigacji po ekranie jest myszka USB. Wyniki wszystkich pomiarów automatycznych są na życzenie użytkownika rozszerzane o dane statystyczne. Szkoda, że zrezygnowano z histogramów, które były w rodzinie DHO800.

Do obsługi kursorów przewidziano dwa pokrętła umieszczone wprawdzie w sekcji „Intensity”, a więc służących domyślnie do regulacji jasności ekranu, ale na szczęście ich funkcje mogą być definiowane przez użytkownika. Wydaje się, że bardziej intuicyjne byłoby, aby domyślnie były używane do przesuwu kursorów ekranowych. Czynność ta jest wykonywana znacznie częściej niż zmiana jasności ekranu.

Kolejne funkcje wywoływane z menu, to operacje matematyczne. Już od dłuższego czasu stały się one obowiązkowym elementem oprogramowania oscyloskopów cyfrowych, a wraz z pojawianiem się kolejnych generacji tych przyrządów kolekcja tych operacji rozrastała się o nowe pozycje. Mamy zatem tradycyjne obliczenia takie jak mnożenie, dodawanie, dzielenie oraz niektóre funkcje matematyczne, które obecnie również można już zaliczać do klasyki. Są to: całkowanie, różniczkowanie, logarytmowania, pierwiastkowanie czy wreszcie funkcja FFT, bez której nie można by było sobie wyobrazić współczesnego oscyloskopu. Wykresy widma są wyświetlane metodą klasyczną i z zastosowaniem opcji „Colorized”. Właściwie trudno powiedzieć czemu ta opcja ma służyć? Nie dostarcza specjalnie istotnych informacji o widmie, ani nie poprawia jego czytelności, a wręcz przeciwnie. Porównanie wykresów utworzonych tymi metodami przedstawiono na poniższym rysunku.

Szkoda, że funkcja FFT zdaniem konstruktorów nie zasłużyła na wydzielony przycisk umieszczony na panelu czołowym oscyloskopu, którym można by było tę funkcję szybko otwierać. Analiza widma jest dość często wykonywaną operacją, a przedzieranie się przez pozycje menu powtarzane wielokrotnie w czasie jednej sesji pomiarowej jest bardzo uciążliwe. Dużym udogodnieniem pomiarów widma są kursory ekranowe.

W kolekcji obliczeń matematycznych pojawiły się operacje logiczne, implementacja funkcji liniowej AX+B przydatna do badania różnego rodzaju czujników analogowych oraz (wszystkie) cztery rodzaje filtrów cyfrowych. Działanie filtrów jest mało intuicyjne. Wybierając dany rodzaj filtru użytkownik prawdopodobnie będzie spodziewał się, że uzyska taki oscylogram, który odpowiadałby przepuszczeniu mierzonego sygnału przez zdefiniowany przez siebie filtr. I tak jest w rzeczywistości, przy czym, jeśli filtr np. dolnprzepustowy ma mieć niską częstotliwość graniczną koniecznej jest ustawienie krótkiej podstawy czasu, a wówczas oscylogram widoczny na ekranie jest bardzo zagęszczony i bez użycia funkcji Zoom właściwie nic na nim nie widać. Z kolei wybranie odpowiednio długiej podstawy czasu pozwala dokładniej przyglądać się oscylogramowi, ale częstotliwość graniczna filtru jest automatycznie podwyższana do nieakceptowalnych wartości.

Na pochwałę zasługują natomiast funkcje logiczne, które w odniesieniu do przebiegów analogowych mogą wzbudzać lekkie zdziwienie. Jak więc je stosować? Przykładem funkcji logicznych są pomiary przesunięcia fazowego dwóch przebiegów. Wyobraźmy sobie, że mamy dwa przebiegi sinusoidalne przesunięte w fazie. Doprowadzamy je do kanałów CH1 i CH2, a następnie przepuszczamy przez funkcję matematyczną „CH1 ^ CH2” (suma Exclusive OR). Przyjmujemy, że poziom odniesienia określający stan logiczny przebiegu jest równy zero. Jeśli wartość chwilowa przebiegu ma wartość powyżej zera zostanie mu przypisany stan wysoki, a niski dla wartości poniżej zera. Funkcję definiujemy tak, jak to zostało pokazane na rys. 11. Funkcja zwraca wynik logiczny „1” wtedy, gdy stany logiczne przypisane przebiegom różnią się od siebie i „0”, gdy są równe. Jak widać z wyników przedstawionych na rys. 12, czas, w którym funkcja zwraca wartość „1” jest zależny do przesunięcia fazowego.

rys.11

rys. 12

 

Tryby wyzwalania

Wybór typów wyzwalania jest w oscyloskopach DHO1000 imponujący na tyle, że trudno będzie je wszystkie opisać w artykule. Mamy więc tradycyjne typy wyzwalania zboczem, szerokością impulsu, nachyleniem zbocza i sygnałem wideo. Ciekawą opcją jest wyzwalanie sekwencją wzorcową (Pattern) umożliwiającą uwzględnienie w definicji zdarzenia wyzwalającego sygnałów z wielu kanałów pomiarowych. W kolekcji typów wyzwalania znajdujemy ponadto wiele pozycji znanych przede wszystkim z oscyloskopów wyższych klas. W większości przypadków są to typy wyzwalania oparte na zależnościach czasowych: Duration, Timeout, Runt, Window, Delay, Setup/Hold, Nth Edg. W tak zaawansowanym oscyloskopie nie mogło również zabraknąć typów wyzwalania związanych z protokołami komunikacyjnymi I2C, SPI, RS232/UART, CAN, LIN. Oscyloskop jest wyzwalany przebiegami z kanałów od 1 do 4, a także sygnałem z wejścia wyzwalania zewnętrznego.

 

Poszukiwania sekwencji

Funkcje poszukiwania szczegółów oscylogramów przez długi czas nie były dostępne dla użytkowników oscyloskopów klasy popularnej. Zaczęły pojawiać się w sprzęcie klasy średniej i oczywiście tej najwyższej. W oscyloskopach DHO1000 taka funkcja jest zaimplementowana. Poszukiwane mogą być zbocza lub impulsy o zadanych parametrach. Na rys. 13 został pokazany pewien dość złożony przebieg, w którym występuje dość osobliwy impuls, który będzie poszukiwany (widoczny w powiększeniu). Po wybraniu funkcji poszukiwania z menu głównego na ekranie ukazuje się okno, w którym definiowany jest obiekt poszukiwań (rys. 14). Nad znalezionymi szczegółami umieszczane są w górnej części okna markery mające kształt małych trójkątów. Opcjonalnie może być włączone tabelaryczne zestawienie chwil czasowych, w których występuje poszukiwany szczegół oscylogram.

rys. 13

rys. 14

Wykres XY

Implementacja wykresów XY miała mocne uzasadnienie w epoce oscyloskopów analogowych. Ten tryb pracy był często stosowany do pomiarów przesunięć fazowych między dwoma przebiegami. W oscyloskopach cyfrowych przesunięcia fazowe są mierzone metodami bardziej precyzyjnymi i wygodniejszymi w użyciu. Pomiar przesunięcia fazowego nie był jedynym powodem, dla którego tryb XY udostępniano użytkownikom. Obecnie większość producentów pozostawia go nadal w swoich wyrobach. Znajduje on zastosowanie choćby podczas zdejmowania charakterystyk przejściowych elementów czy złożonych układów elektronicznych. Zgodnie z trendem tryb XY zachowano w rodzinie DHO1000, i trzeba przyznać, że działa on bardzo szybko i wydajnie. Warunkiem jest korzystanie z jak największego rekordu akwizycji. Implementacja ma jednak jedną wadę - brak możliwości korzystania z kursorów ekranowych w oknie XY. Nie można przez to precyzyjnie mierzyć szczegółów, które wyraźnie ujawniają dopiero na wykresie XY. Na pocieszenie należy zaznaczyć, że z brakiem kursorów w oknie XY spotykamy się dość powszechnie również w oscyloskopach innych producentów. Jest to o tyle dziwne, że implementacja tej funkcji nie wydaje się zbyt trudna. Być może konstruktorzy uznają ją za zbyteczną.

 

Dekodowanie protokołów

Funkcja dekodowania protokołów stała się w oscyloskopach cyfrowych tak samo nieodzowna jak analiza FFT. Użytkownicy modeli należących do rodziny DHO1000 będą z pewnością zadowoleni, gdyż ich oscyloskopy dekodują protokoły: Parallel, RS232/UART, I2C, SPI, LIN i CAN, a więc te, które są obecnie najczęściej używane w urządzeniach elektronicznych. Dekodowanie przebiega dość sprawnie, przy czym zalecane jest w tym przypadku korzystanie z jak największego rekordu akwizycji. Przykłady odczytania ramek przesyłanych interfejsami UART i SPI zostały przedstawione na rys. 15 i 16. Niestety, funkcjewyszukiwania nie obsługują protokołów. Użytkownicy oscyloskopów klasy średniej będą prawdopodobnie musieli poczekać jeszcze jakiś czas, zanim funkcjonalność ta będzie implementowana w tych przyrządach. Póki co, nie można więc automatycznie wyszukiwać sekwencji nadawanej danym interfejsem. Szkoda, bo byłaby to duża zaleta przyrządu. Pewnym pocieszeniem jest możliwość wyświetlania zdekodowanych danych w formie tabelarycznej, w której łatwiej jest przeszukiwać dane ręcznie.

rys. 15

rys. 16

Procesor i system operacyjny

Testy opisane w artykule były wykonywane z użyciem oscyloskopu DHO1204. W zasadzie przebiegały bardzo sprawnie i poprawnie, wątpliwości mogły budzić tylko nieliczne sytuacje. Oscyloskop cyfrowy tej klasy wykonuje bardzo dużo operacji, dla których krytycznym parametrem jest czas. Nie bez znaczenia jest możliwość pracy wielowątkowej. Uzasadnione staje się więc zajrzenie „pod maskę”. Otwierając ją umownie dowiadujemy się, że wszystkim zarządza sześciordzeniowy procesor Cortex A-72 taktowany przebiegiem o częstotliwości 1,8 GHz. Na pokładzie ma 4 GB pamięci RAM potrzebnej do pacy systemu operacyjnego, jakim jest Android. Uzupełnieniem jest 8 GB pamięci nieulotnej, używanej m.in. do realizacji wewnętrznego dysku.

Komunikacja ze światem zewnętrznym jest prowadzona przez interfejsy USB 3.0 Host, USB 3,0 Device, port LAN (Ethernet). Są też dodatkowe gniazda umieszczone na płycie tylnej: wejście i wyjście 10-megahercowego przebiegu referencyjnego, wejście wyzwalania zewnętrznego i dodatkowe wyjście używane w teście pass/fail, o którym wprawdzie nie było mowy, ale nie wymaga on specjalnego komentarza. Całość uzupełnia gniazdo HDMI, poprzez które dołącza się zewnętrzny monitor.

Oscyloskop waży 3,8 kg, po zastosowaniu specjalnego zestawu może być mocowany na szynie 4U.

 

W poszukiwaniu wpadek

Są specjaliści, którzy oglądają filmy klatka po klatce tylko po to, by obnażyć wszelkie niedociągnięcia realizacji. Zwykle nie wpływają one w żaden sposób na odbiór danego filmu, tym bardziej, że czasami trzeba się nieźle natrudzić, by takie niuanse dostrzec. Z urządzeniami pomiarowymi, szczególnie z oscyloskopami, jest podobnie. Zanim sprzęt trafi w ręce normalnych użytkowników jest testowany przez betatesterów. Mimo to, zdarza się, że podczas codziennego użytkowania urządzeń nadal natrafiamy na mniej lub bardziej odczuwalne nieprawidłowości. Konstruktorzy oscyloskopów rodziny DHO1000 nie uniknęli kilku takich wpadek. Nie będziemy szczegółowo rozwijać tematu, ale o kilku przypadkach należałoby wspomnieć. Najbardziej zagadkowe zachowania oscyloskopu są związane z funkcją FFT. Na kształt wykresu widma wpływa kilka powiązanych ze sobą parametrów. Pomijamy przy tym typ okna analizy, bo chociaż ma on również związek z kształtem wykresu, to jednak chodzi w tym przypadku o zupełnie inne mechanizmy.

Powiązane ze sobą parametry to:

- częstotliwość próbkowania - fp,

- liczba próbek - N (liczba próbek zapisanych w rekordzie, używanych do obliczenia funkcji FFT, jest to parametr równoznaczny z długością rekordu),

- rozdzielczość analizy częstotliwościowej FFT - RBW,

- podstawa czasu - TB

- liczba działek na ekranie - Ld.

Parametrem wpływającym w zasadniczy sposób na kształt widma jest rozdzielczość analizy określana współczynnikiem RBW. Im większa jest rozdzielczość (liczbowo mniejsza wartość współczynnika RBW), tym więcej szczegółów zawiera wykres, a więc jest dokładniejszy. Zależności są tu stosunkowo proste. Im więcej szczegółów chcemy zobaczyć na wykresie widma, tym więcej danych musimy zebrać. Przy założeniu, że długość rekordu jest stała, konieczne jest wydłużanie czasu akwizycji, a więc wydłużanie podstawy czasu. Mamy więc mało korzystną sytuację, gdyż wydłużając podstawę czasu powodujemy zmniejszenie czytelności oscylogramu czasowego, za to poprawia się jakość wykresu widma. Rozdzielczość FFT wyraża się prostym wzorem RBW=fp/N=1/(TB*Ld). Wiadomo jednak, że oscyloskop sam sobie dobiera częstotliwość próbkowania m.in. w zależności od podstawy czasu i długości rekordu. Informacja ta jest podawana w polu opisującym parametry akwizycji. Przykładowo, dla rekordu o sztywno wybranej długości 10 Mpunktów i podstawie czasu 1 ms/dz szybkość próbkowania jest równa 1 GSa/s. Gdybyśmy teraz włączyli analizę FFT, jej rozdzielczość powinna być równa RBW=1GHz/10Mpunktów=100 Hz, ale na ekranie dzieją się rzeczy dziwne. Po pierwsze, szybkość próbkowania podawana na belce okna FFT (100 MSa/s) różni się od częstotliwości podawanej w polu parametrów akwizycji (1 GSa/s). Jest to zupełnie niezrozumiałe i raczej błędne.

Po drugie, gdyby przyjąć, że faktyczna szybkość próbkowania jest równa 1 GSa/s i długość rekordu wynosi 10 Mpunktów, to rozdzielczość analizy powinna być równa: RBW=1G/10M=100 Hz. Na belce okna FFT widnieje zaś zupełnie zaskakująca wartość 100.0m (rys. 17), co należałoby czytać jako 100 mHz (100 miliherców). Zupełny absurd. Ale to nie koniec niespodzianek. Teraz zamieniamy podstawę czasu na 2 ms/dz i od razu wracamy na 1 ms/dz. Po tym „zabiegu” rozdzielczość RBW, nie wiedzieć czemu zmienia wartość na 50.0m. Jeszcze większy absurd. Ale nadal to nie jest koniec niespodzianek. Tym razem zmieniamy podstawę czasu w drugą stronę, ustawiając 500 ms/dz. I tak jak poprzednio, od razu wracamy na 1 ms/dz. Naszym oczom ukazuje się kolejna wartość RBW, tym razem równa 200.0m. Ktoś czegoś nie zauważył w trakcie testów oprogramowania oscyloskopu, czy bardzo się spieszył?

Analiza FFT jest najsłabszym elementem oscyloskopów rodziny DHO1000. Można powiedzieć, że występuje tam błąd na błędzie. Jeśli przyjrzymy się wartościom prążków pokazywanych na wykresie w jednostkach VRMS, a dla zwiększenia dokładności odczytamy ich poziomy korzystając z tabelarycznej prezentacji wyników, okaże się, że nie są one mierzone prawidłowo. Co więcej, znacząco zmieniają się po zmianach podstawy czasu i długości rekordu. Nawet gdyby zaakceptować jakieś minimalne różnice, to na pewno nie w takim zakresie, w jakim obserwujemy podczas pomiarów. Nieprawidłowości te są doskonale widoczne, jeśli do testu użyjemy przebiegu sinusoidalnego o stałej amplitudzie i przemiatanej częstotliwości. Jeśli czas przemiatania będzie dostatecznie długi (kilka sekund), to na wykresie FFT zobaczymy przesuwający się prążek, którego wysokość niestety nie będzie stała.

Błędów i niedociągnięć software’owych jest w oscyloskopach DHO1000 więcej. Niektóre są bardziej, inne mniej uciążliwe. Prawdopodobnie różne fora internetowe zapełnią się licznymi wątkami zgłębiającymi tę zagadnienia, bo są to tematy bardzo poczytne. Należy mieć nadzieję, że Rigol będzie systematycznie publikował łaty na oprogramowaniu likwidujące zaobserwowane i zgłoszone błędy.

 

Podsumowanie

Na zakończenie kilka subiektywnych ocen. Niewątpliwie, mimo zauważonych niedociągnięć oscyloskopy DHO1000 to bardzo udany wyrób, który ze względu na niezwykle korzystny współczynnik cech funkcjonalnych do ceny z pewnością zainteresuje wielu użytkowników przyrządów pomiarowych. Sukcesu można się było spodziewać po wielu pozytywnych opiniach jakie napływały od użytkowników niższej rodziny DHO800.

Największą zaletą oscyloskopów `DHO1000 jest możliwość pracy z 12-bitową rozdzielczością przetwornika analogowo-cyfrowego przy pełnej szybkości próbkowania i niewielkich szumach własnych. Nie bez znaczenia jest też olbrzymi, jak na tę klasę oscyloskopów ekran dotykowy z możliwością dołączenia dowolnie wielkiego monitora zewnętrznego.

W artykule wielokrotnie podkreślany był bardzo korzystny współczynnik cech funkcjonalnych do ceny oscyloskopów rodziny DHO1000. Ale wiadomo, apetyt rośnie w miarę jedzenia. Nasuwa się zatem pytanie, o ile musiałaby wzrosnąć cena przyrządu, gdyby dołożyć do niego wbudowany generator, choćby najprostszy? Nawet w formie opcjonalnego rozszerzenia sprzętowego. Być może oscyloskop nie byłby już wtedy tak atrakcyjny cenowo, ale pojawiłaby się wówczas możliwość implementacji wykresów Bodego przydatnych do prostego zdejmowania charakterystyk częstotliwościowych czwórników.

Nieco uciążliwy w pracy może być stosunkowo głośny wentylator, który nie dostosowuje obrotów do ewentualnie zmieniającego się obciążenia, lecz cały czas pracuje z maksymalną wydajnością. Temperatura wydmuchiwanego powietrza wynosi ok. 30oC.

Na uwagę zasługuje bardzo ładny, nowoczesny design oscyloskopu i miękkie, ale pewnie działające przyciski.

autor: Jarosław Doliński

Sprawdź ofertę oscyloskopów Rigol DHO1000 - kliknij

Wszelkie prawa zastrzeżone przez NDN © Created by Subinet