Usb осциллограф стоит ли покупать. Недорогой USB осциллограф ISDS205A. Обзор, пример работы, ограничения. Главный вопрос: Аналоговый или Цифровой

Почта

Вступление

Ранее на сайте уже была статья про , который не покупной, а самодельный. Осциллограф Instrustar ISDS220B, также является USB приставкой к пк.

Повторюсь, что подобные осциллографы нравятся не всем, но если нужно чтобы устройство не занимало много места на рабочем столе и было переносным то это идеальный вариант. Хотя он довольно удобен в использовании (все манипуляции можно осуществлять с помощью мыши, и не нужно никуда тянуться).

Функционал

По функционалу есть все то же самое что и в настольном цифровом осциллографе. Комплектуется прибор двумя щупами и одним щупом для генератора. Регуляторы для компенсации щупов находятся со стороны подключения. После покупки необходимо произвести компенсацию щупов. Для этого на передней панели есть два ушка для подключения щупов. На них постоянно присутствует прямоугольный сигнал частотой 1 КГц. Поочередно подключаем щупы и с помощью входящей в комплект пластиковой отвертки — добиваемся ровного прямоугольного сигнала.

Еще одной приятной особенностью является наличие встроенного генератора сигналов. Диапазон регулировки частот для синусоиды: 0-10 МГц, для треугольника и прямоугольника: 0-2 МГц(для прямоугольного сигнала есть регулировка заполнения). Также на задней панели есть регуляторы амплитуды выходного сигнала и смещения. Максимальная амплитуда выходного сигнала: ±5 В.

Характеристики

Теперь о характеристиках самого осциллографа. Максимальная частота дискретизации 200 МГц(в одно канальном режиме). Максимальное входное напряжение: ±16 В (при переключении делителя на щупе на «10» — ±160 В). Есть три режима работы: «Авто», «Ждущий» и «Однократный». Также есть настраиваемый триггер настраиваемый по уровню и сработка по спаду, возрастанию сигнала или и так и так. Развертка по времени регулируется от 10 Нс до 10 С. По напряжению от 10 мВ до 10 В (при использовании делителя щупа выбираем коэффициент деления в выпадающем списке).

Для осциллограммы в приборе есть 512 Кб оперативной памяти (что очень не мало). Это дает возможность захватывать в память больше выборок и просматривать их прокручивая осциллограмму вправо или влево. Также есть режим измерения. Можно добавлять или убирать параметры сигнала, которые необходимо измерять. Есть возможность сохранять осциллограммы как картинки, и как файлы с данными (.csv). Также предусмотрен режим профессионального осциллографа.

Хотя в нем я ничего нового не увидел, просто немного изменены регулировки. Также есть анализатор спектра со множеством настроек. Прямо в окне осциллографа можно включить вкладку настроек генератора сигналов.

Внутреннее устройство осциллографа

Внутри Instrustar ISDS220B устроен так: входной сигнал пройдя аналоговую часть собранную на операционных усилителях AD8065, поступает на вход ацп типа AD9288, по одной на канал.

Вообще AD9288 это и так 2-х канальный ацп с частотой выборок 100МГц. В Instrustar ISDS220B каждая такая МС использует оба своих канала, таким образом достигается частота выборок в 200МГц. Тактирует их, а также занимается передачей данных ПЛИС Altera. Для хранения использованы две RAM памяти. Также Altera генерирует сигнал для сигнал-генератора, которые из цифровых в аналоговые переводятся с помощью ЦАП-а, R2R и усиливается с помощью ОУ. Передачей данных по USB занимается микросхема CY7C68013.

При осмотре на плате отсутствовало много керамических SMD конденсаторов по питанию. Я их допаял, хотя никакого эффекта это не дало. Ну и теперь следует указать на минусы этого прибора. Первый минус заключается в невозможности калибровать прибор на всех диапазонах развертки. Из-за этого луч не находиться в нуле, а немного выше или ниже его. Второй минус это небольшая зашумленость сигнала. Это не критично, тем более есть программное сглаживание. Третий минус касается генератора — выходное сопротивление 200 Ом, хотя для большинства случаев нужно 50 Ом. Пожалуй это все. Следует отметить что софт хорошо продуман, удобен в использовании. Устанавливается легко, и работает на версиях от Windows XP до Windows 10 (32 и 64 разрядности). При этом после установки ПО драйвер устанавливается автоматически. Ну и еще один немаловажный плюс это то что он занимает минимум места на рабочем столе, даже меньше чем современные проф, осциллографы такие как Rigol, Tectronix или Siglent.

Серию публикаций, посвященных осциллографам. Сегодня я расскажу о том какие основные типы осциллографов бывают, расскажу об их преимуществах и недостатках, рассмотрю основные характеристики осциллографов и постараюсь дать советы по поводу того, как подобрать инструмент, соответствующий решаемым задачам.

Выбрать новый осциллограф может оказаться довольно сложной задачей, так как в настоящий момент на рынке представлено довольно много моделей. Вот некоторые основные моменты, которые помогут вам принять правильное решение и понять, что вам действительно необходимо.

Перед тем как собраться купить новый осциллограф, постарайтесь ответить для себя на следующие вопросы:

Где вы собираетесь использовать прибор?
Сигналы в скольких точках схемы вам потребуется измерять одновременно?
Какова амплитуда сигналов, которые вы, как правило, измеряете?
Какие частоты присутствуют в измеряемых вами сигналах?
Вам необходимо измерять периодические или одиночные сигналы?
Исследуете ли вы сигналы в частотной области и нужна ли вам функция быстрого преобразования Фурье?

Аналоговый или цифровой осциллограф?

Вы можете все еще быть поклонником аналоговых приборов, но в современном цифровом мире их особенности не могут сравниться с возможностями современных цифровых запоминающих осциллографов. Кроме того, в аналоговых моделях может применяться устаревшая технология с весьма ограниченными возможностями. Также могут возникнуть проблемы с наличием запчастей.

Преимуществом аналогового осциллографа является отсутствие шумов, имеющих по свей сути цифровую природу, а именно отсутствует шум АЦП, который проявляется в виде ступенчатой осциллограммы на цифровых приборах. Если для вас очень важна точность в передаче формы исследуемого сигнала, тогда ваш выбор — аналоговый прибор.

Преимущества цифрового осциллографа очевидны:

Цифровые осциллографы также дают возможность для высокоскоростного сбора данных и могут быть интегрированы в системы автоматического тестирования (актуально для производств).

Также, зачастую цифровые приборы могут включать в одном корпусе дополнительные устройства:

Цифровой (логический) анализатор (эти устройства позволяют плюс ко всему анализировать пакеты цифровых данных, например передаваемых через различные интерфейсы I 2 C , USB , CAN , SPI и прочие)
Генератор функций (сигналов произвольной формы)
Генератор цифровых последовательносетй

Если осциллограф выполнен в виде переносного устройства, то часто он совмещается с мультиметром, их еще называют скопметрами (иногда очень даже с неплохими характеристиками). Неоспоримыми преимуществами таких устройств являются независимость от питающей сети, компактность, мобильность и универсальность.

USB-осциллографы

Осциллографы на базе ПК, или как их еще называют, USB-осциллографы, становятся все более популярными, поскольку они дешевле традиционных. Используя компьютер, они предлагают преимущества большого цветного дисплея, быстрого процессора, возможности сохранения данных на диск и работы на клавиатуре. Другим большим преимуществом является возможность быстрого экспорта данных в электронные таблицы.

Среди USB-приставок часто попадаются настоящие комбайны, совмещающие несколько устройств в одном корпусе: осциллограф, цифровой анализатор, генератор сигналов произвольной формы и генератор цифровых последовательносетй.

Ценой удобству и универсальности является худшие характеристики, нежели у их автономных собратьев.

Важные характеристики осциллографов

Разберем на какие характиристики приборов следует обращать внимание при выборе осциллографа.

1. Полоса пропускания (bandwidth)

Выбирайте осциллограф, имеющий достаточную полосу пропускания, которая бы захватывала верхние частоты, содержащиеся в измеряемых вами сигналах.

Полоса пропускания является, пожалуй, наиболее важной характеристикой осциллографа. Именно она определяет диапазон сигналов, которые вы планируете исследовать на экране своего осциллографа, и именно этот параметр, в значительной степени влияет на стоимость измерительного прибора.

Для осциллографов с полосой пропускания 1ГГц и ниже, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) устройства представляет из себя, так называемую, гауссовскую АЧХ, которая является АЧХ однополюcного фильтра нижних частот. Этот фильтр пропускает все частоты ниже некоторой (которая и является частотой пропускания осциллографа) и подавляет все частоты, присутствующие в сигнале, превышающие эту частоту среза.

Частота, на которой входной сигнал ослабляется на 3 дБ считается полосой пропускания осциллографа. Ослабление сигнала на 3 дБ означает примерно 30% амплитудной ошибки! Другими словами, если на входе осциллографа у вас 100 МГц синусоидальный сигнал, а полоса пропускания осциллографа также 100 МГц, то измеряемое напряжение размаха амплитуды величиной в 1В с помощью этого осциллографа составит около 700 мВ (-3 дБ = 20 lg (0.707 / 1.0). По мере того, как частота вашей синусоиды будет повышаться (при сохранении постоянной амплитуды), измеряемая амплитуда понижается. Таким образом, нельзя провести точные измерения сигналов, которые имеют верхние частоты вблизи частоты пропускания вашего осциллографа.

Так как же определить необходимую пропускную полосу прибора? Для измерений чисто аналоговых сигналов необходим осциллограф, который имеет заявленную полосу пропускания, по крайней мере, в три раза выше, чем самые высокие частоты синусоидальных волн, которые вам, возможно необходимо будет измерить. В 1/3 от величины полосы пропускания осциллографа, уровень ослабления сигнала минимален. Для того, чтобы измерить более точно, используйте следующее правило: ширина полосы пропускания, деленная на 3 — это примерно 5% ошибка, а деленная на 5 — 3% ошибка. Другими словами, если вы будете измерять частоты 100МГц, выбирайте осциллограф, по крайней мере, 300МГц, а лучше всего 500МГц. Но, к сожалению, это повлечет за собой увеличение цены...

А как насчет требуемой полосы пропускания для цифровых приложений, где в основном и используются современные осциллографы? Как правило, нужно выбирать осциллограф, который имеет пропускную способность, по крайней мере в пять раз больше, чем частота процессора/контроллера/шины в вашей системе. Например, если максимальная частота в собственных проектах составляет 100 МГц, то вы должны выбрать осциллограф с полосой пропускания 500 МГц и выше. Если осциллограф отвечает этому критерию, он сможет захватить до пятой гармоники с минимальным затуханием сигнала. Пятая гармоника сигнала имеет решающее значение в определении общей формы ваших цифровых сигналов. Рассмотрю пример: 10 мегагерцовый меандр состоит из суммы 10-ти мегагерцового синусоидального сигнала + 30-ти мегагерцового синусоидального сигнала + 50-ти мегагерцового синусоидального сигнала и т.д. В идеале нужно выбирать прибор, который имеет полосу пропускания не ниже частоты 9-ой гармоники. Так, что если основные сигналы с которыми вы работаете — это меандры, то лучше взять прибор с полосой пропускания не менее 10 кратной частоты ваших меандров. Для меандров 100МГц, выбирайте прибор 1ГГц, но, к сожалению это значительно увеличит его стоимость...

Если вы не будете иметь под рукой осциллограф с надлежащим значением полосы частот, то при исследовании сигналов прямоугольной формы, вы увидите на экране закруглённые углы вместо чётких и ясных краёв, характеризующих высокую скорость нарастания фронта импульса. Совершенно очевидно, что такое отображение сигналов, в целом негативно влияет на точность выполняемых измерений.

Искажения формы сигнала при недостаточной полосе пропускания (на входе — прямоугольный сигнал)

Меандры имеют достаточно крутые временные подъемы и спады. Есть простое правило, чтобы узнать необходимую полосу пропускания для вашего прибора, если эти подъемы и спады важны для вас. Для осциллографа с полосой пропускания ниже 2.5ГГц, крутой подъем (спад) может измеряться как 0.35, деленное на ширину полосы частот. Так, осциллограф 100МГц может измерять подъем до 3.5нс. Для осциллографа от 2.5ГГц до 8ГГц, используйте 0.4, деленное на ширину полосы частот и для осциллографов выше 8ГГц, используйте 0.42, деленное на ширину полосы частот. Если ваш подъем является начальной точкой для вычислений, то используйте обратную схему: если вам нужно измерить подъем 100пс, вам необходим осциллограф с полосой пропускания 0.4/100пс = 4ГГц.

2. Частота дискретизации (sample rate)

Выбирайте осциллограф, имеющий достаточную частоту дискретизации по каждому из каналов, для того чтобы обеспечить заявленную полосу пропускания устройства в реальном времени.

Также этот параметр иногда называют частотой выборки или частотой сэмплирования .

Тесно связанной с полосой пропускания осциллографа в режиме реального времени является его максимально допустимая частота дискретизации. «В реальном времени» означает, что осциллограф может захватывать и отображать единожды полученные (не повторяющиеся) сигналы, соизмеримые с полосой пропускания прибора.

Чтобы перейти к определению частоты дискретизации, необходимо вспомнить теорему Котельникова (на западе больше известна как теорема Найквиста-Шеннона или теорема отсчетов ), которая гласит, что в случае,

если аналоговый сигнал имеет ограниченную ширину спектра, то он может быть без потерь однозначно восстановлен по своим отсчетам, взятым с частотой title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="16" width="84" style="vertical-align: -4px;">, где — максимальная частота, которой ограничен спектр сигнала и его можно представить в виде ряда
где и интервал дискретизации удовлетворяет условию
Если же максимальная частота в сигнале превышает половину частоты дискретизации, то восстановить сигнал без искажений невозможно.

Ошибочным будет считать, что — это и есть частота пропускания осциллографа При таком предположении, минимальная требуемая частота дискретизации для осциллографа для заданной полосы пропускания является лишь удвоенной полосой пропускания осциллографа в режиме реального времени.

Искажение частотные составляющие, когда полоса пропускания осциллографа равна половине его частоты дискретизации для случая гауссовой АЧХ

как показано на рисунке, это не то же самое, что , если, конечно, фильтр осциллографа не работает как кирпичная стена (не обрезает частоты выше резко до нулевой амплитуды).

Как я уже упоминал, осциллографы с полосой пропускания 1 ГГц и ниже, как правило, имеют гауссову частотную характеристику. Это означает, что, хотя осциллограф ослабляет амплитуду сигнала с частотами выше точки -3 дБ, он не полностью устраняет эти более высокие частотные составляющие. Искаженные частотные составляющие показаны красной штриховкой на рисунке. Поэтому всегда выше, чем полоса пропускания осциллографа .

Рекомендуется выбирать максимальную частоту дискретизации осциллографа, по крайней мере, в четыре-пять раз выше, чем полоса пропускания оциллографа в режиме реального времени, как показано на рисунке ниже. С таким параметром, восстанавливающий фильтр осциллографа может точно воспроизводить форму высокоскоростных сигналов с разрешением в диапазоне десятков пикосекунд.

Искаженные частотные составляющие когда полоса пропускания осциллографа определена как ¼ частоты дискретизации прибора

Многие широкополосные осциллографы имеют более резкий срез АЧХ, как на рисунке ниже. Это «максимально плоская» АЧХ. Поскольку осциллограф с максимально плоской АЧХ ослабляет частотные компоненты за пределами гораздо сильнее, и начинает приближаться к идеальной характеристике теоретического фильтра «кирпичная стена», не так много точек выборки требуется для хорошего представления входного сигнала при использовании цифровой фильтрации для восстановления формы сигнала. Для осциллографов с этим типом АЧХ теоретически можно указать полосу пропускания равную .

Искаженные частотные составляющие, когда полоса пропускания осциллографа задана в 1 / 2.5 от частоты его дискретизации для приборов с «максимально плоской» частотной характеристикой.

3.Глубина памяти (memory depth)

Выбирайте осциллограф, который имеет достаточную глубину памяти для получения самых сложных ваших сигналов с высоким разрешением

Тесно связаной с максимальной частотой дискретизации осциллографа является его максимально возможная глубина памяти. Даже при том, что рекламный буклет с техническими характеристиками осциллографа может заявлять высокую максимальную частоту дискретизации, это не означает, что осциллограф всегда сэмплирует с этой высокой скоростью. Осциллограф производит выборку сигнала на максимальной скорости, когда развертка установлена на одном из быстрых временных диапазонов. Но когда развертка установлена на медленный диапазон, для того, чтобы захватить больший временной интервал, растянув его на экране осциллографа, прибор автоматически уменьшает частоту дискретизации, основываясь на доступной глубине памяти.

Например, давайте предположим, что осциллограф имеет максимальную частоту дискретизации 1 Гигасэмпл/с и глубиной памяти в 10 тысяч точек. Если развертка осциллографа установлена в 10 нс/дел, то для того, чтобы захватить 100 нс сигнала на экране осциллографа (10 нс/дел х 10 секций = 100 нс промежуток времени), осциллографу, нужно всего 100 точек памяти на весь экран. На своей максимальной частоте дискретизации 1 Гигасэмпл/с: 100 нс промежуток времени х 1 Гигасэмпл/с = 100 точек. Нет проблем! Но если вы установите развертку осциллографа на 10 мкс/дел для захвата 100 мкс сигнала, осциллограф автоматически уменьшит свою частоту дискретизации до 100 Мегасэмплов/с (10 тысяч точек / 100 мкс временной промежуток = 100 Мегасэмплов/с). Для поддержания большой частоты дискретизации осциллографа на медленных диапазонах времени требуется, чтобы прибор имел дополнительную память. В определении требуемого количества памяти поможет довольно простое уравнение, основанное на самом длинном промежутке времени сложного сигнала, который вы должны захватить и максимальной частотой дискретизации, с которой вы хотите чтобы осциллограф произвел сэмплирование.

Память = Временной интервал x Частота дискретизации

Хотя, вы можете интуитивно думать, больше памяти — всегда лучше, однако, осциллографы с большой глубиной памяти, как правило, стоят дороже. Во-вторых, для обработки длинных сигналов, используя память, требуется дополнительное время. Обычно это означает, что скорость обновления осциллограмм будет снижена, иногда весьма значительно. По этой причине, большинство осциллографов на рынке сегодня имеют ручной выбор глубины памяти, и типичная установка глубины памяти по умолчанию, как правило, относительно небольшая (от 10 до 100 тысяч точек). Если вы хотите использовать глубокую память, то вы должны вручную включить ее и идти на компромисс со скоростью обновления осциллограмм. Это означает, что вы должны знать, когда нужно использовать глубокую память, а когда — нет.

Сегментация памяти

Некоторые осциллографы имеют специальный режим работы под названием «сегментация памяти». Сегментированная память может эффективно расширить время для сбора, путем деления доступной памяти на более мелкие сегменты, как показано на рисунке ниже. Осциллограф затем выборочно оцифровывает только важные части формы исследуемого сигнала с высокой частотой дискретизации и затем устанавливает временные метки, чтобы вы знали точное время между каждым возникновением события запуска. Это позволяет осциллографу захватить много последовательных однократных сигналов с очень коротким временем повторения, при этом не пропуская важную информацию. Этот режим работы особенно полезен при захвате вспышек сигнала. Примерами сигналов импульсного типа являются импульсный радар, вспышки лазера, а также пакетированные сигналы последовательной шины данных.

4. Количество каналов

Выбирайте осциллограф, который имеет достаточное количество каналов для того, чтобы производить критичные по времени измерения, между коррелированными (связанными) между собой сигналами.

Число необходимых каналов в осциллографе будет зависеть от того, какое количество сигналов вам требуется одновременно наблюдать и сравнивать между собой. Сердцем большинства встраиваемых систем, на сегодняшний день, является (MCU), как упрощенно показано на рисунке ниже. Многие микроконтроллерные системы, на самом деле, являются устройствами смешанных сигналов с несколькими аналоговыми, цифровыми сигналами и последовательными шинами ввода/вывода для взаимодействия в внешним миром, который, по своей природе, всегда аналоговый.

Сегодняшние конструкции смешанных сигналов становятся все более сложными, поэтому может потребоваться больше каналов в осциллографе для их захвата и отображения. Двух и четырехканальные осциллографы являются сегодня востребованными. Увеличение числа каналов с 2 до 4 не приводит к двукратному увеличению цены прибора, но все же цена растет ощутимо. Два канала — оптимально, большее число каналов — зависит от ваших потребностей и финансовых возможностей. Более четырех аналоговых каналов встречается очень редко, но есть и другой интересный вариант — это осциллограф смешанных сигналов.

Осциллографы смешанных сигналов объединяют в себе все измерительные возможности осциллографов с некоторыми возможностями логических анализаторов и анализаторов протоколов последовательных шин. Наиболее важной является способность этих приборов одновременно захватывать несколько аналоговых и логических сигналов с одновременным отображением формы этих сигналов. Представьте это, как наличие нескольких каналов с высоким разрешением по вертикали (обычно 8 бит) плюс несколько дополнительных каналов с очень низким разрешением по вертикали (1 бит).

На рисунке ниже приведен пример захвата сигнала входа цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) при помощи цифровых каналов осциллографа, одновременно с мониторингом выхода сигнала ЦАП при помощи одного аналогового канала. В этом примере, осциллограф смешанных сигналов настроен таким образом, что он запускается, если логическое состояние входа ЦАП примет самое низкое значение 0000 1010.

Осциллограф смешанных сигналов может захватывать и отображать множество аналоговых и цифровых сигналов одновременно, обеспечивая общую картину коррелированных процессов

5. Скорость обновления осциллограмм

Выбирайте осциллограф, который имеет достаточно высокую скорость обновления сигнала для того, чтобы захватить случайные и редкие события, для более быстрой отладки проектов

Скорость обновления осциллограмм может быть также важна, как и уже рассмотренные нами пропускная способность, частота дискретизации и глубина памяти, хотя этот параметр часто упускается из виду при сравнении различных осциллографов перед покупкой. Даже при том, что скорость обновления сигнала осциллографа может казаться высокой при просмотре повторно захваченных сигналов на дисплее вашего осциллографа, эта «высокая скорость» является относительной. Например, обновление в несколько сотен сигналов в секунду, конечно достаточно быстро, но c точки зрения статистики, это может оказаться недостаточным, чтобы захватить случайное или редкое событие, которое может произойти только один раз на миллион захваченных сигналов.

При отладке новых проектов, скорость обновления осциллограмм может иметь решающее значение — особенно, когда вы пытаетесь найти и отлаживать редкие или прерывистые проблемы. Рост скорости обновления осциллограмм увеличивает вероятность захвата осциллографом «призрачных» событий.

Неотъемлемой характеристикой всех осциллографов является «мертвое время» (dead-time ) или «слепое время» (blind time ). Это время между каждым повторяющимся захватом сигнала осциллографом, в течение которого он обрабатывает ранее зарегистрированный сигнал. К сожалению, «мертвое время» осциллографа может иногда быть на несколько порядков больше, чем время захвата. В течение мертвого времени осциллографа, любая сигнальная активность, которая может произойти, будет пропущена, как показано на рисунке ниже. Обратите внимание на пару сигнальных выбросов, которые произошли во время простоя осциллографа, а не во время захвата (acquisition time).

Время захвата и «мертвое время» осциллографа

Из-за «мертвого времени», захват случайных и редких событий с помощью осциллографа становится азартной игрой — так же, как бросание игральных костей. Чем большее число раз вы бросите кости, тем выше вероятность получения определенной комбинации чисел. Точно так же, чем чаще обновляются сигналы осциллографа для заданного времени наблюдения, тем выше вероятность захвата и просмотра неуловимого события, о существовании которого вы даже можете по подозревать.

На рисунке ниже, показан выброс, который происходит примерно 5 раз в секунду. Некоторые осциллографы имеют максимальную скорость обновления сигнала более 1 миллиона осциллограмм в секунду, и такой осциллограф имеет 92% вероятность захвата этого выброса в течение 5 секунд. В этом примере, осциллограф захватил выброс несколько раз.

Регистрация выбросов в осциллографе со скоростью 1 миллион обновлений сигнала в секунду

Для осциллографов с обновлением 2-3 тысячи раз в секунду, вероятность захвата таких выбросов в течение 5 секунд составляет менее 1%.

6.Триггер

Выбирайте осциллограф, имеющий различные типы запуска, которые могут понадобиться, чтобы помочь выделить захват сигнала на самых сложных сигналах.

Если запуск развертки осциллографа никак не связан с исследуемым сигналом, то изображение на экране будет бежать или быть смазанным. В этом случае осциллограф отображает различные участки наблюдаемого сигнала на одном и том же месте. Для получения стабильного изображения все осциллографы содержат систему, называемую триггером. Триггер задерживает запуск развертки осциллографа до тех пор, пока не будут выполнены определенные условия.

Возможность триггерного запуска является одной из важнейших сторон осциллографа. Триггерный запуск позволяет синхронизировать захват осциллографом сигнала и отображать отдельные части сигнала. Вы можете представить триггерный запуск осциллографа как синхронизированное выполнение снимков.

Наиболее распространенным типом запуска осциллографа является срабатывание при пересечении определенного уровня. Например, запуск по фронту канала 1, когда сигнал пересекает определенный уровень напряжения (уровень запуска) в положительном направлении, как показано на рисунке ниже. Все осциллографы имеют такую возможность, и это, вероятно, наиболее часто используемый тип запуска. Но, по мере усложнения цифровых проектов, вам, возможно, потребуется дополнительно определять/фильтровать запуск осциллографа специфическими комбинациями входных сигналов для того, чтобы захватывать сигнал «в нуле», а также просматривать нужную часть сложного входного сигнала.

Запуск осциллографа по фронту цифрового импульса

Некоторые осциллографы имеют возможность запуска по импульсам, с конкретными временными характеристиками. Например, запускаться только тогда, когда импульс шириной менее 20 нс. Этот тип запуска (с уточненной шириной импульса) может быть очень полезен для запуска на непредвиденных сбоях.

Другой тип запуска, который применяется в большинстве современных осциллографов, это запуск по шаблону. Режим запуска по шаблону позволяет настроить триггер осциллографа на запуск по логической/булевой комбинации высоких уровней (единиц) и низких уровней (нулей) в двух или более входных каналах. Это может быть особенно полезным при использовании осциллографа смешанных сигналов, который может иметь до 20 аналоговых и цифровых каналов.

Более продвинутые осциллографы даже обеспечивают запуск, который синхронизируется сигналами, имеющими параметрические нарушения. Другими словами, осциллограф запускается, только если входной сигнал нарушает конкретное параметрическое состояние, такое как снижение амплитуды импульса («запуск коротышкой»), нарушение скорости края (времени нарастания/спада), или, возможно, нарушения времени длительности периода данных (триггер времени установки и удержания).

На рисунке ниже показан запуск осциллографа положительным импульсом с уменьшенной амплитудой, используя режим запуска «коротышкой». Если это импульс-коротышка происходит только один раз за миллион циклов импульсов цифрового потока, то захват этого сигнала, используя стандартный запуск по фронту, это все равно что поиск иголки в стоге сена. Также возможно производить запуск отрицательными «коротышками», а также импульсами-коротышками с определенной длительностью.

Запуск осциллографа импульсом-коротышкой

7. Работа с последовательными интерфейсами

Последовательные интерфейсы, такие как I 2 C , SPI , CAN , USB и т.д., широко распространены во многих современных разработках, использующих цифровые и смешанные сигналы. Для проверки правильности передачи сообщения по шине, а также для аналоговых измерений сигнала требуется осциллограф. Многие специалисты для проверки последовательной шины при помощи осциллографа, используют методику, известную как «визуальный подсчет битов». Но этот ручной метод декодирования последовательной шины достаточно трудоемок и приводит к частым ошибкам.

Многие из современных цифровых осциллографов и осциллографов смешанных сигналов имеют дополнительные возможности по декодированию протокола последовательной шины и триггерного запуска. Если вы планируете плотно работать с последовательной шиной, то обратите внимание на осциллографы, которые могут декодировать и запускаться данными с последовательной шины, что может значительно сэкономить ваше время при отладке устройств.

8. Измерения и анализ сигналов

Одним из основных преимуществ современного цифрового запоминающего осциллографа, по сравнению с аналоговыми приборами, является возможность выполнять различные автоматические измерения и производить анализ оцифрованных сигналов. Практически все современные цифровые осциллографы имеют возможность ручных курсорных/маркерных измерений, а также минимальный набора автоматических измерений параметров импульса, таких как время нарастания, время спада, частоту, длительность импульса, и т.д.

В то время, как для измерений параметров импульса обычно выполняются временные или амплитудные измерения амплитуды для небольшой части сигнала, то чтобы обеспечить «ответ», например, времени нарастания или размаха напряжения, математические функции осциллографа выполняют математическую операцию по всей осциллограмме или пары сигналов для получения еще одного сигнала.

На рисунке ниже показан пример математической функции быстрого преобразования Фурье (БПФ), которое было применено к тактовому сигналу (желтая кривая). БПФ перевело сигнал в частотную область (серая кривая), которая изображает по вертикальной оси амплитуду в дБ в зависимости от частоты в Гц по горизонтальной оси. Другие математические операции, которые можно выполнять для оцифрованных сигналов - суммирование, разность, дифференцирование, интегрирование и т.д.

Хотя математические функции над сигналом также можно выполнить в автономном режиме на ПК (например в MatLab), имея такую встроенную в осциллограф возможность можно не только упростить выполнение этих операций, но и понаблюдать за поведением сигнала в динамике.

9. Осциллографические пробники (измерительные щупы)

Качество измерений очень сильно зависит от того, что за пробник вы подключили к BNC-входу осциллографа. Когда вы подключаете любую измерительную систему к исследуемой схеме, измерительный прибор (и щуп) становится частью тестируемого устройства. Это означает, что можно «нагрузить» или изменить в некоторой степени поведение ваших сигналов. Хорошие щупы не должны нарушать входной сигнал и в идеале должны передать в осциллограф точный дубликат сигнала, который присутствовал в точке измерения.

Когда вы покупаете новый осциллограф, то он, как правило, поставляется со стандартным набором щупов с высоким входным сопротивлением — один пробник для каждого входного канала осциллографа. Эти типы пассивных щупов общего назначения являются наиболее распространенными и позволяют измерять широкий диапазон сигналов относительно земли. Но эти щупы имеют некоторые ограничения. На рисунке ниже показана эквивалентная схема типичного 10:1 пассивного щупа, подключенного к высокоомному входу осциллографа (вход осциллографа 1МОм).

Типичная модель пассивного пробника 1:10

Электрическая модель любого пробника (пассивного или активного) и осциллографа может быть упрощена до комбинации одного резистора и одного конденсатора, подключенных параллельно. На рисунке ниже показана типичная схема замещения осциллограф/пробник для 10: 1 пассивного щупа. Для низких частот или для постоянного тока, в нагрузке преобладает сопротивление 10МОм, которое, в большинстве случаев, не должно стать проблемой. Хотя 13.5 пФ не кажется большой емкостью, на высоких частотах нагрузка, полученная при помощи этой емкости, может быть значительной. Например, на частоте 500 МГц реактивное сопротивление конденсатора емкостью 13.5 пФ в этой модели составляет 23.6 Ом, которые уже являются значительной нагрузкой и может привести к искажению сигнала.

Для высокочастотных измерений необходимо использовать активные щупы. «Активный» означает, что пробник включает в себя усилитель, расположенный за наконечником щупа. Он позволяет существенно уменьшить емкостную нагрузку и увеличить полосу пропускания для пробника. К недостаткам высокочастотных активных пробников можно отнести их динамический диапазон, а также их стоимость.

Есть и другие специальные измерительные задачи, о которых хотелось бы упомянуть. Если вам нужно произвести измерения на высокоскоростной дифференциальной последовательной шине, то вы должны рассмотреть возможность использования высокочастотного дифференциального активного пробника. Если вам нужно померить сигналы, имеющие очень высокое напряжение, вам понадобится специальный пробник, рассчитанный на высокое напряжение. Если вам нужно измерить ток, вы должны рассмотреть возможность использования датчика тока.

Добрый день, Хабр!

Предлагаю вниманию уважаемой аудитории обзор осциллографа/логического анализатора Hantek6022BL.

Заинтересованных прошу под кат.

Технические характеристики

Осциллограф:

каналов: 2
полоса пропускания: 20 МГц
частота дискретизации: 48 Msa/s
объем памяти: 1Ms
интерфейс: USB 2.0

Логический анализатор:

логических каналов: 16
пропускная способность: 10 МГц
объем памяти: 48Msa
глубина памяти: 1 Ms

Общие

размеры: 205 х 120 х35
питание: от порта USB
вес: 0,382 кг

Внешний вид

Внешний вид однозначно на 5. Блестящий и стильный алюминиевый корпус, пластиковые накладки, зеркальная надпись Hantek. Сразу видно, на дизайне здесь не экономят.

Вид спереди. Два BNC-разъема для щупов, разъем логического анализатора, контакты для калибровки. Всё предсказуемо.

USB, загадочная кнопка и не менее загадочный лючок с надписью USBXI, под которым прячется странный разъём.

Комплектация

В комплект входит сам осциллограф, шнур USB, два шлейфа к логическому анализатору, 20 зажимов для логического анализатора, два щупа к осциллографу в комплекте с разноцветными маркировочными колечками и отвёрточками для подстройки частотной характеристики щупа. Щупы носят название PP-80, однако имеют полосу пропускания 60 МГц, а не 80, как можно было бы подумать. Причины этому кроются, как мне кажется, в свойствах сумрачного китайского гения.
Также есть диск с ПО, малополезная в наши дни вещь.

Субъективные впечатления

На первый взгляд, превосходная вещь. Компактный, легкий прибор, в очень качественном алюминиевом корпусе (как Ipad, пишет на aliexpress продавец).
Помимо перечисленных интерфейсов, на корпусе устройства имеется кнопка с фиксацией (и это не выключатель питания, как можно было бы подумать) и разъем с маркировкой USBXI, не описанный в документации, и, вероятно, предназначенный для соединения нескольких устройств между собой. Также есть контакты встроенного калибровочного генератора.
Настала пора установить ПО и включить устройство.

Начало работы

Программное обеспечение проще всего скачать с русского сайта hantek.ru , даже не требуется регистрация, в отличие от «главного» сайта hantek.com . Инструкция на английском языке, программное обеспечение тоже, хотя на сайте есть и русификации.
Итак, ПО скачано, установлено, прибор подключен к компьютеру. Подключаем щупы, подсоединяем их к контактам калибровочного генератора и запускаем программу осциллографа. Видим два сигнала прямоугольной (почти) формы. Отверточкой подстраиваем щупы так, чтобы сигналы приобрели идеальную прямоугольную форму.
После того, как прибор прогрелся в течение 20 минут (по инструкции), делаем самокалибровку. Вроде бы ничего не изменилось, но на душе стало спокойнее.

Поиграв немного ручками чувствительности каналов и времени развёртки (здесь не придумано ничего нового), перейдем к более глубокому изучению ПО.

Развёртка

Триггер имеет единственный режим запуска: Edge (по фронту), пользователь может выбрать источник (канал 1 или канал 2 и фронт, положительный или отрицательный).
<лирическое отступление>
Позволю себе лирическое отступление. Когда я учился в институте, некоторые преподаватели очень не любили выражения типа «передний фронт» и «задний фронт». Фронт бывает только передним, по определению, говорили они, поэтому нужно говорить просто «фронт», а то, что называют «задним фронтом», правильно называть «спадом». В глубине души я с ними согласен, но здесь я буду употреблять словосочетания «передний фронт» и «задний фронт».

Предусмотрен автозапуск, режим «Normal», и однократный запуск. Больше никаких «хитрых» режимов триггер не имеет.

Горизонтальная развёртка настраивается в пределах от 1 ns (совершенно бесполезный диапазон для данного прибора) до 3000 секунд. Есть режим отображения с горизонтальной развёрткой (x(t), y(t)) и с режим X-Y (удобен, например, для фигур Лиссажу).

Чувствительность каналов

Чувствительность каналов настраивается в пределах 200mV/дел до 5V/дел при коэффициенте щупа 1:1, и позволяет работать с щупами с делителями до 1:10000 (честно, никогда таких не видел, это должна быть очень высоковольтная штука).

Уровень срабатывания триггера и сдвиг по горизонтали можно менять просто мышкой, но значения этих величин нигде не отображаются. Момент срабатывание триггера не привязан ни к каким делениям на осциллогамме, ни к центру экрана, ни к чему вообще.

Канал «математики»

Отображается в виде третьей осциллограммы и может отображать сумму, разность, произведение и частное значений сигнала в каналах A и B, а также спектр (FFT). Для FFT можно выбрать тип окна: прямоугольное, Хэмминг, Хэннинг, Блэкман. Можно выбрать линейную или логарифмическую шкалу амплитуд.

«Ref» канал

На самом деле это не какой-то особый канал, это просто отображение на экране ранее сохранённого сигнала рядом с текущими, например, для сравнения.

Режим измерений

«Горизонтальные» измерения

Измеряется период и частота сигнала, время нарастания и спада сигнала, ширина импульса и ширина промежутка между импульсами в единицах времени и в процентах к полному периоду.

«Вертикальные» измерения

Максимальное и минимальное значение сигнала, напряжение «от пика до пика», напряжение «вершины» и «основания» импульса, среднее значение, среднеквадратичное значение, положительный и отрицательный выброс в процентах.

Режим курсорных измерений

Пожалуй, единственный режим, который в «виртуальном» осциллографе удобнее чем в «настоящем». Просто выделяем мышкой прямоугольник на экране и видим deltaT и deltaV. Курсорных режимов три: вертикальный, горизонтальный и “cross”, то есть и тот, и другой сразу. Зачем при этом нужны первые два, непонятно.

Автоустановка

«Волшебная» кнопка, которая настраивает оптимальный (по мнению программы) режим отображения.

Интерполяция

В силу дискретной природы измерений, отображаемые данные могут быть интерполированы следующим образом: «ступенчатый» режим, то есть отсутствие интерполяции, «линейный» режим и интерполяция вида sin(x)/x, которая, теоретически, должна быть наиболее точной. К сожалению, эффекта от её включения увидеть так и не удалось.

Настройки отображения

Отображение векторами или точками, отображение координатной сетки, яркость осциллогамм и сеток, ничего необычного.

Сохранение данных

Осциллограммы можно сохранять в разных форматах: txt, xls, doc и bmp. Первые три представляю собой просто значения отсчётов в текстовом виде, последний является скриншотом осциллограмм. Еще есть ref-формат, предназначенный для работы с ref-каналом.

На картинке выше показан интерфейс программы с двумя сигналами по входам А и В, с каналом математики, в который выводится FFT, с курсорами и с включенным режимом измерений.

В целом, осциллограф как осциллограф, только простейшие функции, но работают нормально. Можно было сделать лучше. Оценка 4.

Логический анализатор

Логический анализатор отображается в отдельном окне.

Мы видим 16 сигналов и … всё. Никаких настроек, никаких условий запуска, ничего вообще. Запуск захвата сигналов производится вручную кнопкой. Впрочем, одна настройка есть, SampleRate можно выбрать в пределах от 100 kSa/s до 48 kSa/s. Захват сигналов происходит до заполнения памяти (1M сэмплов).

Логический анализатор никак не связан с осциллографом, не может ни запускаться от его триггера, ни запускать его триггер, не может запускаться ни по фронту какого-либо логического сигнала, ни, тем более, ни по более сложным событиям и условиям.
Интерфейс анализатора после захвата сигналов начинает безбожно тормозить.
Те, кто работал с настоящими анализаторами, заплачут горючими слезами.

В общем, за анализатор оценка 2 с плюсом (всё-таки хоть что-то работает). Может быть, есть некоторая надежда, что логический анализатор будет работать лучше в следующей версии ПО.

Альтернативное ПО

Ничего хорошего в этом плане пока нет. Есть альтернативное ПО для DSO-6022BE, но оно не заработало с этой моделью. К тому же оно практически ничем не отличается от родного, кроме небольших изменений в дизайне GUI.
Есть ПО для приборов Hantek под Linux, но оно вообще не поддерживает линейку DSO-6000.

Драйвера

Windows 7 автоматически ничего не нашла, конечно же, пришлось ей указывать папку с драйверами вручную.

Загадочная кнопка и разъём на задней панели

Насколько можно понять из руководства, эта кнопка предназначена для вызова ПО. Однако она этой функции не выполняет, и является на данный момент просто кнопкой-для-красоты. То же самое можно сказать и о разъеме USBXI. Даже если он и предназначен для объединения нескольких приборов в один, то ни кабеля, ни каких-либо следов поддержки этой функции в ПО найти не удалось.

Общая оценка

Это, конечно, игрушка. Если использование осциллографа является вашим повседневным делом, то лучше купить нормальный осциллограф, без приставки «USB». Даже недорогой осциллограф имеет гораздо больше возможностей и функций. Не говоря уже об логическом анализаторе.
Однако, если осциллограф вам нужен редко, или если у вас очень ограничен бюджет, то работать с этой моделью можно.

SDK

Производитель выложил SDK, что может открывать некие нетривиальные возможности использования прибора, например, в автоматизированных измерительных комплексах. Но SDK я пока не смотрел.

Гикпорн

Что же у него внутри?

Снимаем пластиковые накладки и отвинчиваем переднюю и заднюю крышки. Теперь можно вынуть плату.

Фото платы

Что есть что на этой плате? Я обозначил цифрами все микросхемы. Давайте посмотрим, что есть что.

1. «Мозгами» является микроконтроллер Cypress cy7c68013a-100axc (http://www.cypress.com/?docID=45142). Микроконтроллер на ядре 8051 с интерфейсом High-speed USB. В принципе, понятный выбор. Высокой скорости от процессора не нужно, т. к. вся обработка происходит на стороне компьютера, но нужен быстрый USB.

2. SN74LVC16245A (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74lvc16245a.pdf) - фронтенд логического анализатора. Обычный 16-разрядный буфер.

3. 24LC02BI (http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21709J.pdf) – EEPROM на 2 kb, для хранения каких-либо настроек. Почему их две, непонятно.

4. AMS1117-3.3 (http://www.advanced-monolithic.com/pdf/ds1117.pdf) – линейный стабилизатор питания на 3,3V.

5. Inout A0505S-2WR (http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/611588/MORNSUN/A0505S-2WR2.html) – преобразователь +5V в двуполярное напряжение 5V для питания аналогового фронтенда.

6. AD8065 (http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8065_8066.pdf) – операционный усилитель с FET-входами и полосой частот 145 МГц.

7. EL5166 (http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/el51/el5166-67.pdf) – широкополосный операционный усилитель фирмы Intersil (полоса при единичном усилении 1,4 ГГц).

8. 74HC4051 (http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT4051.pdf) - 8-и канальный аналоговый мультиплексор/демультиплексор

9. Самая интересная микросхема, АЦП, скрыта под радиатором. Небольшой нагрев паяльником, и радиатор отклеился, а под ним оказалась AD9288 (http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD9288.pdf) – 8-bit ADC, 2 канала по 100 MSa/s.

Всё сделано предельно просто и минималистично, но аккуратно. Даже слишком просто, я надеялся увидеть хоть какую-нибудь ПЛИС. Аналоговый фронтенд имеет большой запас по частоте, это очень хорошо. Во «взрослых» осциллографах часто используется одно и то же железо для целого модельного ряда, а полоса частот у младших моделей обрезается программно, из маркетинговых соображений. Зная необходимый танец с бубном, можно получить из младшей модели старшую, использующую возможности железа на все 100%.
Но в данном случае старшие модели из этой же линейки имеют частоту дискретизации 150 и 250 МГц, то есть, как минимум другой АЦП.

Покупку нового осциллографа, стоит начать с вопросов, на которые вы должны, прежде всего, дать ответ себе:

Где будет использоваться прибор?
Для каких целей он Вам нужен?
Нужно ли вам измерять сигналы в нескольких точках одновременно?
Чему равна (в цифровом исчислении) амплитуда измеряемых вами сигналов?
Какова частота измеряемых вами сигналов?
Производится измерение повторяющихся сигналов или одиночных?
Вы проводите исследование сигналов в частотной области?

Главный вопрос: Аналоговый или Цифровой?

Главное достоинство аналогового осциллографа — отсутствие шума АЦП.

Возможно, Вы все еще являетесь приверженцем аналоговых приборов, но современный цифровой мир диктует свои условия, и возможности аналоговых не сравнятся с цифровыми запоминающими осциллографами.

Если точность передачи формы исследуемого вами сигнала не является для вас приоритетом в ваших наблюдениях и исследованиях — то вы смело останавливаетесь на цифровом.

USB – осциллограф — является представителем класса именно цифровых осциллографов. И они, в сравнении с аналоговыми, имеют ряд преимуществ.

А именно:

Небольшой и сравнительно легкий
Широкая полоса пропускания
Можно измерить одиночный сигнал
Удобный интерфейс
Цветной дисплей
Возможность сохранить и распечатать данные
Возможность цифровой обработки сигнала (быстрое преобразование Фурье, сложение, вычитание, интегрирование и др.)
Возможность использования цифровой фильтрации

Часто цифровые осциллографы могут включать в том же корпусе дополнительные устройства:

Логический анализатор (позволяет анализировать пакеты данных, например передаваемые через интерфейсы I2C, USB, CAN, SPI и прочие)
Генератор функций (сигналов произвольной формы)
Генератор цифровых последовательностей

Неоспоримые достоинства этих устройств –универсальность, автономность и не большие размеры.

Выбрать новый осциллограф является достаточно сложной задачей, в связи с тем, что на рынке представлен широкий выбор производителей и их моделей.

Если вы решили заменить старый осциллограф или приобрести прибор необходимый для работы, и вы не обладатель больших аппетитов, то лучшим выбором для вас может стать именно USB — осциллограф. Все что вам нужно — это изучив характеристики — остановиться на определенном производителе и модели.

В первую очередь обратите внимание на производителя. Изучая различные модели, вы убедитесь, что внимание стоит обращать на производителя, постоянно усовершенствующего софт своей продукции и добавляющего новые возможности, при этом, не меняя платформу.

Сегодня обратим внимание на таких производителей как Hantek, Instrustar, SainSmart .

SainSmart – хотя это скорее дистрибьютор

Рассматривая модели, стоит остановиться на приборах с полосой 40-60 мГц. Хотя последние модели техники, в частности новые ЖК_ТВ, могут в скором времени потребовать 100-120 мГц.

И все же посетив форумы на зарубежных площадках, вы убедитесь, что на них во мнениях отражается практически реальное положение вещей. Что же касается обзоров встречающихся на русскоязычных сайтах и видеообзоры, то они заключаются в основном из «давайте распакуем» и «наконец получил», и как бонус: «установим драйвера» и «потыкаем щупом». И как завершение — радость и «оно работает».

Но вы вряд ли после этого чтения и просмотра, вы сможете сделать какой- либо реальный технически обоснованный вывод, на чем же вам остановится.

Возвратимся к оценкам на зарубежных форумах.

SainSmart (третий по списку) отпал через несколько часов изучения — произведен не плохой продукт, а вот с софтом неувязка. Обновлений нет, а имеющийся — работает с багами. Мы же знаем не понаслышке, что софт решает многое.

Далее – (первый в списке),

фирма с именем, выпускает внушительный модельный ряд, включающий и бюджетные варианты. Однако и бюджетные и некоторые более поздние модели имеют одинаковый софт, при этом достаточно скромный. Функционал: обычный двулучевой осциллограф + простейший набор инструментов. Ни каких бонусов в виде добавочного софта с анализирующими прогами и т.д. нет. Это печалит.

На выходе, как вы видите: — пример элементарного минимализма, хотя с помощью софта можно было бы реализовать немалое количество дополнительного функционала и возможностей.

Наши (русскоязычные) обзоры утверждают, что практически весь ряд моделей 20,40,60 мГц базируется на основе одной платы с незначительными преобразованиями, а все остальное — делает софт.

В принципе — обычный китайский ход — сделать одну железку и софтом ограничить потенциал нижней линейки моделей. Ан нет. Разные линейки моделей работают на разных чипах и имеют внутри отличное друг от друга программное обеспечение. И это привлекает.

Например, вы можете остановиться на модели Instrustar ISDS220B 60 мГц плюс DDS генератор до 20 мГц. Если вы скачаете и установите программное обеспечение даже в демонстрационном режиме — оно вас действительно порадует. Вы найдете множество настроек, начиная с цвета и фона интерфейса, до спектроанализатора, анализатора частотных характеристик и море различных фишечек с которыми даже в демо режиме вам будет, с чем разбираться.

И вообще — софт свежий, несмотря на возраст выпускаемой модели. Вывод — производитель «держит руку на» софте — исправляет ошибки и дополняет новыми функции. И это огромный плюс.

Как пример:

Окно в режиме professional, открыло четыре формы.

Вывод из всего выше сказанного напрашивается сам:

не спешите, анализируйте, исследуйте и делайте покупки с умом. Вам же пользоваться! До следующих обзоров лучших моделей.

Цифровой осциллограф - это устройство, которое позволяет следить за электронными сигналами. С его помощью ученые могут делать различные измерения параметров. При этом колебания могут визуально отслеживаться или сразу записываться на какой-либо носитель. С помощью специального преобразователя дополнительно есть возможность исследовать неэлектрические процессы.

При наблюдении за колебаниями ученые смотрят на амплитуду сигнала, а также ее длительность. Старые осциллографы работали путем отклонения светового луча. При этом для записи колебаний имелась специальная бумажная лента. В свою очередь пишущим элементом были чернила. В современных моделях электронный пучок фокусируется на экране и в результате появляется картинка с данными.

Преимущества осциллографов

В первую очередь следует отметить возможность заморозки изображения. Делать это можно в любое время, что очень удобно. Также нужно упомянуть о высокой точности измерения. При этом полоса пропускания довольно широкая. Независимо от скорости развертки изображение на экране всегда четкое и яркое. До запускающего момента сигнал уже отображается на дисплее.

Выявлять импульсные помехи во время работы можно. Измерение параметров сигнала происходит в автоматическом режиме. В случае необходимости цифровой осциллограф можно подсоединить к персональному компьютеру. Для распечатки данных есть возможность воспользоваться принтером. Обрабатывается конечный сигнал не только математически, но и статистически. Дополнительно имеются средства для проведения самодиагностики.

Самодельные устройства

Самодельный цифровой осциллограф сделать можно. Наиболее важным элементом данного прибора является электронно-лучевая трубка. Все отклонения пучка фиксирует именно она. При этом напряжение в устройстве доходит до 300 В. Также для проектирования амплитуды сигнала осциллограф цифровой (схема показана ниже) обязан иметь усилитель. Еще он способен контролировать скорость разгона люминографа.

Для исключения нарушений кратности частот устанавливается запира. Она блокирует пучок во время обратного хода. В свою очередь, генератор развертки передает данные на модулятор. Для исправлений отклонений сигнала имеется фазовращатель. Также самодельный цифровой осциллограф оборудуется регулятором для стабилизации колебаний. Диоды обычно устанавливают туннельного типа.

Как выбрать качественный осциллограф?

В первую очередь следует обратить внимание на среднюю скорость выборки. Данный параметр должен находиться в пределах 400 - 600 МВ/с. Дополнительно хорошие осциллографы способны делать эквивалентную выборку. Разрешение экрана должно быть не меньше чем 480 на 234 пикселя. Частотомер приветствуется только шестиразрядный. Еще устройство обязано поддерживать СР-команды программирования. Из функций осциллографа следует проверить запись данных, а также воспроизведение. Дополнительно должна быть установлена программа тестирования по пределам. Стоит цифровой осциллограф в среднем 15 тыс. руб.

Модели компании "Сиглент"

Осциллографы данной торговой марки обладают большим потенциалом. Средняя у них составляет 25 МГц. Использоваться модели могут в самых различных отраслях. Отличаются они малым уровнем шума. Средняя скорость выборки доходит до 500 МВ/с. При этом объем памяти составляет 32 тыс. точек.

Помимо прочего, у аппарата удобные дисплеи на 7 дюймов с разрешением 480 на 234 пикселей. Поддержка СР-команд программирования имеется. Нельзя не отметить и удобный интерфейс. В целом осциллографы вышеуказанной компании подходят для проведения лабораторных, а также исследовательских проектов.

Осциллограф "Сиглент SDS 1022": характеристики и цена

Данный цифровой запоминающий осциллограф разрешение имеет 6 бит. При этом погрешность равняется 0.001 %. Отображаются на экране все сигналы, которые захвачены системой синхронизации. Частоты показываются в диапазоне от 10 до 100 Гц. Всего в этой модели предусмотрено 3 режима: автоматический, нормальный и единичный. Синхронизация по уровню может осуществляться. Скорость развертки колеблется в районе от 100 до 200 мс. Поддержка СР-команд имеется. Также следует выделить наличие функций записи и воспроизведения. Обойдется эта модель покупателю в 16 тыс. руб.

В чем отличие "Сиглент SDS 1052"?

Данный мультиметр-осциллограф цифровой от предыдущей модели отличается большей полосой пропускания. Показатель нарастания фронта составляет 5.8 нс. Всего в этой модели предусмотрено 2 канала. Дополнительно имеется вход для внешней синхронизации. Чувствительность по вертикали довольно высокая. Показатель разрешения находится в районе 8 бит.

Скорость развертки доходит до 100 мс. Максимальное входное напряжение составляет 400 В. По параметрам импульса синхронизацию проводить можно. Выборка данных происходит в реальном времени. Общий объем памяти устройства равняется 32 тыс. точек. В итоге модель получилась очень простой и комфортной в использовании. Стоит она примерно 15 тыс. руб.

Осциллографы торговой марки "Ригол"

Осциллографы данной компании отличаются высокой производительностью. При этом чувствительность можно очень точно регулировать. Дополнительно следует отметить, что ложные срабатывания устройства практически исключены. Во многом это связано с качественным фильтром. Дисплей в осциллографе имеется двойной с временной разверткой. Для просмотра схем можно использовать запуск. В использовании осциллографы довольно просты. С этой целью производители оснастили устройство регулировщиком интенсивности сигнала. Как правило, каналов предусмотрено 2. Среднее время нарастания составляет 4 нс. Показатель вертикального разрешения равняется 8 бит. Входные соединения постоянного и переменного тока установлены.

Осциллограф (цифровой) Rigol DS1102C является наиболее распространенным. Запускать данное устройство можно в режиме фронта или наклона. Интерфейс имеется довольно понятный. Всего предусмотрено 2 канала и внешний запуск. Среднее время нарастания составляет 5 нс. Параметр вертикального разрешения находится в районе 8 бит. Частотомер установлен довольно точный, и погрешность у него доходит максимум до 0.001 %. Ручной режим фиксации курсоров предусмотрен. Также следует отметить функцию слежения за сигналом. Всего имеется 2 режима формирования (векторный и точечный). Общий объем памяти составляет 32 тыс. точек. Цена на эту модель колеблется в районе 20 тыс. руб.

Осциллограф "Тектроникс TDS 3064"

Наиболее часто этот цифровой запоминающий осциллограф применяют для наладки электронных линий. Помимо прочего он способен справиться с проверкой функционирования платы. Максимальная частота дискретизации ровна 1 Гб. Всего имеется 2 канала с полосой пропускания 100 МГц. настраивать довольно просто. Дополнительно осциллограф оснащен регистратором. Всего в модели предусмотрено 20 автоматических измерений. Функция хранения и воспроизведения в наличии.

Записывать данные можно по кадрам. Все основные математические функции установлены. Среди прочего можно выделить наличие преобразователя "Фурье". Запускать устройство можно по фронту или длине импульса. Также прибор способен работать с задержкой старта. Автокалибровка в этой модели производителем предусмотрена. Аппаратный частотомер имеется встроенного типа. В целом модель получилась довольно компактной. Также следует отметить ее приятный дизайн. Стоит цифровой осциллограф (портативный) "Тектроникс TDS 3064" в специализированных магазинах примерно 22 тыс. руб.

Характеристики "Тектроникс MSO 4104"

Максимальная полоса пропускания в этой модели достигает 100 МГц. Частота дискретизации при старте находится на отметке 1 Гц. Среднее время нарастания равняется 5 нс. Из особенностей можно выделить наличие входного импеданса. Время горизонтальной развертки в среднем составляет 50 с. Всего производителем предусмотрено 2 канала. При этом внешний запуск установлен. Общий объем памяти осциллографа равен 1 Мб.

Чувствительность по вертикали колеблется в районе 1-10 В. Режимы запуска предусмотрены по видео, а также фронту. Все основные математические функции в устройстве выполнять можно. При автоматическом измерении время нарастания учитывается. Курсорные данные можно получать в автоматическом режиме. В целом модель получилась довольно компактной. Весит она в собранном виде только 2.4 кг. Обойдется цифровой осциллограф (портативный) "Тектроникс MSO 4104" покупателю в 18 тыс. руб.

Осциллографы компании "Акип"

Цифровые осциллографы "Акип" отличаются удобным интерфейсом. Кроме того, они являются многофункциональными. Полоса пропускания обычно колеблется в районе 60 МГц. Средняя скорость выборки составляет 550 МВ/с. Объем памяти предусмотрен стандартный на 32 тыс. точек. Разрешение у экранов 480 на 234 пикселей. Аппаратный частотомер устанавливается на все модели шестиразрядный. Поддержка СР-команд имеется.

Помимо прочего следует отметить функцию тестирования. Происходит она по пределам "Пас" и "Фал". Скорость развертки у осциллографов довольно высокая. Из недостатков можно отметить плохое разрешение по вертикали. Также есть определенные проблемы с погрешностями измерений. Во многом это связано с входным импедансом. Максимальное напряжение осциллографа составляет 400 В. Коррекция по пробнику осуществляться может. Стоят осциллографы вышеуказанной торговой марки, по сравнению с продукцией других производителей, довольно дешево.

Параметры модели "Овон DS 10"

Цифровой осциллограф Owon DS 10 имеет среднюю полоску пропускания 55 МГц. Время нарастания фронта колеблется в районе 7 нс. Всего каналов в этой модели есть 2. Погрешность измерений составляет 3%. Показатель разрешения экрана по вертикали равен только 5 бит. При этом скорость развертки довольно большая. Входной импеданс в данном осциллографе имеется. Максимальное напряжение устройства составляет 400 В. Коррекцию по пробнику делать можно. Основными режимами синхронизации являются автоматический и единичный. Сигналы системой принимаются абсолютно всех видов.

Общий объем памяти равен 32 тыс. точки. Режим формирования формы имеется. Также следует отметить алгоритм восстановления сигнала. Выборку можно проводить прямую или усредненную. Цветовая схема в этой модели инвертированная. Рабочая температура прибора колеблется от 10 до 40 градусов. При этом влажность должна составлять максимум 85%. Стандартный комплект включает в себя следующее: кабель цифровой, пробник, шнур питания, программный диск, а также инструкцию. Стоит эта модель примерно 19 тыс. руб.

Осциллограф "Овон DS 20"

Данный цифровой осциллограф может применяться для проведения различных лабораторных исследований. Отличается он высокой частотой дискретизации. Скорость захвата при этом также хорошая. Всего имеется 2 канала в этом устройстве. Настраивать цифровой фильтр можно довольно просто. Дополнительно в приборе установлен регистратор. С его помощью можно делать самые различные измерения колебаний. Автоматический режим в осциллографе предусмотрен. Есть возможность записывать данные по кадрам.

Еще модель способна сохранять и воспроизводить осциллограмму на персональном компьютере. В случае необходимости ее можно распечатать на принтере. Все математические функции моделью поддерживаются. Преобразователь "Фурье" в данном осциллографе предусмотрен. Из особенностей можно выделить автокалибровку. Проводится она довольно просто и много времени не отнимает. Аппаратный частотомер установлен встроенного типа. Средняя рабочая частота колеблется в районе 1 Гц.

Показатель нарастания находится на отметке 6 нс. Дисплей в этой модели установлен на 5.6 дюйма. Функция развертки работает в автономном режиме. Погрешность временных интервалов равняется 0.01%. Дополнительно установлена программа внешней синхронизации с задержкой. Измерение по коэффициенту заполнения проводиться может. В целом модель получилась довольно удобной. Стоит она в магазинах около 22 тыс. руб.

Подведение итогов

Наиболее многофункциональными являются осциллографы компании "Сиглент". В первую очередь следует отметить их большую производительность. Модели "Сиглент SDS 1022" способны похвастаться хорошей точностью измерений. Дополнительно они имеют приемлемые цены, а это фактор немаловажный. В свою очередь осциллографы компании "Акип" больше подходят для начинающих исследователей. Они обладают приемлемыми характеристиками, а интерфейс является простым и понятным.