Как выбрать осциллограф в 2023 году
Какой осциллограф выбрать начинающему диагносту, радиолюбителю, электрику? Какие типы осциллографов бывают? На какие критерии опираться выбирая новый осциллограф? Ответы на эти и другие фундаментальные вопросы – в статье.
Материал обновлён 18.04.2023
Время чтения: 17 минут
Автор статьи — Андрей Кириченко
- Цифровой осциллограф или аналоговый
- Виды цифровых осциллографов
- Область применения
- Параметры осциллографа, которые влияют на выбор
- Полоса пропускания
- Количество каналов
- Частота дискретизации
- Глубина памяти
- Скорость обновления осциллограмм
- Триггер
- Работа с последовательными интерфейсами
- Измерения и анализ сигналов
- Разрешение экрана
- Возможность автоматической настройки
- Осциллографические пробники
Осциллограф – это графический инструмент для наблюдения характера поведения процессов в электронных схемах. Записывает измерения временных параметров, амплитуды электрического сигнала, который подается на вход прибора. Измеряет искажения, появляющиеся при неисправном компоненте схемы, определяет изменения шума и другие параметры. Данные отображаются на экране или в записи. Используя измерительный преобразователь, можно контролировать любые природные явления.
Осциллографы есть цифровые и аналоговые, а по способу регистрации — приборы реального и эквивалентного времени.
Цифровой осциллограф или аналоговый
Отличие цифровых от аналоговых устройств предполагает отображение на приборном экране сигнала с разными градациями яркости.
Аналоговые осциллографы выполняют развертку сигнала, работают с изменяющимися физическими величинами, например, напряжением.
Цифровые осциллографы делают выборку характеристик сигналов, работают с дискретными двоичными числами, которые представляют значение напряжения. Идея системы запуска основана на детектировании событий, происходящих в наблюдаемом процессе.
Аналоговая система запуска работает с усилителями, которые могут служить источниками линейных и нелинейных погрешностей. Например, задержка и колебания амплитуды, которая проявляется в виде сдвигов положения запуска (джиттера запуска), видимого на экране. Работают с меняющимся в процессе наблюдения напряжением.
Цифровая система запуска работает точно, без искажений, разбирается с отчетами АЦП (аналогово-цифровых преобразователей) напрямую. Получаемый сигнал идентичный захваченному и отображенному на экране.
Модели цифровых осциллографов здесь.
Для цифровых приборов характерно:
- Работа в режиме эквивалентного и реального времени с полосой пропускания до 70 ГГц и более.
- Прямая регистрация оптических сигналов с помощью модулей.
- Невысокий уровень шума, менее 200 пс.
- Повторяющийся характер работы, что идеально для наблюдения за характеристиками сигнала.
Информация, выдаваемая цифровым устройством, отображается на экране текстом, что точнее, чем графики на мониторе аналогового осциллографа. Обработка сигнала происходит на основе метода Фурье. Данные записывают в память компьютера и распечатывают. Цифровые устройства бывают запоминающими, люминофорными, стробоскопическими.
А теперь обратимся к каталогу осциллографов и посмотрим какие есть модели.
Виды цифровых осциллографов
Цифровые осциллографы востребованнее, чем аналоговые из-за точности наблюдений и набора функций.
Внутри прибора — аналого-цифровой преобразователь. Благодаря АЦП измеряемый сигнал оцифровывается, в памяти устройства сохраняют захваченные выборки, а информация отображается на экране.
Возможности цифрового устройства:
- обработка сигнала, который поступает на входные каналы;
- отображение результатов исследований на экране;
- сохранение в записи процессов для упрощенного масштабирования, растяжки;
- отметка событий, которые происходят во времени;
- расчет средних значений, прочие математические действия, измерение амплитуды, периодов, время нарастания/спада импульса, и др.
Типы осциллографов:
- Запоминающие обычные цифровые устройства (DSO)
- Люминофорные цифровые приборы (DPO) имитируют изменение процессов, показывают подробности изменений модулированных сигналов на экране, как у аналоговых моделей. Сигналы анализируются, запоминаются.
- Стробоскопические цифровые приборы. Работают на эффекте последовательного стробирования сигнала. Повторение сигнала заставляет выбирать мгновенное значение в новой точке. Характеризуются большой полосой пропускания. Исследуют короткие периодические сигналы.
- Портативные осциллографы– это модифицированные устройства небольшого размера, веса, незначительным расходом электроэнергии. Применяются для научных исследований в промышленности, для поиска повреждений автомобилей, оборудования. Интернет-магазин «Суперайс» предлагает ряд моделей портативного оборудования. Портативный осциллограф JINHAN JDS2012A со встроенным мультиметром
- Прибор на базе ПК или виртуальный USB-осциллограф – обладают технологическими преимуществами, легким подключением к компьютеру. К достоинствам устройства относятся:
- сохранение данных на накопитель и работа с ними в текстовом формате;
- высокая скорость переработки информации в электронный текстовый вид;
- удобная эксплуатация из-за небольших габаритов;
- совмещение в одном устройстве нескольких приборов: осциллографа, цифрового анализатора, генератора сигналов, генератора цифровых последовательностей.
Недостаток USB-осциллографа – погрешности, худшие характеристики в отличие от стационарного оборудования.
Область применения
Осциллограф считается важным, необходимым для ремонта и проектирования электронного оборудования. Используется в следующих областях:
- Электроника.Изображение на экране показывает работающий элемент, определяет рабочую частоту, грамотность выбора типа деталей, режима работы устройства. Применяется для наладки, разработки, проектирования оборудования.
- Ремонт бытовой техники. Определение повреждений отдельных электрических элементов схем.
- Авторемонт. Автомобильная диагностика, обнаружение сбоев в работе электронных компонентов системы зажигания, впрыска топлива, проверка генератора и т. д.
Радиорынок предлагает огромный выбор осциллографов. Не последнее место занимают китайские модели.
Однако, китайцы стремятся создать универсальные устройства. Речь об осциллографах со встроенным генератором сигналов. Например, можно нарваться на неприятности, покупая китайский прибор. Часто встречается шумность , особенно 1-го канала. Спектр шумов различается от инфранизких до мегагерц. В цепях питания может отсутствовать развязка . Другой недостаток некачественного прибора – плохая работа генератора , выдающего свалку частот, из которых трудно определить основную частоту. В выходном немодулированном синус-сигнале сам синус модулируется по амплитуде, по фазе, по нескольким частотам
Чтобы начинающий радиолюбитель выбрал осциллограф обращаем внимание на то, что достоверность снятой информации влияет на успех поставленной задачи.
При выборе оборудования руководствуются:
- ценой;
- брендом;
- набором функций;
- рабочими характеристиками.
Параметры осциллографа, которые влияют на выбор
Главное условие выбора – рабочие характеристики, которые нужны пользователю.
Полоса пропускания
Характеристика определяет диапазон видимых на мониторе сигналов, характеризуется скоростью нарастания фронта исследуемого сигнала. У цифровых моделей есть полоса, которая дает работать с высшими гармониками, частота которых превышает частоту основной гармоники. Достоинство цифрового осциллографа – способность расширить полосу пропускания для выполнения задачи.
Тактовая полоса пропускания величиной 100 МГц, захваченная устройством с полосой пропускания с частотой 100 МГцТактовая полоса пропускания 100 МГц, на экране осциллографа с полосой пропускания частотойРекомендация выбора: для определения нужной полосы пропускания применяйте «правило пятикратного превышения» максимального значения полосы наблюдаемого сигнала. Если полосы пропускания будет недостаточно, вы можете не увидеть составляющее сигнала. Неизбежно искажение амплитуды, а фронт может быть завален. Неправильно подобранная полоса пропускания не дает полную осциллограмму и способствует росту погрешностей.
Например, для наблюдения сложных цифровых сигналов с высокой скоростью, для сигналов последовательных шин требуются модели с полосой пропускания частотой выше 500 МГц. Прибор с меньшей полосой пропускания — для начинающих радиолюбителей, которым не нужны навороченные дорогие устройства.
Вывод: снижается коэффициент погрешности при наблюдении сигнала из-за увеличенной полосы пропускания, фиксируются отдельные происходящие события.
Количество каналов
Входные аналоговые каналы принимают и оцифровывают сигнал. Оборудование прибора со встроенным логическим анализатором дает исследовать коррелированные аналоговые и цифровые каналы с большим числом контрольных точек, отчего проще декодировать многоразрядные параллельные шины.
Виды каналовОднако многоканальный прибор не всегда отвечает качеству диагностики. Рассмотрим, для каких задач подходит то или иное число каналов:
- Двух или четырех каналов хватает для измерения, сравнения временных характеристик сигналов, поступающих с аналоговых устройств.
- 8 или 16 каналов помогают отладить цифровую систему для параллельного экспорта данных.
- Дополнительные каналы комбинированных устройств с РЧ входом нужны для проведения высокочастотных измерений.
- Изолированные каналы рекомендуются для работы с гальванической развязкой.
- Двадцать каналов синхронизируют регистрацию, просмотр сигналов по времени.
Вывод: каналы должны быть с оптимальным частотным диапазоном, линейностью, точностью усиления, равномерностью амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и стойкостью от электростатического разряда.
Частота дискретизации
Дискретизация или число выборок по времени определяет рабочую способность прибора фиксировать и отображать мельчайшие детали, которые происходят в изучаемом сигнале.
Рекомендация выбора частоты дискретизации осциллографа: Правило «пятикратного превышения» частоты прибора частотной составляющей сигнала. Величина должна быть не менее чем в 2,5 раза и в 3 раза выше аналоговой полосы. Для устройств начального уровня частота дискретизации – 1 – 2 Гвыб./с. Устройства эконом-сегмента – 5 – 10 Гвыб/с.
Чем выше частота дискретизации, тем качественнее представляется сигнал, тем больше информации сохраняется.
Вывод: более высокая частота дискретизации увеличивает разрешение, показывает происходящие одновременно события, например, непериодические глитчи.
Глубина памяти
Частота дискретизации влияет на объем запоминаемой информации. Расчет глубины памяти выполняется произведением времени, отображаемым на экране, на нужную дискретизацию. Пример, декодирование сигнала шины USB. Регистрация пакетов происходит за 200 мкс и требует длину записи – 1 млн точек.
Рекомендация выбора: После определения глубины памяти осциллограф проверяется на эффективность.
Вывод: оцените скорость реакции прибора с планируемой глубиной памяти.
Скорость обновления осциллограмм
Параметр характеризует быстроту захвата, обновления изображений на дисплее. Чем быстрее обновления, тем более точно происходит захват и регистрация редких событий, например, выбросов. Чем выше скорость обновления, тем быстрее работает прибор и фиксируются события.
Рекомендация выбора: Производители указывают максимальную скорость обновления. Это неверно, чтобы достигнуть максимального параметра могут потребоваться дополнительные режимы захвата, которые ограничивают глубину памяти, частоту дискретизации, качество отображения сигналов.
Вывод: скорость обновления – параметр улучшающий комфорт использования прибора, позволяющий производить точную регистрацию событий.
Триггер
Схема синхронизации, при которой прибор выдает устойчивое изображение. Система может задержать запуск развертки до определенного события. Триггерный запуск синхронизирует захват сигнала, одновременно отображает единичные события. Нужен для синхронизации снимков.
Работа с последовательными интерфейсами
В осциллографах, которые работают с цифровыми и смешанными сигналами, есть несколько последовательных интерфейсов I2C, SPI, RS232/UART, CAN, USB. Они декодируют протоколы последовательной шины, триггерного запуска через интерфейсы. От числа интерфейсов зависит много функций, способность выполнять различные задачи.
Большое количество интерфейсов нужно для экспорта информации в Интернет или в программу просмотра на компьютере. Анализируемые данные, захваченные одним осциллографом, можно передавать другим членам исследовательской группы.
Измерения и анализ сигналов
Наличие прикладных программ, статические и математические функции в составе осциллографа приспособлены для быстрого преобразования Фурье. Используя прикладные программы выявляют нарушения целостности сигнала.
Вывод: должно быть программное обеспечение для того, чтобы узнать о возможностях прибора.
Приложения, расширяющие возможности устройстваРазрешение экрана
Один из важных параметров — разрешение экрана. Оно определяет количество пикселей на дисплее, влияет на точность, четкость отображаемой информации. Чем выше этот показатель, тем более подробную информацию можно получить о сигнале.
Рекомендация выбора: Для уверенной работы с сигналами разрешение должно быть не менее 800х480 пикселей. Но чрезмерно большое количество пикселей может привести к увеличению времени отклика экрана, ухудшению быстродействия прибора. Поэтому необходимо сбалансировать разрешение с быстродействием и другими параметрами осциллографа.
Возможность автоматической настройки
У многих современных осциллографов есть функция автонастройки, которая позволяет быстро, легко настроить прибор на нужные параметры. Например, эта функция может автоматически установить диапазон измерения, шкалу времени, что значительно упрощает работу.
Рекомендации выбора: Автоматическая настройка существенно ускоряет работу с осциллографом и делает ее более точной. Однако, иногда функция автонастройки может работать некорректно, поэтому необходимо проверять полученные данные на достоверность.
Осциллографические пробники
Важный элемент, необходимый для работы прибора – пассивный пробник или измерительный щуп с делителем.
Согласованность пробника заключается в соответствии полос пропускания, прибора, самого инструмента для измерения.
Рекомендация выбора: Учитывайте параметры, что предстоит измерять: ток или напряжение, частота, амплитуда, сопротивление. Например, высоковольтные пробники работают с напряжением до 40 кВ. Рекомендуемая входная емкость пробника не более 10 пф. Магазин инструментов предлагает различные пробники, необходимые для выполнения любых задач. Ознакомьтесь с типами пробников и измерительных щупов более подробно в разделе каталога.
Вывод: На выбор пробника влияют тип решаемой задачи и исследуемые сигналы.
Специальный пробник для отображения тока, мощности и напряженияЕстественно, покупая осциллограф тратится определенная сумма. Однако, смотрите какие выгоды вы получаете. Вы сами следите за рабочими процессорами, сами делаете выводы.
Помните, прибор, который вы выбрали, должен соответствовать, выполняемой задаче, характеру работы, а еще:
- точно регистрировать происходящие события;
- экономить ваше время, повышать возможности;
- отвечать заявленным и подтвержденным документами характеристикам.
Покупая дорогое осциллографическое оборудование, будьте уверены в правильности выбора. Описанные характеристики помогут вам определить прибор необходимый для выполнения требуемых задач.
Как выбрать цифровой осциллограф в 2022 г.
[Руководство]Для тех, кто занимается разработкой, изготовлением или ремонтом электронного оборудования, основным рабочим прибором всегда был, есть и будет (мы очень на это надеемся 🙂 ) цифровой осциллограф.
Данное руководство посвящено ответу на вопрос: «как выбрать цифровой осциллограф?».
Оглавление:
- Критерии выбора цифрового осциллографа
- Полоса пропускания
- Время нарастания
- Согласованные пробники
- Количество каналов
- Частота дискретизации
- Система запуска
- Длина записи
- Навигация и анализ
- Поддержка приложений
- Простое управление
- Интерфейсы подключения
- Самое главное требования при выборе осциллографа
- Примеры цифровых осциллографов
- Задать вопрос / оставить комментарий
Прежде чем понять, как правильно выбрать цифровой осциллограф, стоит понимать, что он из себя представляет и зачем он Вам нужен.
Цифровой запоминающий осциллограф:
- Захватывает, сохраняет и отображает сигналы
- Отображает высокоскоростные периодические или непериодические сигналы, поступающие на входной канал
- Измеряет частоту сигнала, искажения, вносимые неисправным компонентом, уровень шумов, изменение шума во времени и множество других параметров
Осциллограф какой бы марки вы не выбрали ( Tektronix, Rohde & Schwarz, Keysight) должен не только соответствовать характеру вашей работы, но и:
- Точно регистрировать сигналы
- Обладать функциями, расширяющими ваши возможности и позволяющими сэкономить время
- Иметь гарантированные технические характеристики, подтвержденные документально
Точность. Вы должны точно знать, какие сигналы собираетесь исследовать: звуковые сигналы и аналоговые сигналы датчиков или импульсы и ступеньки (цифровые сигналы). Если вы работаете с цифровыми сигналами, то будете ли вы измерять длительность перепадов, или вас интересуют лишь примерные временные соотношения? Будете ли вы использовать осциллограф для измерения характеристик разрабатываемой схемы, или в основном он нужен вам для отладки? В любом случае изначально точный захват сигнала важнее любой последующей обработки – ваши решения должны опираться на точную исходную информацию, которую затем вы всегда сможете обработать на ПК.
Возможности. Следует учитывать не только те схемы, которые вы разрабатываете сегодня, но и те, что будете создавать завтра. Высококачественный осциллограф с широкими возможностями верно прослужит вам долгие годы.
Гарантированные характеристики цифровых осциллографов. Убедитесь, что все характеристики, связанные с необходимыми видами измерений, отмечены в техническом описании, как «гарантированные». Если значения параметров указаны, как «типовые», они являются статистической характеристикой и не могут использоваться для выполнения достоверных измерений в соответствии с общепринятыми стандартами качества. Ниже будут перечислены основные параметры цифровых осциллографов.
Какие бывают типы цифровых осциллографов? youtube.com/embed/oXrd6KFaIHI?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>Ёлка в вашем осциллографе 🙂1.Полоса пропускания цифрового осциллографа
Системная полоса пропускания цифрового осциллографа определяет главную способность цифрового запоминающего осциллографа измерять аналоговый сигнал – максимальный диапазон частот, в котором обеспечивается точное измерение.
Что необходимо учитывать
- Осциллографы начального уровня обычно обладают максимальной полосой пропускания 100 МГц. Они могут точно (в пределах 2 %) показывать амплитуду синусоидальных сигналов частотой до 20 МГц
- Для цифровых сигналов осциллограф должен захватывать основную, третью и пятую гармоники, иначе в осциллограмме будут отсутствовать важные детали. Поэтому для достижения погрешности не более ±2 % полоса пропускания осциллографа с учетом пробника должна, как минимум, в 5 раз превышать максимальную полосу сигнала – «правило пятикратного превышения». Это необходимо и для точного измерения амплитуды
- Поэтому для высокоскоростных цифровых сигналов, сигналов последовательных шин, видеосигналов и других сложных сигналов может потребоваться осциллограф с полосой пропускания 500 МГц и выше
Рис 1. Полоса пропускания определяется как полоса частот, в пределах которой входной синусоидальный сигнал ослабляется осциллографом не более чем до 70,7 % или по уровню –3 дБ (по уровню половинной мощности), как показано на данном рисунке для осциллографа с полосой пропускания 1 ГГц.
При выборе осциллографа — это один из главных факторов.
2. Время нарастания цифрового осциллографа
При работе с аналоговыми схемами основным критерием пригодности осциллографа является полоса пропускания. При исследовании импульсных или многоуровневых сигналов с крутыми фронтами наиболее важно, насколько точно осциллограф измеряет длительность фронта.
Что необходимо учитывать
- Чем меньше время нарастания осциллографа, тем точнее он может передать тонкие детали быстрых перепадов. Кроме того, этот параметр важен для точного измерения времени
- Время нарастания определяется, как k/(Полоса пропускания), где k лежит в диапазоне от 0,35 (для осциллографов с полосой <1 ГГц) до 0,40 –0,45 (>1 ГГц)
- Аналогично полосе пропускания, время нарастания осциллографа должно быть в 5 раз меньше минимальной длительности фронта исследуемого сигнала. Например, для измерения фронта длительностью 4 нс, время нарастания осциллографа должно быть не более 800 пс. Примечание. Как и для полосы пропускания, соблюдение этого простого правила возможно не всегда
- Для измерения сигналов ТТЛ и КМОП может потребоваться время нарастания 300-400 пс
Рис 2. Ваш осциллограф должен быть достаточно быстродействующим для точного захвата быстрых переходных процессов.
3. Согласованные пробники
Точные измерения начинаются с наконечника пробника. Полоса пропускания пробника должна соответствовать полосе пропускания осциллографа (с учетом «правила пятикратного превышения»), и при этом пробник не должен создавать излишнюю нагрузку на цепи тестируемого устройства.
Что необходимо учитывать
- При подключении пробника к тестируемому устройству он становится составной частью измеряемой цепи, внося в нее свое сопротивление, емкость и индуктивность, которые способны повлиять на результаты измерения. Для минимизации такого влияния лучше использовать пробники и осциллографы одного производителя, образующие интегрированное решение
- Важную роль играет нагрузка на исследуемую цепь. Активная нагрузка стандартного пассивного пробника обычно имеет приемлемое значение 10 МОм и выше. А вот его емкостная нагрузка 10, 12 или даже 15 пФ может создавать серьезные проблемы для измерения на высоких частотах
- Выбирая осциллограф среднего ценового диапазона, обращайте внимание, чтобы пробники имели входную емкость не более 10 пФ. Лучшие пассивные пробники обладают полосой пропускания 1 ГГц и входной емкостью менее 4 пФ ( Например, Tektronix TPP1000)
Рис 3. Выбирая пробник, подготовьте ответы на следующие вопросы. Что вы планируете измерять – напряжение, ток или и то, и другое? Какова частота исследуемого сигнала? Велика ли амплитуда? Высокое или низкое выходное сопротивление имеет тестируемое устройство? Нужны ли вам дифференциальные измерения? Выбор пробников зависит от того, с какими устройствами и сигналами вы собираетесь работать.
Поэтому, задача не только в том, как выбрать цифровой осциллограф, но и как пользоваться осциллографом.
Используйте несколько пробников. Для начала выберите пассивные пробники с широкой полосой пропускания и малой входной емкостью. Активные несимметричные пробники имеют полосу пропускания от 1-4 ГГц, а дифференциальные – до 20 ГГц и выше. Добавив токовый пробник, вы сможете использовать осциллограф для расчета и отображения мгновенной мощности, активной мощности, полной мощности и фазы. Высоковольтные пробники могут измерять напряжения до 40 кВ пикового значения. Специальные пробники включают логические, оптические, тепловые и др.
4. Сколько нужно каналов для выбора осциллографа?
Цифровые осциллографы оцифровывают сигнал, поступающий на входные аналоговые каналы, а затем сохраняют и отображают полученные значения. Обычно, чем больше каналов, тем лучше, хотя дополнительные каналы увеличивают цену прибора.
Что необходимо учитывать
- Сколько каналов выбрать – 2, 4, 8 или 16 – зависит от вашего приложения. Два или четыре аналоговых канала позволят измерять и сравнивать временные характеристики сигналов аналоговых устройств, тогда как отладка цифровой системы, использующей параллельную передачу данных, может потребовать 8 или 16 дополнительных каналов, а возможно и больше. Например, осциллограф MSO58 имеет 8 аналоговых или 64 цифровых канала
- Осциллографы смешанных сигналов предлагают дополнительные цифровые каналы ( цифровой вход осциллографа), которые отображают только два логических уровня и могут представлять их в виде сигнала шины. Комбинированные осциллографы ( например, MDO4104С) имеют отдельный РЧ вход для выполнения высокочастотных измерений в частотной области
- Какую модель бы вы ни выбрали, все каналы должны обладать достаточным диапазоном частот, линейностью, точностью усиления, равномерностью АЧХ и стойкостью к статическому разряду
- Некоторые приборы в целях экономии используют общую для нескольких каналов систему дискретизации. Будьте осторожны – в этом случае частота дискретизации может снижаться в зависимости от числа используемых каналов
- Изолированные каналы упрощают измерения с гальванической развязкой. В отличие от осциллографов с несимметричным входом, «общие» проводники входных каналов могут быть изолированы друг от друга и от «земли». Например, серия осциллографов Tektronix TPS2000B или Rohde & Schwarz Scope Rider
Рис 4. Комбинированные осциллографы (MDO) не только предлагают аналоговые и цифровые каналы, как и осциллографы смешанных сигналов (MSO), но и имеют отдельный РЧ вход, сигнал которого можно анализировать в частотной области.
5. Частота дискретизации цифрового осциллографа
Частота дискретизации осциллографа подобна частоте кадров видеокамеры. Она определяет количество мелких деталей сигнала, которые может захватить и отобразить осциллограф.
Что необходимо учитывать
- Частота дискретизации (число выборок в секунду) показывает, насколько часто осциллограф делает выборки сигнала. Как и ранее, рекомендуется придерживаться «правила пятикратного превышения»: частота дискретизации должна не менее чем в 5 раз превышать наивысшую частотную составляющую измеряемого сигнала
- Минимальная частота дискретизации тоже может иметь важное значение, если нужно исследовать медленно меняющиеся сигналы в течение длительного времени
- Большинство осциллографов начального уровня имеют максимальную частоту дискретизации от 1 до 2 Гвыб. /с, тогда как осциллографы среднего ценового диапазона могут предлагать от 5 до 10 Гвыб./с
- Чем выше частота дискретизации, тем меньше теряется информации, и тем лучше осциллограф представляет исследуемый сигнал. Но при этом память заполняется быстрее, что ограничивает интервал захвата
Рис 5. Точность отображения сигнала зависит от частоты дискретизации и от используемого метода интерполяции.
Линейная интерполяция соединяет выборки сигнала прямыми линиями, но такой подход ограничен реконструкцией сигналов с прямыми участками.
Интерполяция «sin x/x» представляет собой математический процесс, в котором для заполнения промежутков между реальными выборками рассчитываются дополнительные точки. Эта форма интерполяции хорошо работает для сигналов криволинейной формы и непериодических сигналов, которые в реальных схемах встречаются значительно чаще, чем чистые меандры или импульсы.
Следовательно, интерполяция «sin x/x» более предпочтительна для приложений, где частота дискретизации превышает полосу пропускания системы от 3 до 5 раз.
Для захвата глитчей нужна скорость. Теорема Котельникова гласит, что для точной реконструкции сигнала частота дискретизации должна не менее чем в два раза превышать его наивысшую частотную составляющую.
Однако это соотношение определяет абсолютный минимум, который применим только к синусоидальным и периодическим сигналам. Глитчи по определению являются непериодическими, поэтому дискретизация с удвоенной частотой наивысшей составляющей обычно недостаточна. Вывод: высокая частота дискретизации повышает разрешение, позволяя увидеть накладывающиеся друг на друга события.
- Система Fast Acquisition
- Скорость захвата осциллограмм до 400 000 осц./с
6. Гибкая система запуска
Система запуска обеспечивает стабильное изображение и позволяет выделять конкретные фрагменты сложных сигналов.
Что необходимо учитывать
- Все осциллографы обеспечивают запуск по фронту, и большинство – по длительности импульса
- Для захвата специфических аномалий и более эффективного использования длины записи выбирайте осциллограф, имеющий расширенные режимы запуска для более сложных сигналов
- Чем шире выбор условий запуска, тем выше гибкость использования осциллографа (и тем быстрее вы сможете выявлять причины возникающих проблем):
- запуск по последовательности событий А и В, задержка по времени или по событиям;
- запуск по строке или кадру видеосигналов стандартной и высокой четкости;
- запуск по условию – скорость нарастания, глитч, длительность импульса, время ожидания, рант, время установки и удержания;
- запуск по сигналам последовательных (I2C, SPI, CAN/LIN, USB …) и параллельных шин
Рис 6. Запуск позволяет начать горизонтальную развертку с нужной точки сигнала, а не просто с того места, где закончилась предыдущая развертка. При однократном запуске происходит захват по всем каналам одновременно.
Расширенные функции запуска помогают найти нужную информацию. Запуск по заданным условиям позволяет выделить определенный участок осциллограммы и обнаружить аномалии. Функции запуска можно настроить на специальные условия во входном сигнале, облегчая, например, обнаружение импульсов, длительность которых меньше заданной
7. Длина записи
Длина записи – это число точек, из которых состоит зарегистрированная осциллограмма. Осциллограф имеет ограниченный объем памяти для записи выборок, поэтому чем больше объем памяти, тем большую длину записи можно получить.
Что необходимо учитывать
- Время захвата = длина записи / частота дискретизации. Например, при длине записи 1 млн. точек и частоте дискретизации 250 Мвыб./с осциллограф может захватывать сигнал в течение 4 мс. Правильное понимание этого параметра поможет Вам выбрать осциллограф именно под Ваши задачи
- Современные осциллографы позволяют выбирать длину записи, оптимизируя уровень детализации в соответствии с вашим приложением
- Хороший осциллограф общего назначения может сохранить более 2000 точек, чего более чем достаточно для стабильного синусоидального сигнала (требующего как минимум 500 точек). Но для отыскания причин аномалий в сложных последовательных потоках данных лучше выбрать осциллограф с цифровым люминофором (DPO) с длиной записи 1 млн. точек или больше.
- Для регистрации переходных процессов или поиска непериодических сигналов, таких как джиттер, искаженные импульсы или глитчи, выбирайте осциллограф, начиная со среднего ценового диапазона, сочетающий большую длину записи с высокой скоростью обновления осциллограмм.
Рис 7. Поскольку осциллограф может сохранять лишь ограниченное число выборок, временное окно захвата осциллограммы обратно пропорционально частоте дискретизации осциллографа. Время захвата = Длина записи / Частота дискретизации.
Получите полную картину. Достаточно детальный захват для декодирования сигнала шины USB требует высокого разрешения по времени (200 пс). Регистрация нескольких пакетов требует продолжительного времени захвата (200 мкс). Чтобы отобразить и то и другое, нужен осциллограф с большой длиной записи (1 млн. точек).
8. Система навигации и анализа
Поиск определенных аномалий формы сигнала можно сравнить с поиском иголки в стоге сена. Вам понадобятся средства, автоматизирующие этот процесс и ускоряющие получение результата.
Что необходимо учитывать
- Функция масштабирования и панорамирования позволяет растягивать интересующий участок осциллограммы и перемещать окно обзора назад и вперед по шкале времени
- Функция воспроизведения и паузы автоматически перемещает окно обзора по осциллограмме. Это позволяет освободить руки и сконцентрироваться на самом сигнале
- Маркеры позволяют помечать интересующие события. Для быстрого перехода между маркерами и простого измерения временных интервалов можно использовать органы управления передней панели
- Функция поиска и маркировки позволяет просматривать всю захваченную осциллограмму и автоматически отмечать появления определенных пользователем событий
- Расширенный поиск позволяет определять различные критерии, аналогичные условиям запуска, в соответствии с которыми будут автоматически обнаруживаться и помечаться события в захваченном сигнале.
Рис 8. Осциллографы с длиной записи в миллионы точек могут выполнять захват в течение длительного времени, что очень важно для исследования сложных сигналов. Расстановка маркеров помогает, например, измерять задержки на шине CAN.
9. Расширенная поддержка приложений
Лучшие осциллографы имеют прикладное программное обеспечение для диагностики оптических и электрических схем и тестирования на соответствие стандартам.
Что необходимо учитывать
- Приложения для измерения целостности сигнала и джиттера позволяют глубже анализировать проблемы качества сигнала в цифровых системах, выявлять причины их возникновения и оценивать их влияние
- РЧ приложения предоставляют возможность представления сигналов в частотной области и анализа с помощью спектрограмм и кривых зависимости амплитуды, частоты и фазы от времени.
- Поддержка отладки встраиваемых систем со смешанными аналоговыми и цифровыми сигналами, параллельными и последовательными шинами, такими как CAN/LIN, I2C, SPI, FlexRay, MOST и другие.
- Прикладное ПО для учебных заведений: чтобы создавать технологии следующего поколения, студенты, изучающие электронику, должны научиться разбираться в сложных электронных схемах
Рис 9. Устойчиво ли работает ваш импульсный источник питания? Средства автоматического анализа позволяют измерять каждый параметр одним нажатием кнопки, предлагая быстрый и точный анализ области безопасной работы (ОБР), качества питающего напряжения, коммутационных потерь, гармоник, модуляции, пульсаций и скорости нарастания выходного тока и напряжения (di/dt, dv/dt).
10. Простое управление
Осциллографы должны быть просты в управлении даже для неопытных пользователей. Интерфейс пользователя дает существенный вклад во время решения инженерной задачи.
Что необходимо учитывать
- Часто используемые функции должны иметь отдельные органы управления
- Кнопки автоматической настройки и сброса к значениям по умолчанию позволяют мгновенно настроить прибор
- Осциллограф должен иметь быстрый и четкий отклик на органы управления
- Интерфейс осциллографа должен поддерживать ваш родной язык, включая соответствующие накладки для передней панели
Рис 10. Многие люди пользуются осциллографом не каждый день. Интуитивное управление позволяет даже неопытным пользователям чувствовать себя комфортно, в то же время предлагая опытным пользователям простой доступ к наиболее востребованным функциям. Для использования как в лабораторных, так и в полевых условиях выпускается множество моделей портативных осциллографов.
11.Интерфейсы и возможности расширения
Непосредственное подключение осциллографа к компьютеру или передача данных через сменные носители позволяет выполнять расширенный анализ, упрощает документирование и обмен результатами измерений.
Что необходимо учитывать
- Обратите внимание на осциллографы, обеспечивающие доступ к рабочему столу Windows, имеющие функции распечатки на сетевом принтере и предоставляющие общий доступ к ресурсам
- Проверьте, может ли осциллограф использовать программное обеспечение сторонних производителей для анализа, документирования и автоматизации измерений
- Нужен ли вам доступ в интернет для обмена с коллегами результатами измерений в режиме реального времени?
- Можно ли расширить возможности осциллографа в соответствии с изменяющимися потребностями? Например, добавить:
- память для анализа записей большей длины;
- специальные приложения для измерений;
- различные пробники и модули;
- такие принадлежности, как аккумуляторные батареи и комплекты для монтажа в стойку;
- программное обеспечение для управления осциллографом с компьютера, выполнения
- автоматических измерений, регистрации и экспорта осциллограмм.
Рис 11. К стандартным интерфейсам осциллографа относятся GPIB, RS-232, USB, Ethernet, LXI, а также интерфейсы для связи с сетевыми коммуникационными модулями. Интерфейс USB широко используется для сохранения осциллограмм, результатов измерений и наборов настроек на флэш- накопителях. PictBridge позволяет использовать осциллограф в качестве цифровой камеры. Порт VGA обеспечивает подключение внешнего монитора.
… и, наконец, учтите душевный комфорт!
Конечно, приобретая осциллограф, вы заплатите за него определенную сумму, но во что выльются последующие эксплуатационные расходы?
Ознакомьтесь со стоимостью услуг по поддержке прибора, предлагаемых производителем, и оцените, насколько они увеличивают ваши расходы и продлевают срок службы осциллографа.
К таким услугам относятся обучение по месту установки, системная интеграция, управление проектами и другие профессиональные услуги, которые помогут повысить эффективность прибора и позволят выполнять точные и достоверные измерения.
Удобные пакеты дополнительных услуг и такие виды поддержки, как расширенная гарантия, могут сэкономить деньги в долговременной перспективе и избавить от ненужных волнений.
Бюджетные цифровые осциллографы
Осциллографы начального уровня
Осциллографы смешанных сигналов
Продвинутый анализ сигналов
Осциллографы Hi-end класса
- Просто позвоните по телефону: +7 (499) 391-90-77
- Или напишите на почту: [email protected]
: как выбрать осциллограф перед покупкой
Вы знаете, что вам нужен новый осциллограф, и вы, наконец, готовы купить такой, который должен прослужить следующие 10 лет. Как вы выбираете лучший для удовлетворения ваших потребностей — это также в рамках бюджета? Вот некоторые моменты, на которые следует обратить внимание перед покупкой:
Полоса пропускания
Выберите осциллограф с достаточной пропускной способностью для точного захвата высокочастотного содержимого ваших сигналов
Какая полоса пропускания вам нужна? Для чисто аналоговых измерений сигналов вам следует выбрать осциллограф с полосой пропускания, по крайней мере в три раза превышающей самые высокие частоты синусоидального сигнала, которые вам могут понадобиться для измерения. Как правило, для цифровых приложений Keysight Technologies рекомендует выбирать полосу пропускания, по крайней мере в пять раз превышающую максимальную тактовую частоту в ваших системах. (Эта рекомендация относительно полосы пропускания осциллографа по отношению к тактовой частоте не учитывает сигналы с более низкой тактовой частотой, которые имеют относительно высокие скорости фронта.) Вы можете увеличить полосу пропускания в осциллографах серий InfiniiVision и Infiniium компании Keysight Technologies после первоначальной покупки. Для дополнительной гибкости при покупке вы можете расширить полосу пропускания осциллографов Keysight Technologies серий InfiniiVision и Infiniium после первоначальной покупки. Чтобы узнать больше о том, как определить требуемую полосу пропускания на основе скорости фронта сигнала, см. документ Keysight по применению «Оценка полосы пропускания осциллографа для ваших приложений».
Частота дискретизации
Выберите осциллограф с максимальной указанной частотой дискретизации, достаточно быстрой для обеспечения заданной полосы пропускания в реальном времени.
Полоса пропускания осциллографа в реальном времени тесно связана с максимальной заданной частотой дискретизации. (Здесь «в режиме реального времени» означает, что осциллограф может захватывать и отображать сигналы, сравнимые с заданной полосой пропускания, за один раз.) указанная полоса пропускания в реальном времени. Основным компонентом всех цифровых запоминающих осциллографов является система высокоскоростного аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Компания Keysight вкладывает значительные средства в технологию АЦП и предлагает монолитные АЦП с самой высокой частотой дискретизации и самой высокой точностью в отрасли осциллографов. Дополнительные сведения о дискретизации осциллографа в реальном времени см. в документе Keysight по применению Оценка частоты дискретизации осциллографа в сравнении с точностью дискретизации.
Количество каналов
Количество требуемых каналов осциллографа будет зависеть от того, сколько сигналов вам нужно наблюдать и сравнивать друг с другом. Если вам нужно более восьми аналоговых каналов сбора данных, ваш выбор становится ограниченным. (Keysight предлагает такие решения, как приложение N8834A MultiScope, позволяющее объединить несколько осциллографов.) По мере усложнения схем со смешанными сигналами может потребоваться больше каналов сбора данных и отображения. Осциллограф смешанных сигналов (MSO) сочетает в себе возможности осциллографа с некоторыми возможностями логических анализаторов и анализаторов протоколов последовательной шины. Keysight MSO позволяет одновременно регистрировать несколько осциллографических и логических сигналов с коррелированным по времени отображением сигналов. Осциллографы Keysight сочетают в себе два, четыре или восемь выделенных аналоговых каналов с восемью или 16 выделенными каналами MSO, в зависимости от того, какое семейство осциллографов вы выберете, поэтому вам не придется отказываться от аналогового канала в качестве анализатора. Если вы хотите узнать больше о проведении измерений с помощью MSO, ознакомьтесь с примечаниями по применению осциллографов для отладки схем со смешанными сигналами.
Качество отображения
Выберите осциллограф, который может отображать мельчайшие детали сигнала и аномалии сигнала.
Выберите осциллограф, обеспечивающий несколько уровней градации интенсивности кривой, чтобы вы могли видеть тонкие детали формы сигнала и аномалии сигнала. Яркость (интенсивность) сигнала на дисплее говорит вам, как часто сигнал появляется в этом конкретном месте на дисплее. То есть вы можете найти информацию в интенсивности сигнала на дисплее. Осциллографы не являются двумерными инструментами; они помогают нам обнаруживать тонкие различия в сигналах, которые могут иметь значение для обнаружения проблемы на ранней стадии или после того, как десять прототипов уже созданы.
Рис. 1. Осциллограф Keysight InfiniiVision серии X, настроенный на отслеживание джиттера цифрового сигнала. Благодаря высокой скорости обновления сигнала осциллографа (до 1 миллиона сигналов в секунду), а также 64 уровням градации интенсивности трассы, несколько уровней градации интенсивности трассы позволяют выявить распределение джиттера.
Глубина памяти
Выберите осциллограф с достаточным объемом памяти для регистрации самых сложных сигналов с высоким разрешением
Выберите осциллограф с достаточным объемом памяти для регистрации самых сложных сигналов с высоким разрешением. Максимально доступная глубина памяти для сбора данных тесно связана с максимальной частотой дискретизации осциллографа. Осциллографы осуществляют выборку с самой высокой частотой, когда временная развертка настроена на короткий временной диапазон. Но вам, возможно, придется установить временную развертку на более медленные диапазоны, чтобы захватывать более длительные периоды на дисплее осциллографа. В этом случае осциллограф автоматически снижает частоту дискретизации в зависимости от объема памяти для сбора данных, с которым он должен работать. Хотя вы можете интуитивно думать, что чем глубже, тем лучше, использование глубокой памяти часто означает компромиссы. Во-первых, осциллографы с большой памятью обычно имеют более высокую цену. Во-вторых, получение длинных сигналов с использованием глубокой памяти требует дополнительного времени на обработку сигналов. Обычно это означает снижение частоты обновления сигналов, иногда значительно. Благодаря эксклюзивной технологии Keysight MegaZoom вам не нужно быть экспертом в области осциллографов. MegaZoom автоматически выбирает более глубокую память, когда это необходимо для поддержания высокой частоты дискретизации. Глубокая память MegaZoom не является особым режимом: он работает с теми же привычными элементами управления, которые используются для обычных измерений с помощью эндоскопа.
Сегментированная память
Выберите осциллограф, который поможет вам углубиться в детали, расширив возможности памяти. Сегментированная память может существенно увеличить общее время сбора данных осциллографа. Осциллограф делает это, разделяя доступную память для сбора данных на меньшие сегменты памяти, как показано на рис. 8. Затем осциллограф выборочно оцифровывает только важные части тестируемого сигнала с высокой частотой дискретизации и присваивает каждому сегменту временные метки, чтобы вы знали точное время между каждым возникновением триггерных событий.
Этот процесс позволяет вашему осциллографу захватывать множество последовательных одиночных сигналов с очень коротким временем перезарядки — без потери важной информации о сигнале. Этот режим работы особенно удобен при захвате пакета сигналов. Примеры импульсных сигналов включают импульсные радиолокационные, лазерные импульсы и пакетные сигналы последовательной шины. Чтобы узнать больше о сборе данных из сегментированной памяти осциллографа, см. документ Keysight по применению Использование сегментированной памяти осциллографа для приложений с последовательной шиной. Тем не менее, в осциллографах Keysight можно увеличить объем памяти для сбора данных и многое другое даже спустя годы после первоначальной покупки, а это означает, что вы можете купить то, что вам нужно сейчас, и добавить дополнительные возможности позже, часто без отправки осциллографа на сервисное обслуживание.Рисунок 2. Визуализация работы сегментированной памяти
Если вы хотите узнать больше обо всех приведенных выше советах и многом другом, ознакомьтесь с техническим документом Keysight: Как выбрать свой следующий осциллограф: 12 советов о том, что следует учитывать перед покупкой. Хорошей охоты!
Как правильно выбрать осциллограф для вашего следующего проекта
Автор: Аманда Уилсон
NASHUA, NH — Осциллограф, превосходный прибор для испытаний и анализа, необходим во многих отраслях и приложениях, таких как радиочастоты. проектирование, общее проектирование электронных схем, производство электроники, обслуживание, ремонт и многое другое. Осциллографы обычно используются для:
● Тестирование, измерение и анализ характеристик устройств преобразования энергии, цепей и гармоник сети.
● Анализ сигналов цифровых данных в последовательных форматах, таких как USB, SCSI, Ethernet, Serial ATA, Fibre Channel, FireWire, Rapid I/O, InfiniBand, Bluetooth и шина CAN.
● Характеристика и отладка флуктуаций сигнала и шумов в высоких полосах пропускания.
● Тестирование устройств хранения данных и выполнение синхронизации часов и анализа потока данных.
● Обнаружение неисправностей и отклонений, а также устранение неполадок с измерением и анализом таких параметров, как напряжение, импеданс, частота, искажение сигнала, шум, синхронизация и т. д.
Почему так важен правильный выбор осциллографа?
Осциллографы являются одним из наиболее распространенных приборов, используемых в электрических и электронных устройствах, уступая только цифровым мультиметрам. При правильном выборе осциллограф может стать чрезвычайно надежным инструментом для тестирования и измерений, анализа и устранения неполадок. Доступны различные типы осциллографов, каждый из которых соответствует своему набору требований, например:
● Аналоговые осциллографы
● Цифровые осциллографы
● Цифровые запоминающие осциллографы
● Цифровые люминесцентные осциллографы
9000 2 ● Осциллографы смешанных доменов● Осциллографы смешанных сигналов
● Цифровые стробоскопические осциллографы
● Портативные осциллографы
● Компьютер- Осциллографы на базе
Аналоговые осциллографы имеют более широкий динамический диапазон, в то время как цифровые осциллографы имеют лучшие пределы частоты дискретизации и полосу пропускания. Цифровые запоминающие осциллографы могут сохранять переходные данные для последующего анализа. Осциллографы с цифровым люминофором выполняют захват и анализ сигналов за более короткое время с помощью решения АЦП с параллельной обработкой. Осциллографы смешанного домена объединяют в одном устройстве функции цифровых осциллографов, анализаторов спектра ВЧ и логических анализаторов.
Цифровые стробоскопические осциллографы могут регистрировать сигналы быстрее, чем другие осциллографы с полосой пропускания более 80 ГГц. Портативные осциллографы отлично подходят для работы в полевых условиях, в то время как компьютерные осциллографы подключаются к компьютеру через USB и предпочтительны для долгосрочных тестов.
В зависимости от вашего приложения вам нужно выбрать осциллограф с различными параметрами, которые вам подходят: полоса пропускания, возможности хранения, частота дискретизации, переносимость, максимальный объем памяти, скорость обновления формы сигнала, разрешение и т. д. Вам нужен правильный микс, чтобы испытать наилучшую возможную производительность осциллографа.
Важные моменты, которые следует учитывать перед выбором следующего осциллографа
1. Применение осциллографа и типы измерений
- Предназначен ли осциллограф для полевых работ? Должно ли быть легче носить с собой и использовать?
- Хотели бы вы иметь его в одном месте для тестирования?
- Вам нужны несколько функций для ваших приложений, таких как осциллограф, анализатор спектра ВЧ и логический анализатор?
- Предназначен ли осциллограф для тестирования высокой или низкой полосы пропускания?
- Хотите сохранить данные для дальнейшего использования?
2. Ваш бюджет
В зависимости от того, сколько вы хотите потратить на это, и если вам это нужно для долгосрочного или краткосрочного использования, вы можете купить, арендовать или арендовать осциллографы.
3. Покупка бывших в употреблении осциллографов
Бывшие в употреблении осциллографы доступны по цене и могут стоить до 90% дешевле по сравнению с новыми. Оборудование, снятое с производства производителями, также можно найти на многих складах тестового оборудования для сдачи в аренду, аренды или продажи.
При покупке бывшего в употреблении оборудования имейте в виду их условия и предполагаемый срок службы, предлагаемые функции и совместимость проприетарного программного обеспечения прибора с вашей текущей операционной системой.
Факторы, которые помогут вам выбрать правильный осциллограф
Чтобы облегчить вам задачу, мы перечислили некоторые факторы, которые следует учитывать перед покупкой осциллографа.
● Полоса пропускания
Выберите осциллограф с достаточной полосой пропускания для точного захвата самых высоких частот ваших сигналов. Помните о «пятикратном правиле» — выбирайте осциллограф, который вместе с пробником предлагает как минимум в 5 раз большую полосу пропускания сигнала для более качественных измерений с меньшим количеством ошибок.
● Время нарастания
Время нарастания необходимо для анализа прямоугольных импульсов и волн. Время нарастания осциллографа говорит о точности его измерения. Чем быстрее время нарастания, тем точнее измерения времени. Выберите осциллограф, время нарастания которого < ⅕ раза больше самого быстрого времени нарастания вашего сигнала.
● Пробники
Выберите осциллограф с несколькими специальными пробниками, отвечающими вашим требованиям. Осциллограф может выполнять отличные измерения только в том случае, если пробник подает на него правильные входные сигналы. В стандартную комплектацию нового осциллографа обычно входит набор пассивных пробников с высоким импедансом. Для высокочастотных измерений следует использовать активные пробники. Для осциллографа среднего диапазона выбирайте пробники с емкостной нагрузкой < 10 пФ.
● Частота дискретизации
Частота дискретизации осциллографа определяет, насколько хорошо могут быть захвачены детали сигнала. Чем выше частота дискретизации, тем лучше разрешение и тем быстрее вы используете свою память. Используйте частоту дискретизации, по крайней мере, в 5 раз превышающую самую высокую частотную составляющую вашей схемы.
● Запуск
Выберите осциллограф с расширенными возможностями запуска для анализа даже самых сложных сигналов. Улучшенные параметры запуска могут помочь вам обнаружить сложные аномалии.
● Объем памяти
Выберите осциллограф с достаточным объемом памяти для сбора данных, чтобы получить лучшее разрешение для сложных сигналов.
● Количество каналов
Выберите осциллограф с достаточным количеством каналов сбора данных, чтобы можно было легко выполнять важные измерения с временной корреляцией для нескольких сигналов.
● Простота эксплуатации
Рекомендуется использовать осциллограф с интуитивно понятным и отзывчивым пользовательским интерфейсом и дисплеем для упрощения работы.