Магазин Gtest(R)
предлагает широкую номенклатуру осциллографов на приводимой страничке сайта в
самом конце настоящего
Раздела, а также рекомендуемые приборы и статьи для
самообразования
Введение
Выбор подходящего осциллографа может оказаться серьёзным вызовом для инженера любой квалификации. Цель состоит в том, чтобы принять обоснованное решение о такого рода покупке, беря во внимание фактор соотношения цена/качество, при этом (самое главное!) гарантированно получив от прибора востребованную функциональность. Ну, и что немаловажно, сэкономив деньги при вполне удовлетворительном качестве приобретения.
Надеюсь, что настоящая статья поможет вам избежать 5 нижеприводимых самых распространенных ошибок при принятии решения о покупке недорогого осциллографа, а именно:
• выбор осциллографа с недостаточной полосой пропускания
• принятие решения о USB-осциллографе
• недооценка удобства и качества интерфейса пользователя
• риск возникновения трудностей с тех. поддержкой прибора со стороны продавца
• концентрация внимания исключительно на спецификациях продукта
Пример: SDS1104 OWON – превосходное соотношение Цена/ Качество
В обязательном порядке необходимо принять во внимание предстоящие в среднесрочной перспективе возможности решения задач посредством приобретаемого осциллографа, как то: непрерывное увеличение скорости сигнала, частоты и пр. параметры, которые, соответственно, потребуют увеличения пропускной способности прибора (и не только), которая может быть реализована (или не реализована) в зависимости от производителя осциллографа.
Ошибка №1: приобретение осциллографа с недостаточной полосой пропускания
Спецификация полосы пропускания осциллографа определяется как полоса наивысшего значения частоты, при которой синусоидальные волны входного сигнала ослабляются по уровню на -3 дБ (примерно 30%).
Или: 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)
Большинство инженеров в первую очередь учитывают эту характеристику при выборе осциллографа. Однако иногда инженеры порой недооценивают общие требования проекта, а лишь фиксируя только этот атрибут.
Конечно же, такой подход помогает понять частотную составляющую измеряемого сигнала. Все осциллографы имеют низкочастотную характеристику, которая спадает на более высоких частотах, как показано на рисунке 1. Большинство осциллографов с полосой пропускания 1 ГГц и ниже обычно имеют гауссову частотную характеристику, которая соотносит характеристики однополюсного низкочастотного усилителя и проходной фильтр.
Затухание сигнала на частоте -3 дБ приводит к ошибке амплитуды на 30%.
Например, если вы введете синусоидальный сигнал с напряжением 1 В (между пиковая величина) и частотой 100 МГц в осциллограф с полосой пропускания 100 МГц, то измеренный с помощью такого осциллографа размах напряжения будет в диапазоне 700 мВ (пик-пик). (-3 дБ = 20 log [0,707/1,0]). Невозможно выполнить точные измерения сигналов, частоты которых близки к полосе пропускания вашего осциллографа.
В процессе принятия решения может возникнуть вопрос: «Мои сигналы имеют частоту 10 МГц, значит, осциллограф с частотой 30 МГц подойдет, это верно?» Ответ — да, но только если вы измеряете синусоидальные волны. Между тем, прямоугольные волны состоят из синусоидальных волн основной частоты и с бесконечным числом нечетных волн гармоники. Таким образом, правило ширины полосы должно быть в три раза больше наивысшей частоты анализируемого сигнала не всегда применимо.
Приложения (практика измерений)
Цифровые измерения
Один из подходов — выбрать осциллограф с такой полосой пропускания, которая как минимум в пять раз превышает максимальную тактовую частоту тестируемой системы. Осциллограф способен улавливать до пятой гармоники с минимальным затуханием сигнала.
Пятая гармоника сигнала имеет решающее значение для определения общего формата анализируемых цифровых сигналов. Полоса пропускания, в пять раз превышающая основную частоту тестируемого цифрового сигнала, гарантирует возможность его эффективной отладки и глубокого анализа.
Аналоговые измерения
В этом случае требования к пропускной способности осциллографа менее строгие. Затухание сигнала по уровню и амплитуде минимально и составляет лишь одну треть полосы пропускания осциллографа. Полоса пропускания, в три раза превышающая частоту тестируемого аналогового сигнала, вполне достаточна для текущих задач измерений.
Опыт профессионалов гласит:
Цифровой сигнал — используйте полосу пропускания, которая как минимум в пять раз превышает частоту тестируемого сигнала.
Аналоговый сигнал — используйте полосу пропускания, которая как минимум в три раза превышает частоту тестируемого сигнала.
Ошибка № 2: выбор USB-осциллографа
USB-осциллограф с виду кажется лучшим вариантом, чем его автономный собрат, поскольку он меньше, портативнее и существенно дешевле. Однако имеют место ключевые различия, которые делают вариант USB более сложным и дорогостоящим при измерении и отладке электронных и электротехнических систем.
Для использования USB-осциллографа потребуется компьютер и, что весьма вероятно, генератор сигналов. Теперь общая стоимость проекта значительно увеличивается, и потребуется больше места на рабочем месте по сравнению с автономным прибором.
Кроме того, более чем вероятно, что помимо всего прочего, придется приобрести дополнительное оборудование, если объем памяти USB не содержит всех функций, соответствующих требованиям алгоритмов тестирования.
Следует держать в голове, что автономный осциллограф объединяет в себе несколько инструментов, таких как генератор функций, анализатор последовательных протоколов, анализатор частотных характеристик и т. д., что экономит средства и ценное пространство при работе как на рабочем столе в лаборатории, так и в полевых условиях.
Дополнительные различия между USB-осциллографом и его автономным аналогом включают пользовательский интерфейс устройства, диапазоны масштабирования и входные диапазоны. Автономный осциллограф обладает удобными, интуитивно понятными и специальными ручками управления, обеспечивающие эргономичный интерфейс пользователя. Графический интерфейс пользователя (GUI) USB-осциллографа, отображаемый на экране ПК, лишен этих тактильных функций, что психологически слегка напрягает.
Кроме того, значения шкалы и входные диапазоны USB-осциллографа могут не подходить для текущего проекта анализа и диагностики оборудования. Этот прибор способен обеспечивать только 1-2-5 полномасштабных диапазонов при максимально допустимом входном напряжении 5 В.
Выбирая USB-осциллограф, вы также утрачиваете такой важный режим, как повторяющаяся частота обновления сигналов, что представляет собой бесспорное преимущество автономных моделей. При всём том, USB-устройство не поддерживает передачу данных в реальном времени. Вместо этого он регистрирует захваченные данные в свой внутренний буфер памяти, а затем загружает их на ПК. Поскольку частота обновления сигналов на USB-осциллографе значительно медленнее, то сбои в устройстве под тестированием (DUT) очень часто не видны, соответственно и не фиксируются, что крайне затрудняет отладку всех алгоритмов тестирования.
Напротив, автономные осциллографы ведущих мировых производителей обеспечивают скорость обновления до 200 000 осциллограмм в секунду, что позволяет отображать сигнал более детально и качественнее.
Ошибка №3: недооценка удобства интерфейса пользователя
Простота использования осциллографа влияет на производительность измерений и не менее важна, чем его эксплуатационные характеристики. Интуитивно понятный графический интерфейс пользователя, доступная встроенная справочная система и удобные ручки выбора режимов повышают удобство использования и сокращают время, затрачиваемое на изучение принципов работы осциллографа, что гарантирует больше времени для проведения измерений.
Несколько факторов способствуют созданию интуитивно понятного и подробного графического пользовательского интерфейса, который фиксирует и чётко отображает едва заметные отклонения и формы сигналов. К этим характеристикам относятся качество экрана прибора, размер, разрешение, частота обновления, угол обзора, соотношение цвета и монохромности, а также настраиваемые пользователем режимы отображения, такие как переменное и бесконечное постоянство. Кроме того, многоязычный графический интерфейс может улучшить взаимодействие пользователя с осциллографом.
Инструмент со встроенной справочной системой для ответов на вопросы об общих функциях или конкретных функциях во время тестирования упрощает его использование. Справочная система даёт пояснения, как работает тот или иной режим в реальном масштабе времени, а также может выдать справку, какая именно функция применима для проведения текущих измерений. Получить полезные советы по конкретной функции очень просто, лишь нажав и удерживая любую кнопку, чтобы получить доступ к меню справок и всё это по ходу работы с прибором.
Удобный для пользователя осциллограф имеет ручки, которые напрямую управляют всеми часто используемыми переменными, такими как вертикальный масштаб (В/дел), вертикальное положение, горизонтальный масштаб, горизонтальное положение и запуск на событие, как показано ниже на рисунке. Важно быстро выполнять измерения с быстрым преобразованием Фурье (БПФ) и выполнять арифметические операции при отладке (подробная информация о том, что такое БПФ выложена в разделе СТАТЬИ сайта магазина Gtest ®). Специальные ручки для регулировки и удобные кнопки быстрого доступа на передней панели прибора могут повысить точность измерений и сэкономить на это время.
Пример: на передней панели осциллографа STO1104C Micsig установлены ручки для всех основных переменных настроек.
Ошибка №4: Недостаточная поддержка оборудования
Покупка осциллографа — это первый шаг, а следующий и немало важный, — продолжение поддержки вашего прибора. Всегда существует вероятность того, что вам «посчастливилось» приобрести дефектный продукт, и он начнет работать со сбоями или потребуется обновление встроенного ПО из-за непредвиденных вдруг возникших задач тестирования. Когда возникают такие проблемы, покупатели часто обнаруживают, что гарантия не распространяется на текущую проблему или услуги (в рамках пост гарантийного обслуживания) по ремонту и замене отдельных узлов прибора чрезвычайно сложны. Перед покупкой обязательно изучите уровень поддержки и услуг, предлагаемые поставщиком, чтобы избежать вышеперечисленных проблем.
Оцените профиль производителя
Авторитетно ли имя производителя? Выбирайте только ту компанию, которая является признанным лидером своей отрасли и не раз продемонстрировала честность и добросовестность в решении проблем. Иначе можно допустить фатальную ошибку при покупке недорогого осциллографа без учета надёжности, оперативности и профессионализма производителя. При покупке обязательно учитывайте качество программного обеспечения, опыт осуществлённых измерений интересующей вас модели и локальные доступные услуги (например, наличие поблизости представителя компании – производителя).
Учебные и вспомогательные материалы
Многие недорогие осциллографы не имеют встроенных справочных функций и при поставке имеют лишь отпечатанное на бумаге руководство пользователя. Такого рода практика вызывает ряд неудобств у всех покупателей недорогих осциллографов, особенно у преподавателей, жизнь которых значительно облегчается при наличии в осциллографах встроенных обучающих сигналов и меню подсказок. Вместо того, чтобы тратить время на долгие поиски ответов на свои вопросы в Интернет, поступайте просто: перед покупкой выясните, какие обучающие и вспомогательные материалы доступны в составе ПО прибора.
Осциллографы модельного ряда xDM3000 OWON обладают множеством опций, как то: встроенные функции прецизионного мультиметра, генератора сигналов, логического анализатора и т.д., которые могут быть впоследствии активированы при усложнении задач тестирования.
Местная поддержка и обслуживание
Производитель с широкой сетью инженеров поддержки и сервисных центров повышает доступность своих специалистов и сокращает время простоев неисправного оборудования. Менее авторитетный производитель может использовать стороннего поставщика на подряде, что может привести к неизбежным задержкам ремонта. Проще: 1). оценить доступность предлагаемых обновлений программного обеспечения и 2). узнать срок и условия гарантии по ходу выбора производителя.
Ошибка №5: концентрация внимания исключительно на характеристиках прибора
Сравнение технических характеристик осциллографов может показаться логичным при выборе прибора, но сами по себе характеристики не отражают полноты всей картины. Необходимо копать глубже, читать между строк и задавать вопросы при изучении осциллографов, чтобы выбрать тот, который лучше всего соответствует вашим потребностям.
Глубокая память против сегментированной памяти
(подробно этот вопрос освещён в разделе СТАТЬИ сайта магазина Gtest®)
Глубина памяти осциллографа определяет время, в течение которого осциллограф может захватывать данные с определенной частотой дискретизации. Покупка дорогого осциллографа с более объемной памятью и возможностью однократного сбора данных является вариантом, когда измерение требует захвата длительного временного интервала при оцифровке с высокой частотой дискретизации. Еще одним вариантом является покупка недорогого осциллографа, который обеспечивает сбор данных из сегментированной памяти. На рисунке ниже показано, как сбор данных из сегментированной памяти может увеличить общее время сбора данных осциллографа за счет разделения доступной памяти для сбора данных на более мелкие сегменты. В сочетании с декодированием и запуском протокола шины последовательной передачи данных, вы обретаете возможность использовать этот режим сбора данных для более эффективной отладки последовательных приложений.
Одно распространенное заблуждение заключается в том, что лучше иметь больше памяти. Однако глубокая память стоит дороже и может затруднить сбор данных. Некоторые осциллографы с большой памятью автоматически максимизируют объем памяти, из-за чего прибор становится медленным и трудным в использовании.
Выбор осциллографа с сегментированной памятью — это очевидное решение для эффективного использования памяти при сохранении высокой скорости.
Традиционный режим однократного захвата
Время захвата = Глубина памяти/Частота выборки
Режим памяти сегментированного захвата
Выборочно захватывает больше данных о форме сигнала, используя тот же объем памяти для сбора данных.
Дополнительные характеристики, которые следует учитывать при покупке осциллографа:
• шумовой порог
• максимальный диапазон ввода данных
• минимальные настройки В/дел.
• Наличие и возможности режима БПФ
Заключение
При покупке осциллографа обязательно тщательно разберитесь и учтите множество переменных, чтобы убедиться, что вы приобретаете качественный продукт по адекватной цене.
Избегая ошибок, упомянутых в этой статье, вполне себе реально подыскать недорогой и надежный осциллограф, не жертвуя при этом такими характеристиками, как полоса пропускания, удобство эксплуатации, скорость, а также гарантийная и пост гарантийная поддержка.
