Варианты, когда блок оцифровки вполне себе приемлен

Магазин Gtest® предлагает широкую номенклатуру осциллографов и анализаторов спектра на странице сайта в конце данного раздела, а также рекомендуемые приборы и статьи для самообразования.

Можно ли использовать дигитайзер в качестве осциллографа? В чем разница между осциллографом и дигитайзером? Что лучше использовать в конкретном приложении? Это интересные вопросы, и лучший способ начать отвечать на них - посмотреть определение осциллографа: электронный прибор, используемый для измерения изменяющихся электрических напряжений и отображения форм электрических колебаний на экране.

OWON xDS3202A: осциллограф с вертикальным разрешением 14 bit, 2 x 200 МГц, 40 М точек - характеристики впечатляют.

Дигитайзер вместе с соответствующим программным обеспечением может выполнять те же задачи. Он получает форму электрического сигнала и отображает ее на экране. Основное отличие заключается в том, что осциллограф обычно является автономным прибором с собственным дисплеем, тогда как дигитайзер представляет собой системный компонент, который принимает и сохраняет данные, а их отображение осуществляется с помощью программного обеспечения на другом устройстве.

Таким образом, ответ прост: да, дигитайзер можно использовать как осциллограф. Однако возникают дополнительные вопросы:

1. Когда и зачем использовать дигитайзер вместо осциллографа?
2. Какие характеристики дигитайзера делают его кандидатом на замену осциллографа?

В каких случаях следует использовать дигитайзер вместо осциллографа?

Первый ответ заключается в том, что дигитайзеры поддерживают большее количество входных каналов. Современные модели предлагают до 16 каналов на одной плате, а несколько плат могут объединяться в системы с сотнями каналов. Это важное преимущество по сравнению с осциллографами, которые обычно ограничены менее чем восемью каналами.

Рисунок 1. Цифровые преобразователи Spectrum обеспечивают до 16 каналов на одной плате или модуле LXI и до 256 каналов при объединении нескольких модулей.

Дигитайзеры также отличаются компактностью. Плата может быть установлена непосредственно в свободный слот PCIe современного ПК. Кроме того, такие устройства потребляют значительно меньше энергии при одинаковом количестве каналов.

Следующее важное преимущество - вертикальное разрешение. Осциллографы обычно предлагают от 8 до 12 бит, а быстрые дигитайзеры - от 8 до 16 бит. При этом корректное сравнение возможно только для приборов с одинаковой полосой пропускания.

Если необходимо быстро передавать большие объемы данных на ПК для дальнейшей обработки, дигитайзер становится лучшим выбором. Например, модели Spectrum M4i способны передавать данные со скоростью до 3,4 ГБ/с по PCIe, тогда как осциллографы чаще используют более медленные интерфейсы USB или LAN.

Поэтому дигитайзер является оптимальным решением для задач, связанных с индивидуальной обработкой сигналов и анализом данных.

Еще одно преимущество - возможность удаленных измерений. Сетевые дигитайзеры позволяют управлять измерениями через LXI и Ethernet, что дает возможность работать с оборудованием из другой комнаты, офиса или даже другой части локальной сети.

Дигитайзер является масштабируемым системным компонентом. При необходимости можно увеличить количество каналов, изменить полосу пропускания, частоту дискретизации или объем памяти путем добавления новых плат. Осциллографы в этом плане имеют гораздо более фиксированную конфигурацию.

Сравнение преимуществ дигитайзера и осциллографа

Преимущества дигитайзера	Преимущества осциллографа
Масштабируемость от одного до сотен каналов	Более высокая общая полоса пропускания в старших моделях
Высокое вертикальное разрешение	Интерактивное управление и сенсорные экраны
Компактность и низкое энергопотребление	Большой выбор совместимых пробников
Высокая скорость передачи данных	Широкий набор встроенных измерений и анализа
Низкая стоимость одного канала	Устройство «все в одном»
Гибкая программируемость и автоматизация	Не требует системной интеграции

Какие характеристики дигитайзера делают его кандидатом на замену осциллографа?

При выборе дигитайзера необходимо учитывать частоту дискретизации, объем памяти, конфигурацию входов, режимы сбора данных и возможности триггерной системы.

Частота дискретизации должна как минимум в 4-5 раз превышать полосу пропускания для корректного отображения сигналов с быстрыми фронтами. Многие модели позволяют программно изменять частоту дискретизации и использовать внешнюю синхронизацию.

Объем памяти определяет максимальную продолжительность записи без снижения частоты дискретизации. Например, серия Spectrum M4i предлагает до 4 Гвыборок памяти, что значительно превышает возможности многих осциллографов.

Современные дигитайзеры поддерживают различные режимы работы: кольцевой буфер, потоковую передачу FIFO, сегментированную запись, стробированную выборку и другие специализированные режимы сбора данных.

Для эффективной работы важна гибкая система запуска. Помимо стандартного запуска по фронту, многие модели поддерживают оконный запуск, внешние источники триггера и сложные логические условия запуска.

Одним из ключевых преимуществ дигитайзеров является возможность быстрой потоковой передачи данных

В режиме FIFO дигитайзеры Spectrum обеспечивают непрерывную передачу данных между буферной памятью устройства и памятью ПК со скоростью до 3,4 ГБ/с через интерфейс PCI Express x8 Gen2.

В сочетании с высокоскоростными системами хранения данных, например RAID-массивами, это позволяет организовать непрерывную запись сигналов в течение многих часов или даже суток.

Программное обеспечение для сбора, просмотра, измерения и анализа данных

Дигитайзеры не имеют собственного дисплея, поэтому функции отображения и анализа выполняются на компьютере. Компания Spectrum предлагает программное обеспечение SBench 6, которое обеспечивает управление прибором, просмотр сигналов и широкий набор аналитических функций.

Рисунок 2. Программное обеспечение для дигитайзера обеспечивает возможности отображения и анализа, аналогичные осциллографу.

SBench 6 поддерживает просмотр сигналов, БПФ, гистограммы, XY-графики, автоматические измерения, курсоры и широкий набор инструментов математической обработки данных.

Практическое измерение с использованием дигитайзера вместо осциллографа

Рисунок 3. Измерение мощности тремя ваттметрами с использованием дигитайзера.

На рисунке показаны фазные напряжения, фазные токи и мощность каждой фазы для нагрузки, подключенной по схеме «звезда».

Умножение фазного напряжения на соответствующий ток позволяет получить мгновенную мощность каждой фазы. Среднее значение этой мощности является активной мощностью, а сумма мощностей всех фаз определяет общую активную мощность нагрузки.

Для выполнения такого измерения требуется не менее шести измерительных каналов, а при использовании однопроводных пробников - до девяти каналов. Именно поэтому многоканальные дигитайзеры являются эффективным решением для подобных задач.

В приведенном примере измеренная суммарная мощность составила 850,9 Вт.

Выводы

Дигитайзеры успешно сочетают большое количество каналов, высокую скорость передачи данных, значительный объем памяти и мощные средства анализа сигналов.

Во многих современных измерительных системах они могут стать полноценной альтернативой традиционным осциллографам, особенно если требуется многоканальный сбор данных, автоматизация измерений и длительная регистрация сигналов.

Возможно, ваша следующая покупка осциллографа на самом деле окажется покупкой современного дигитайзера.

купить осциллограф в Украине