Могут ли старые осциллографы на ЭЛТ применяться там, где новые полностью цифровые осциллографы будут испытывать трудности или не смогут обеспечить ожидаемые результаты?

Mr. Dave Martindale

 Увлекаюсь электроникой примерно с 1965 года.

Цифровые осциллографы обладают огромным набором возможностей. Как любитель электроники, я имею пару аналоговых и пару цифровых осциллографов, и аналоговые осциллографы всё ещё кое в чём лучше цифровых (по крайней мере, те цифровые, которые у меня есть).

Два больших преимущества аналоговых осциллографов заключаются в том, что они постоянно отображают изображение на экране с полной полосой пропускания (если только вы намеренно не ограничите полосу) и они способны воспроизводить изображение практически постоянно.

Цифровой запоминающий осциллограф (DSO) производит выборку входного сигнала и затем отображает эти отсчёты. Если частота дискретизации недостаточно высока (как минимум вдвое выше максимальной частоты входного сигнала), отображение отсчётов может давать неверное представление о форме сигнала. DSO может несколько смягчить это с помощью режима макс/мин, в котором он отслеживает максимальное и минимальное напряжение за один период сохранения, но это не полностью эквивалентно (во-первых, трёхуровневый сигнал будет выглядеть как двухуровневый на цифровом осциллографе, но не на аналоговом). Кроме того, недорогие цифровые осциллографы часто имеют очень ограниченное количество отсчётов, которые они могут захватить за одну развёртку. Многие ранние цифровые запоминающие осциллографы Tektronix имели максимум 2500 отсчётов на канал за один захват, поскольку захват производился с помощью быстрой аналоговой ПЗС-матрицы с всего 2500 ячейками. Поэтому при захвате с максимальной частотой дискретизации период развёртки будет очень коротким (например, 2500 отсчётов на частоте 1 ГГц составляют всего 2,5 мкс). Это означает, что невозможно точно захватить цифровой сигнал с интервалом более нескольких сотен бит. 

Аналоговые осциллографы могут отображать всю полосу пропускания сигнала при медленной развёртке.

Аналоговый осциллограф проводит одну развёртку, а затем быстро сбрасывает генератор горизонтальной развёртки, готовясь к следующему запуску. При высокочастотных сигналах с частыми точками запуска осциллограф может отображать миллионы развёрток в секунду. Люминофор аналоговый, и ваш глаз обеспечивает некоторую интеграцию света, поэтому яркость в любой точке экрана пропорциональна количеству проходов луча по ней. При высокой скорости развертки вы видите карту в оттенках серого, отображающую изменение напряжения во времени на протяжении множества захватов. Это полезно для таких задач, как глазковые диаграммы, где требуется знать диапазон напряжений, возникающих в течение многих битовых интервалов. Ранние недорогие цифровые запоминающие осциллографы могли захватывать и отображать лишь несколько сотен сигналов в секунду, независимо от установленной скорости развертки, поэтому большую часть времени они были «слепы» к входному сигналу, и у них вообще не было дисплея с модуляцией интенсивности.

Ещё одно преимущество аналоговых осциллографов заключается в том, что они отображают плавные осциллограммы при плавном изменении напряжения сигнала с вертикальным разрешением (но не точностью) порядка 1 к 1000 или лучше. Недорогие цифровые запоминающие осциллографы обычно оснащены 8-битными дигитайзерами, имеющими всего 256 возможных точек выборки напряжения. При распределении этого числа на 8 делений получается всего 32 возможных уровня напряжения на деление, и эти скачки видны. При 10 делениях Y на дисплее это число снижается примерно до 25 уровней на деление. В настоящее время цифровые запоминающие осциллографы (DSO) совершенствуются, и функции, которые раньше считались высокотехнологичными, появляются в недорогих цифровых осциллографах, приближая их по производительности к аналоговым. Многие DSO теперь оснащены дисплеями с градацией интенсивности (т.н. Цифровые Люминесцентные Осциллографы) и могут захватывать несколько сотен тысяч сигналов в секунду и интегрировать их в дисплей, отображающий частоту появления, подобно аналоговым осциллографам. Многие DSO теперь имеют гораздо больший объём памяти и могут захватывать длинные последовательности с высокой частотой дискретизации. Недорогие DSO с разрядностью более 8 бит на отсчёт (10, 12, 14 бит) только начинают появляться. Однако у меня лично нет DSO с дисплеем с градацией интенсивности, высокой скоростью захвата или более 8 бит на отсчёт. 

Пока я этого не сделаю, я буду использовать свои аналоговые осциллографы, ибо они вполне себе ещё «в форме».

Никому ничего не навязываю, но вот мой личный набор осциллографов:

• Tektronix 2215. 2-канальный аналоговый осциллограф с полосой пропускания 60 МГц. Куплен новым где-то в 1980-х годах.

• Tektronix 2465A. 4-канальный аналоговый осциллограф с полосой пропускания 350 МГц, с функцией считывания показаний и простыми курсорными измерениями напряжения и времени. Спас от работы, поскольку старый аналоговый осциллограф оказался не нужен.

• Tektronix TDS 210. 2-канальный осциллограф с полосой пропускания 60 МГц. Ранний недорогой (для своего времени) цифровой запоминающий осциллограф с частотой дискретизации 1 ГГц (каждый канал), включая БПФ (с дополнительным математическим модулем).

• Instek GDS-1072A-U. 2-канальный осциллограф с полосой пропускания 70 МГц. Цветной дисплей, частота дискретизации 1 ГГц (один канал), длина записи 2 миллиона точек. Включает БПФ, но реализация хуже, чем у TDS 210.

Из них 2465A обладает самой высокой полосой пропускания, но я его ещё не тестировал. Если он когда-нибудь выйдет из строя, - это будет беда, т.к. прибор использует заказные микросхемы, недоступные в продаже, поэтому ремонт прибора может оказаться невозможен. 2215 имеет более простую конструкцию, нет смысла от него избавляться, поэтому я, вероятно, оставлю его себе, несмотря на то, что 2465 уступает ему по функциональности.

У TDS 210 и Instek GDS-1072 есть свои преимущества. Я бы хотел когда-нибудь заменить их на DSO со всеми функциями, традиционно перечисляемыми в разделах «становимся лучше», но я всё ещё жду, когда эти функции мне действительно понадобятся, поскольку недорогие осциллографы год от года становятся всё лучше. Я купил 2215 примерно в 1980 году. TDS 210 появился примерно в 1995 году. Осциллограф Instek я приобрел где-то в 2010 году. Если следовать этой тенденции, к концу 2025 года я, возможно и решу, что пора обновляться.

Магазин Gtest® - авторизованный поставщик осциллографов в Украину: 

https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy

Поставки со склада и под заказ:

GW Instek, RIGOL, SIGLENT, OWON, Tektronix, Iwatsu, LeCroy, HANTEK