Осциллографы воистину уникальные приборы

Магазин Gtest(R) предлагает широкую номенклатуру осциллографов на приводимой страничке сайта в самом конце настоящего Раздела, а также рекомендуемые приборы и статьи для самообразования  

Поговорим об осциллографах и их возможностях, выходящих за рамки базовых измерений

В предыдущей статье 1 мы затронули основы работы осциллографов. В этой предыдущей статье мы обсудили назначение осциллографов, основные измерения, основные функции и элементы управления, а также способы их безопасного использования, не причиняя вреда пользователю или тестируемому оборудованию (ИО). В этой статье мы оставим основы позади и рассмотрим больше современных и интересных функций, функций и характеристик, доступных в современных осциллографах. Если вы в настоящее время не занимаетесь проведением сложных измерений с помощью осциллографов и не знакомы с их расширенными возможностями, следите за обновлениями. Вы можете быть удивлены тем, насколько далеко продвинулись технологии.

В мире осциллографов существуют две разные классификации. Один считается «мейнстримом», а другой называется «высококлассным». В этой статье не будет проводиться различие между ними, а будут описаны возможности каждого в целом. Просто имейте в виду, что обычные осциллографы обычно имеют меньшую «лошадиную мощность», чем осциллографы «высокого класса», и они обычно стоят намного дешевле (~ 1000–2000 долларов США против десятков тысяч долларов). Хорошей новостью является то, что функции, которые когда-то считались топовыми, теперь считаются массовыми. Обычные осциллографы содержат расширенные функции, за исключением доступных по цене корпусов. Для действительно серьезных пользователей, которым необходимы самые передовые и сложные функции для очень точных измерений, лучше всего подойдет осциллограф высокого класса. Просто будьте готовы заплатить больше за осциллографы с такими расширенными функциями. Это значительные инвестиции для большинства любой организации.

Так что же это за расширенные возможности и почему они были разработаны? Давайте сначала ответим на вторую часть этого вопроса.

Эти новые возможности были разработаны по необходимости. По мере развития технологий и сокращения времени разработки продуктов разработчикам продуктов требуется более быстрая, точная и воспроизводимая информация от испытательных инструментов. Если это еще не так, то мантра сообщества разработчиков продуктов должна быть «быстрее, точнее, более повторяемая, проще в использовании».

В качестве примера необходимости расширенных функций рассмотрим напряжения, используемые для питания чипов, которые сейчас используются в современных разработках. Они постоянно уменьшаются и становятся все меньше. Некоторые сигналы, такие как эти, становятся меньше, а другие, используемые в различных продуктах, — нет. По этой причине проектировщикам необходимо иметь возможность рассматривать эти небольшие сигналы в присутствии более крупных, чтобы более точно анализировать запасы шума. Разработчикам требуется возможность измерения с низким уровнем шума при наименьших настройках по вертикали на деление. Чтобы удовлетворить эту потребность, некоторые высококачественные осциллографы поставляются с более высоким разрешением по вертикали, например, с 10-битным вертикальным разрешением.

Схемы также становятся быстрее. Проблема с быстродействующими схемами заключается в том, что если полоса пропускания осциллографа слишком мала, он не будет различать высокочастотные изменения, регистрируемая амплитуда искажается, края исчезают и важные детали сигналов теряются.

С проблемой пропускной способности связано время нарастания. Критические детали более быстрых переходов импульсов теряются, если время нарастания осциллографа недостаточно быстрое, поэтому время нарастания современных осциллографов становится короче. Выбирая новый осциллограф для покупки, убедитесь, что его время нарастания составляет менее одной пятой от самого быстрого времени нарастания любого сигнала, который вы собираетесь измерять. Например, чтобы правильно измерить сигнал со скоростью быстрого фронта 5 нс, выберите осциллограф с временем нарастания не менее 1 нс.

Еще одним элементом, лежащим в основе новейших расширенных функций современных осциллографов, является необходимость сокращения сроков разработки продукта. Длительное время разработки продукта стоили больше денег, чем время более короткое. Время разработки продукта можно сократить, если дизайнеры смогут быстро получить точную информацию, необходимую для решения проблемы, а затем перейти к следующей. Например, дизайнеры продуктов работают более продуктивно, когда мы можем использовать сбор данных в реальном времени и избежать трудоемкой последующей обработки данных. После того как данные собраны и проанализированы для одной задачи, разработчики должны иметь возможность быстро перенастроить осциллограф для следующей задачи, а затем быстро собрать данные для нее. 

Чтобы удовлетворить эту потребность, некоторые производители выпускают приборы «х-в-одном» (где х = шесть, семь и т. д.), которые можно легко сконфигурировать с помощью различных сменных модулей, которые позволяют этим устройствам работать как осциллографы, логические анализатор, анализатор спектра, вольтметр, счетчик/сумматор, анализатор последовательной шины (анализатор протоколов), генератор функций, генератор сигналов произвольной формы или анализатор мощности.

Именно по вышеуказанным причинам (и некоторым другим) мы наблюдаем улучшение возможностей осциллографов. Вот некоторые из наиболее важных расширенных возможностей, обнаруженных в этих новых мощных инструментах:

Более высокая полоса пропускания. Как упоминалось ранее, осциллографы должны иметь достаточную полосу пропускания для точного отображения тестируемого сигнала (обычно в пять раз превышающую максимальную полосу пропускания сигнала). Некоторые современные осциллографы более высокого класса используют полосу пропускания в диапазоне от 23 до 110 ГГц.

Более быстрое время нарастания: см. обсуждение выше. Обратите внимание, что для правильного тестирования логических устройств TTL и CMOS может потребоваться осциллограф с временем нарастания от 300 до 400 пс.

Более высокая частота дискретизации (выборок в секунду, выс/с): более высокая частота дискретизации увеличивает разрешение и обеспечивает видимость прерывистых событий. Наилучшие результаты измерений получаются с осциллографами, частота дискретизации которых как минимум в пять раз превышает самую высокую частотную составляющую измеряемого сигнала. Некоторые заявленные частоты дискретизации, встречающиеся в новейших осциллографах высокого класса, составляют 500 Гвыб/с, 2 Гвыб/с, 128 Гвыб/с, 256 Гвыб/с на канал.

Увеличенное количество каналов: каналы должны быть точными, и их должно быть достаточно в осциллографе. Одним из применений этой расширенной функции является измерение разности амплитуд и фаз между несколькими каналами. Внимание: количество используемых каналов может отрицательно повлиять на частоту дискретизации (частота дискретизации уменьшается по мере добавления большего количества каналов). Подробную информацию об этом ограничении можно найти в руководстве пользователя осциллографа.

Память с глубоким захватом. Память с глубоким захватом позволяет проводить более длительные тесты и собирать и анализировать больше данных во время этих тестов. Эта функция определяется количеством точек в полной записи сигнала. Чем больше длина записи, тем лучше. Новая возможность режима поиска позволяет легко находить только интересующие события, находящиеся в полной записи памяти.

Лучшее взаимодействие с пользователем: сюда входят более продуктивные вычисления в реальном времени, которые устраняют необходимость в дополнительной постобработке данных (БПФ, интегрирование, дифференцирование, журналирование, экспонента, квадратный корень и т. д.), большие сенсорные экраны, обеспечивающие лучшую видимость. захваченных сигналов, автоматическая настройка измерений, возможность автоматизации измерений сигналов, мощная навигация и анализ сигналов (масштабирование и панорамирование, воспроизведение и пауза, отметки, поиск и отметка, расширенный поиск) и другие дополнительные функции, которые сокращают время поиска правильных ответов. .

Специализированные триггеры: теперь в высококачественные осциллографы включены специализированные триггеры, которые упрощают обнаружение и запуск неидеальных (коротких) и других искаженных импульсов.

Измерения мощности: обеспечивает возможность автоматического измерения при разработке таких устройств, как импульсные источники питания. Включает качество электроэнергии, потери при переключении, гармоники, зону безопасной эксплуатации, модуляции, пульсации, скорость нарастания напряжения и т. д.

Автоматизированное тестирование на соответствие: многие осциллографы позволяют пользователю выполнять тестирование на соответствие, анализ джиттера и глазковую диаграмму. Этот функционал включает в себя возможность корректной проверки работоспособности интерфейсов USB 3.x, PCI Express 3.0, DDR4/LPDDR4 и т. д.

Магазин Gtest® - авторизованный поставщик осциллографов в Украину: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy