Осцилографи воістину унікальні прилади

Магазин Gtest(R) пропонує широку номенклатуру осцилографів на сторінці сайту в самому кінці цього Розділу, а також рекомендовані прилади та статті для самоосвіти

Поговоримо про осцилографів та їх можливості, що виходять за рамки базових вимірювань

У попередній статті 1 ми торкнулися основ роботи осцилографів. У цій попередній статті ми обговорили призначення осцилографів, основні вимірювання, основні функції та елементи управління, а також способи їх безпечного використання, не завдаючи шкоди користувачеві або обладнанню (ІВ). У цій статті ми залишимо основи позаду та розглянемо більше сучасних та цікавих функцій, функцій та характеристик, доступних у сучасних осцилографах. Якщо ви не займаєтеся проведенням складних вимірювань за допомогою осцилографів і не знайомі з їх розширеними можливостями, слідкуйте за оновленнями. Ви можете бути здивовані тим, як далеко просунулися технології.

У світі осцилографів існують дві різні класифікації. Один вважається "мейнстримом", а інший називається "висококласним". У цій статті не буде проводитись різниця між ними, а будуть описані можливості кожного в цілому. Просто майте на увазі, що звичайні осцилографи зазвичай мають меншу "кінську потужність", ніж осцилографи "високого класу", і вони зазвичай коштують набагато дешевше (~ 1000-2000 доларів США проти десятків тисяч доларів). Хорошою новиною є те, що функції, що колись вважалися топовими, тепер вважаються масовими. Звичайні осцилографи містять розширені функції, крім доступних за ціною корпусів. Для справді серйозних користувачів, яким необхідні найпередовіші та найскладніші функції для дуже точних вимірювань, найкраще підійде осцилограф високого класу. Просто будьте готові заплатити більше за осцилографи з такими розширеними функціями. Це значні інвестиції більшості будь-якої організації.

То що це за розширені можливості і чому вони були розроблені? Давайте спочатку відповімо на другу частину цього питання.

Ці нові можливості були розроблені за потребою. У міру розвитку технологій та скорочення часу розробки продуктів розробникам продуктів потрібна швидша, точна та відтворювана інформація від випробувальних інструментів. Якщо це ще не так, то мантра спільноти розробників продуктів має бути «швидшою, точніше, більш повторюваною, простішою у використанні».

Як приклад необхідності розширених функцій розглянемо напруги, що використовуються для живлення чіпів, які зараз використовуються у сучасних розробках. Вони постійно зменшуються і стають дедалі менше. Деякі сигнали, такі як ці, стають меншими, а інші, що використовуються в різних продуктах, — ні. З цієї причини проектувальникам необхідно мати можливість розглядати ці невеликі сигнали у присутності більших, щоб точніше аналізувати запаси шуму. Розробникам потрібна можливість вимірювання з низьким рівнем шуму за найменших налаштувань по вертикалі на поділ. Щоб задовольнити цю потребу, деякі високоякісні осцилографи поставляються з більш високою роздільною здатністю по вертикалі, наприклад, з 10-бітною вертикальною роздільною здатністю.

Схеми також стають швидшими. Проблема з швидкодіючими схемами полягає в тому, що якщо смуга пропускання осцилографа занадто мала, він не розрізнятиме високочастотні зміни, амплітуда, що реєструється, спотворюється, краї зникають і важливі деталі сигналів губляться.

З проблемою пропускної спроможності пов'язаний час наростання. Критичні деталі більш швидких переходів імпульсів губляться, якщо час наростання осцилографа недостатньо швидкий, тому час наростання сучасних осцилографів стає коротшим. Вибираючи новий осцилограф для покупки, переконайтеся, що його час наростання становить менше ніж одна п'ята від найшвидшого часу наростання будь-якого сигналу, який ви збираєтеся вимірювати. Наприклад, щоб правильно виміряти сигнал зі швидкістю фронту 5 нс, виберіть осцилограф з часом наростання не менше 1 нс.

Ще одним елементом, що лежить в основі нових розширених функцій сучасних осцилографів, є скорочення термінів розробки продукту. Тривалий час розробки продукту коштували більше грошей, ніж більш короткий. Час розробки продукту можна скоротити, якщо дизайнери зможуть швидко отримати точну інформацію, необхідну для вирішення проблеми, а потім перейти до наступної. Наприклад, дизайнери продуктів працюють більш продуктивно, коли ми можемо використовувати збір даних у реальному часі та уникнути трудомісткої подальшої обробки даних. Після того, як дані зібрані та проаналізовані для одного завдання, розробники повинні мати можливість швидко переналаштувати осцилограф для наступного завдання, а потім швидко зібрати дані для неї.

Щоб задовольнити цю потребу, деякі виробники випускають прилади "х-в-одному" (де х = шість, сім і т. д.), які можна легко налаштувати за допомогою різних змінних модулів, які дозволяють цим пристроям працювати як осцилографи, логічні аналізатор , аналізатор спектру, вольтметр, лічильник/суматор, аналізатор послідовної шини (аналізатор протоколів), генератор функцій, генератор сигналів довільної форми або аналізатор потужності.

Саме з вищевказаних причин (і деяких інших) ми спостерігаємо поліпшення можливостей осцилографів. Ось деякі з найважливіших розширених можливостей, виявлених у цих нових потужних інструментах:

Вища смуга пропускання. Як згадувалося раніше, осцилографи повинні мати достатню смугу пропускання для точного відображення сигналу, що тестується (зазвичай в п'ять разів перевищує максимальну смугу пропускання сигналу). Деякі сучасні осцилографи вищого класу використовують смугу пропускання діапазоні від 23 до 110 ГГц.

Швидше час наростання: див. обговорення вище. Зауважте, що для правильного тестування логічних пристроїв TTL і CMOS може знадобитися осцилограф з часом наростання від 300 до 400 пс.

Більш висока частота дискретизації (вибірок в секунду, вис/с): вища частота дискретизації збільшує роздільну здатність і забезпечує видимість переривчастих подій. Найкращі результати вимірювань виходять з осцилографами, частота дискретизації яких щонайменше п'ять разів перевищує найвищу частотну складову сигналу, що вимірюється. Деякі заявлені частоти дискретизації, що зустрічаються в новітніх осцилографах високого класу, становлять 500 Гвиб/с, 2 Гвиб/с, 128 Гвиб/с, 256 Гвиб/с на канал.

Збільшена кількість каналів: канали мають бути точними, і їх має бути достатньо в осцилографі. Одним із застосувань цієї розширеної функції є вимірювання різниці амплітуд та фаз між кількома каналами. Увага: кількість каналів, що використовуються, може негативно вплинути на частоту дискретизації (частота дискретизації зменшується в міру додавання більшої кількості каналів). Детальну інформацію про це обмеження можна знайти у посібнику користувача осцилографа.

Пам'ять із глибоким захопленням. Пам'ять із глибоким захопленням дозволяє проводити більш тривалі тести та збирати та аналізувати більше даних під час цих тестів. Ця функція визначається кількістю точок у повному записі сигналу. Чим більша довжина запису, тим краще. Нова можливість режиму пошуку дозволяє легко знаходити тільки події, що цікавлять, що знаходяться в повному записі пам'яті.

Найкраща взаємодія з користувачем: сюди входять більш продуктивні обчислення в реальному часі, які усувають необхідність додаткової постобробки даних (БПФ, інтегрування, диференціювання, журналування, експонента, квадратний корінь тощо), великі сенсорні екрани, що забезпечують кращу видимість. захоплених сигналів, автоматичне налаштування вимірювань, можливість автоматизації вимірювань сигналів, потужна навігація та аналіз сигналів (масштабування та панорамування, відтворення та пауза, позначки, пошук та позначка, розширений пошук) та інші додаткові функції, які скорочують час пошуку правильних відповідей. .

Спеціалізовані тригери: тепер у високоякісні осцилографи включені спеціалізовані тригери, які спрощують виявлення та запуск неідеальних (коротких) та інших спотворених імпульсів.

Вимірювання потужності: забезпечує можливість автоматичного вимірювання розробки таких пристроїв, як імпульсні джерела живлення. Включає якість електроенергії, втрати під час перемикання, гармоніки, зону безпечної експлуатації, модуляції, пульсації, швидкість наростання напруги тощо.

Автоматизоване тестування на відповідність: багато осцилографів дозволяють користувачеві виконувати тестування на відповідність, аналіз джиттера та глазкову діаграму. Цей функціонал включає можливість коректної перевірки працездатності інтерфейсів USB 3.x, PCI Express 3.0, DDR4/LPDDR4 і т. д.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy