Техника измерений
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Бюджетные цифровые запоминающие осциллографыРаспечатать: Бюджетные цифровые запоминающие осциллографы

Бюджетные цифровые запоминающие осциллографы



К цифровым осциллографам от­носятся приборы, не просто имею­щие цифровые средства (напри­мер, микропроцессорное управле­ние или встроенные мультиметры), а осуществляющие цифровое пре­образование аналоговых сигналов, их запоминание в памяти и осу­ществляющие вывод осцилло­грамм сигналов, представленных в цифровой форме [1]. В этом обзо­ре рассматриваются цифровые ос­циллографы с диапазоном частот исследуемых сигналов от 20 до 500 МГц, многие из которых ввиду относительно невысокой стоимос­ти (примерно до 3000$ или до 100 000 руб.) можно отнести к бюджет­ным приборам.

Цифровые осциллографы этого класса характеризуются прежде всего частотой выборок или чис­лом выборок сигналов в единицу времени (Мвыб/с или Гвыб/c). Та­кие приборы делятся на два об­ширных класса:

- приборы с частотой выборки, изменяющейся по случайному за­кону со средней величиной, близ­кой к максимальной частоте ис­следуемых сигналов;

- приборы с высокой неизмен­ной частотой выборки, которая примерно на порядок превышает максимальную частоту исследуе­мого сигнала.

Большинство цифровых осцил­лографов сейчас относятся к первому или к комбинированному типу (для периодических высоко­частотных сигналов используется высокая частота выборки). Лишь осциллографы корпорации Tektronix относятся ко второму и обеспечивают наблюдение сигна­лов в реальном времени, без час­тых срывов в стробоскопический режим, характерный для наиболее высокоскоростных стробоскопиче­ских осциллографов. Все цифро­вые приборы имеют память для хранения осциллограмм и являют­ся, как правило, запоминающими осциллографами. Многие приборы имеют возможность автоматичес­кого измерения ряда (до 20-30) параметров сигналов и обычные для цифровых приборов интер­фейсы: USB, GPIB и RS-232.

Цифровые осциллографы производства Белоруси

Ряд цифровых приборов выпус­кает Минский приборостроитель­ный завод. Двухканальный цифро­вой осциллограф С8-33 (рис. 1) имеет полосу частот от 0 до 20 МГц. Он может работать со ско­ростью выборки 20 Мвыб/с и име­ет объем памяти 4 кбайт/канал. Предусмотрены курсорные изме­рения и возможность подключения к компьютеру через порт RS-232. Прибор имеет экран размером 80x100 мм и массу 8,0 кг

Рис. 1. Аналогово-цифровой осциллограф C8-33

Осциллограф С8-37 (рис. 2) имеет два канала с полосой пропу­скания от 0 до 100 МГц, частоту выборок - 100 Мвыб/сек, объем памяти - 32 кбайт/кан, интерфейс RS-232; экран 15,1 дюйма и массу 6,5 кг. Отличительная особенность этого прибора - применение стандартного SVGA-дисплея от компьютера, что заметно упрости­ло конструкцию осциллографичес- кого блока. Осциллограф имеет и

Рис. 2. Цифровой осциллограф C8-37

стандартную клавиатуру от ком­пьютера и даже графический ма­нипулятор - мышь. Они позволя­ют удобно управлять работой ос­циллографа.

Осциллограф C8-37 регистриру­ет одиночные события с частотой выборки до 100 Мвыб/с на канал и повторяющиеся сигналы - до 10 Гвыб/с. Удобный (как у компью­тера) пользовательский интер­фейс обеспечивает широкий вы­бор аппаратных и программных ус­тановок и предустановок(ампли­тудные и временные масштабы и диапазоны, типы входов и времен­ные масштабы и диапазоны, режи­мы синхронизации, единицы изме­рения, цвета элементов и многое другое). Разнообразные деталь­ные измерения с помощью курсо­ров очень помогают в работе, ре­зультаты постоянно присутствуют в строке статуса. Имеются боль­шие возможности дополнительной математической обработки изме­рительной информации: усредне­ние, сглаживание измеряемых си­гналов, интерполяция между от­счетами, спектральный анализ (прямое и обратное преобразова­ния Фурье).

Более современная модель C8- 40 (рис. 3) представляет собой двухканальный цифровой осцил­лограф с диапазоном частот ис­следуемых сигналов до 200 МГц.

Рис. 3. Цифровой осциллограф C8-40

Осциллограф С8-40 относится к новому поколению цифровых ос­циллографов, которые построены на основе персонального компью­тера (ПК) с архитектурой IBM PC. В такие осциллографы встроена стандартная системная плата пер­сонального компьютера с совре­менным микропроцессором - вплоть до Pentium 4. Прибор реги­стрирует одиночные события с ча­стотой выборки до 200 Мвыб/с на канал и повторяющиеся сигналы с частотой выборки до 10 Гвыб/с.

Осциллограф C8-40 обеспечива­ет управление режимами оциф­ровки, накопления, отображения и математической обработки изме­ряемых сигналов в операционной системе Windows 2000/XP. Боль­шое количество стандартных вы­сокоэффективных программ мо­жет быть легко использовано в та­ком приборе для дополнительной обработки, документирования из­мерительной информации, по­строения графиков и т.д. Осцилло­граф имеет следующие техничес­кие характеристики:

• Полоса частот регистрируемых периодических сигналов до 200 МГц, время нарастания переход­ной характеристики: 3,5 нс.

• Максимальная частота дискре­тизации: 200 МГц.

• Диапазон исследуемых сигна­лов: 0,002...40 В (до 250 В с де­лителем 1:10).

• Число каналов - 2, число разря­дов АЦП - 8, объем памяти на канал - 128 Кбайт.

• Основная погрешность измере­ний: амплитудных параметров - 2%, временных параметров - 1,5%.

• Входной импеданс: 1 МОм/25 пФ.

• Экран: стандартный 15- дюймовый SVGA-монитор.

• Питание: 220 В ± 10%, 50.60 Гц.

• Потребляемая мощность: 250 Вт.

• Габариты блока осциллографа: 408x362x165 мм.

• Масса блока осциллографа: 6,5 кг.

Цифровые осциллографы фирмы Good Will

Ряд цифровых осциллографов выпускает фирма Good Will. Вот

уже несколько лет на российском рынке присутствуют ее цифровые запоминающие осциллографы се­рий GDS 820/840 (рис. 4).

Рис. 4. Внешний вид цифровых запоминающих осциллографов GDS 820/840

Осциллографы этой серии вы­полнены в прямоугольных корпусах и имеют простые органы управле­ния. Благодаря этому на передней панели расположено небольшое число органов управления.

Основные режимы работы ос­циллографов задаются функцио­нальными кнопками,расположен­ными справа от экрана, и индици­руются на нем же. На задней стен­ке приборов GDS 820S/840S рас­положены разъемы портов для подключения компьютера (парал­лельный, последовательный RS- 232 и USB). Осциллограф GDS 820C имеет цветной дисплей, у ос­тальных приборов этой серии ис­пользуется монохромный дисплей.

Эти двухканальные приборы рассчитаны на наблюдение сигна­лов с частотами до 150 (GDS 820) и 250 (GDS 840) МГц. Подробные технические характеристики и воз­можности цифровых запоминаю­щих осциллографов GDS 820/840 представлены в табл. 1.

Выпускаются также 100 МГц ци­фровые запоминающие осцилло­графы GDS830 с частотой выборки в реальном масштабе времени 100 Мвыб/c. Приборы имеют высо­кую точность развертки - 0,01%, автоматический выбор синхрони­зации, 15 предустановок режимов работы, меню режимов, высокое разрешение экрана (480x640 то­чек), меню настройки ЭЛТ, интер­фейсы LPT и RS-232 для работы с персональным компьютером.

Цифровые осциллографы фирмы TEKTRONIX

Корпорация Tektronix издавна занимает лидирующее место в

разработке электронных осцилло­графов высокого класса. В по­следние годы это, прежде всего, цифровые осциллографы, работа­ющие в реальном масштабе вре­мени и стробоскопические осцил­лографы. Корпорация Tektronix за­нимает около половины рынка та­ких приборов. Рассмотрим основ­ные типы цифровых осциллогра­фов, предлагаемых на нашем рос­сийском рынке.

Осциллографы фирмы Tektronix можно сразу узнать по их харак­терному прямоугольному корпусу и строгому стилю - рис. 5. Экран занимает значительную часть пло­щади передней панели и позволя­ет отображать осциллограммы и результаты измерений. У многих

Рис. 5. "Бюджетный" двухканальный цифровой осциллограф TDS-1012 фирмы Tektronix с монохромным дисплеем

моделей осциллографов этой ком­пании экран цветной. Цифровых надписей на передней панели практически нет - все, что необ­ходимо, отражается на экране ос­циллографа.

Цифровые осциллографы серии TDS-1000 единственные, которые можно действительно отнести к "бюджетным". Приборы с полосой 60 МГц имеют стоимость около 1000$. Более дорогими, но тоже достаточно доступными являются осциллографы серии цифровых запоминающих осциллографов TPS2012/2014/2024, которая выполнена в традиционном для Tektronix оформлении. Приборы выполнены в строгих прямоуголь­ных "тонких" корпусах - рис. 6.

Рис. 6. Цифровой 4-канальный осциллограф TDS-2024 фирмы Tektronix с цветным дисплеем


Таблица 1. Технические характеристики цифровых запоминающих

осциллографов GDS 820/840

Характеристики

Параметры

820 серия

840 серия

Полоса пропускания (-3 дБ)

0...150 МГц

0.250 МГц

Коэф. отклонения (Коткл.)

2 мВ/дел.5 В/дел (шаг 1-2-5)

Погрешность установки Коткл.

±3%

Канал вертикального

Время нарастания

<2,3 нс

<1,4 нс

отклонения

Входной импеданс

1 МОм (±2%)/22 пФ

Макс. входное напряжение

300 В (DC+AC пиковое, до 1 кГц)

Режимы работы

Канал 1, канал 2, канал 1 (2) инвертированный,канал 1 и 2

Математика

Кан. 1 + Кан. 2; Кан. 1 - Кан. 2; БПФ

Канал

горизонтального отклонения

Коэф. развертки (Кразв.)

1 нс/дел.10 с/дел (шаг 1-2-5)

Погрешность установки Кразв.

±0,01%

Режимы работы

Основной, окно, ZOOM окна, самописец, X-Y

Источники синхросигнала

Канал 1, канал 2, сеть, внешний

Режимы запуска развертки

Автоколебательный, ждущий, однократный, ТВ (NTSC, PAL/SECAM), пред- (20 дел.) и послезапуск (1000 дел), по времени (100 нс.1,3 мс), по событию (2.6500), по уровню (ТТЛ, ЭСЛ, ±20 В), по фронту, по длительности импульса (20 нс.10 с)

Синхронизация

Фильтры синхронизации

ФНЧ, ФВЧ, фильтр шума, связь АС, связь DС

Внешняя синхронизация

Чувствительность: Чувствительность: 50 мВ (0.30 МГц), 50 мВ (0.30 МГц), 100 мВ 100 мВ (30.150 МГц) (30.150 МГц) 150 мВ

(150. 250 МГц)

Вход внешней синхронизации

1 МОм (±2%)/22 пФ

Разрешение по вертикали

8 бит

Частота дискретизации

До 100 МГц на канал

Аналого-цифровое преобразование

Эквив. частота дискретизации

До 25 ГГц на канал

Длина записи

125 кбайт на канал

Пиковый детектор

10 нс

Режимы работы

Выборка, детектор (>10 нс); усреднение (2.256), накопление, выбор длины записи (0,5.125 К)

Курсорные измерения Функции

AU; AT; 1/AT

Автоматические

Функции по вертикали

U пик-пик; U; U ср. кв.; U0; -U; +U; U макс.; U мин.

измерения

Функции по горизонтали

F; T; t нарастания; t среза; +т; -т; коэф. заполнения

Разрешение

6 разрядов

Частотомер

Диапазон измерений

10 Гц...150 МГц 10 Гц...250 МГц

Погрешность измерения

±2%

ЖК дисплей

8x12 дел (разрешение 320x240)

Общие данные

Напряжение питания

100.240 В, 48.63 Гц (автовыбор)

Габаритные размеры

254x142x310 мм

Масса

4,1 кг

полнена в традиционном для Tektronix оформлении. Приборы выполнены в строгих прямоуголь­ных "тонких" корпусах - рис. 6.

Основные характеристики при­боров TPS2012/2014/2024:

• Полоса частот: 100 МГц и 200 МГц.

• Скорость выборки: 2 Гв/с.

• Число каналов: 2 или 4 изолиро­ванных канала и 1 канал запуска.

• Автоматические измерения: 11 параметров.

• Порт для подключения к ПК: RS- 232.

• Запись осциллограмм: на флэш- память.

• Дополнительные функции: быст­рое преобразование Фурье (FFT).

• Питание: от NiCd батарей (2 ком­плекта) или сетевого адаптера.

• Время непрерывной работы от батареи: до 4/8 часов.

Серия осциллографов Tektronix THS700 - это портативные прибо­ры с возможностью питания от ба­тарей. Эти приборы очень удобны при выездных ремонтных работах. Выпускаются следующие типы ос­циллографов: THS730A, THS720A, THS720P. Внешний вид прибора THS730A представлен на рис. 7.

Рис. 7. Внешний вид портативного осциллографа THS370A

Основные характеристики ос­циллографа THS370A следующие:

• Полоса частот: до 200 МГц.

• Скорость выборки: до 1 Гвыб/с на канал.

• Число каналов: два канала с ци­фровыми фильтрами для интер­поляции.

• Автоматические измерения: 21 параметр.

• Порт для подключения к ПК: RS-232.

• Питание: от NiCd батарей или сетевого адаптера.

• Время автономной работы: 2 часа.

Таблица 2. Характеристики осциллографов Tektronix

Модель

Параметры

THS700

TDS1000

TDS2000

TPS2000

TDS3000B

Каналы

2

2

2 или 4

2 или 4

2 или 4

Полоса частоты (макс.)

от 100 до 200 МГц

от 60 до 100 МГц

от 60 до 200 МГц

100 или 200 МГц

от 100 до 500 МГц

Время нарастания

от 3,5 до 1,75 нс

от 5,83 до 3,5 нс

от 5,83 до 1,75 нс

от 3,6 до 1,75 нс

от 3,5 до 700 пс

Максимальная частота дискретизации в реальном времени

от 500 Мвыб/с до 1 Гвыб/с

1 Гвыб/с

2 Гвыб/с

1 или 2 Гвыб/с

от 1,25 до 5 Гвыб/с

Тип осциллографа

DSO

DSO

DSO

DSO

DPO

Максимальная длина записи (в т.ч. опционально)

2,5 кбайт

2,5 кбайт

2,5 кбайт

2,5 кбайт

10 кбайт

Типы синхронизации

Фронт, импульс, ви­део, внешняя, мотор

Фронт, видео, импульс

Фронт, видео, импульс

Фронт, видео, импульс

Фронт, видео, логич. состояния

Специальные возможности Анализ силовых цепей

БПФ

БПФ

БПФ

Видео

Другие особенности

Портативный, батарейное питание

Вход внешней синхронизации, меню

автоустановки, проверка пробников, автоизмерения

Вход внешней синхронизации, меню

автоустановки, проверка пробников, автоизмерения

Изолированный вход внешней синхронизации, автоизмерения, частотомер, батарейное питание

Портативный (3,2 кг) батарейное питание

• Только для THS720P: расширен­ные средства запуска, измере­ние до 31 гармоники сигналов с частотой от 30 до 450 Гц; изме­рение мощности, статистика, пробник: для высоких напряже­ний до 1 кВ.

Таблица со сравнительными па­раметрами "бюджетных" осцилло­графов Tektronix представлена в табл. 2. Для сравнения в таблице приведены характеристики и при­боров серии 3000 В (осциллогра­фы с цифровым люминофором). К бюджетным эти приборы, отнести уже нельзя из-за их высокой стои­мости.

Цифровые осциллографы фирмы RIGOL

Известным производителем ци­фровых осциллографов является также фирма RIGOL. На россий­ском рынке представлена серия осциллографов DC 5000

Рис. 8. Внешний вид цифрового запоминающего осциллографа фирмы

RIGOL

CA/C/MA/M, насчитывающая 15 моделей. Внешний вид одной из моделей показан на рис. 8.

Характеристики наиболее рас­пространенных моделей цифровых осциллографов фирмы RIGOL представлены в табл. 3. Приборы выпускаются с частотами верти­кального отклонения от 25 до 200 МГц и коэффициентами отклоне­ния от 2 мВ/дел до 25 В/дел. Раз­вертка от 2 нс/дел до 50 с/дел. Входной импеданс 1 МОм/13 пФ в моделях с частотами до 100 МГц, у более высокочастотных осцилло­графов - 50 Ом. У последних эк­вивалентная частота дискретиза­ции доходит до 50 ГГц.

Цифровые осциллографы Agilent

Фирма Agilent Technologies - крупный производитель высокока­чественных (их называют High End) осциллографов. На российском рынке эта фирма представлена по­ка слабо ввиду высокой стоимости ее продукции.

Тем не менее, в последнее вре­мя Agilent Technologies реализует программу выпуска относительно дешевых осциллографов. Серия Agilent 54600 - это цифровые за­поминающие осциллографы с цветными дисплеями и диапазо­ном верхних частот от 50 до 500 МГц. Приборы способны отобра­жать до 100 000 кривых в секунду при 256 уровнях интенсивности. Число каналов - 2 или 4, но у не­которых приборов может быть рас­ширено еще на 16 каналов. Часто­ты стробирования от 200 Мвыб/c до 2 Гвыб/c. Стоимость этих при­боров от 2800$ до 11000$.

Новая серия Agilent 3000 - это осциллографы низшего ценового диапазона: от чуть ниже 1000$ - для прибора с полосой частот до 60 МГц и 1895$ - для осциллогра­фа с полосой частот до 200 МГц. Внешний вид цифрового (60 МГц) осциллографа Agilent 3062 этой се­рии показан на рис. 9. Частота вы­борок у приборов этого типа - 1 Гвыб/c, предусмотрено автомати-

Рис. 9. Внешний вид цифрового осциллографа Agilent 3062

ческое измерение 20 параметров и задание 4 математических функ­ций, включая быстрое преобразо­вание Фурье. Возможны обычные для цифровых приборов интерфей­сы: USB, GPIB и RS-232. На рис. 9 хорошо видна работа "лупы време­
ни" - выделенный на верхней ос­циллограмме участок просматри­вается на нижней осциллограмме в увеличенном масштабе. Это лишь одна из многих возможностей, ре­ализованных в этих аппаратах.

Таблица 3. Характеристики основных моделей цифровых осциллографов фирмы RIGOL

Характеристики

Параметры

DS5202CA

DS5152CA/ MA/C/M

DS5102CA/ MA/C/M

DS5002M/M A/C/M

DS5042M

DS5022M

Полоса пропускания (-3 дБ)

200 МГц

150 МГц

100 МГц

60 МГц

40 МГц

25 МГц

Ограничение полосы пропускания до 20 МГц

Коэффициент отклонения (Коткл.)

2 мВ/дел.5 В/дел (шаг 1-2-5), плавная регулировка

Погрешность установки Коткл.

±3% (±4% при

2.5 мВ/дел)

Канал вертикального отклонения

Время нарастания

<1,8 нс

<2,3 нс

<3,5 нс

<5,8 нс

<8,7 нс

<14 нс

Входной импеданс

1 МОм (±2%

>)/(13±2) пФ

50 Ом (±2%) в моделях DS5202/5152

Максимальное входное

400 В при 1 МОм и пробнике х 10

напряжение

5 В при 50 Ом

Канал горизонтального отклонения

Коэффициент развертки (Кразв.)

1 нс.50 с/дел (шаг 1-2-5)

Погрешность установки Кразв.

±0,01%

Источники синхросигнала

Канал 1 (2), сеть, внешний, внешний 1:5

Режимы запуска развертки

Автоколебательный, ждущий, ТВ (NTSC, PAL/SECAM)

Синхронизация

Вид связи входа синхронизации и фильтры

Открытый, закрытый, ФНЧ, ФВЧ

Внешняя синхронизация (1:1)

Чувствительность: 200 мВ

Уровень: ±1,6 В

Разрешение по вертикали

8 бит

Аналого-цифровое

Частота дискретизации

250 МГц (С/М); 1 ГГц (СА/МА); эквив. 50 ГГц

преобразование

Объем памяти

4 кбайт на канал

Интерполяция

(sin х)/х

Курсорные измерения

Ручной режим

AU; АТ; 1/АТ

Автоматические

По вертикали

Пик-пик, амплитуда, максимальное, минимальное, "высокий" и "низкий" уровни, среднее, среднеквадратическое, выбросы на вершине и в паузе

измерения

По горизонтали

Частота, период (время нарастания и спада), +/- ширина импульса, +/- скважность,

задержка

Интерфейс

Возможна установка коммуникационного модуля с интерфейсами RS-232 и КОП

Дополнительные возможности

Математика

Функции сложения, вычитания, умножения, деления, БПФ

Документирование результатов

Возможность сохранения 10 осциллограмм и 10 профилей настроек

ЖК-дисплей

Диагональ 145 мм (разрешение 320x240)

Общие данные

Питание

100.240 В (±10%), 50 Гц

Габаритные размеры

288x350x145 мм

Масса

4,5 кг

В целом можно сделать вывод о том,что в ценовом диапазоне от 1000 до 3000$ сейчас можно при­обрести вполне современный ци­фровой запоминающий осцилло­граф с полосой частот исследуе­мых сигналов от 60 до 300-500 МГц. Большинство ведущих фирм создало серию "бюджетных" ос­циллографов, которые находят широкое применение в службах ремонта и сервиса сложной быто­вой и промышленной аппаратуры, в научных организациях и в систе­ме образования.

Литература

1. Дьяконов В. П. Современная осциллография и осциллографы. Библиотека инженера. М.: СОЛОН- Пресс, 2005.

Автор: Владимир Дьяконов (г. Смоленск)


Дата публикации: 03.08.2012
Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.


Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics