Хотя аналоговые осциллографы проще в работе, чем цифровые, им присущи многие недостатки - и громоздкая электронно-лучевая трубка, большие габариты и масса, трудность получения широкой полосы пропускания и невозможность подключения к компьютеру, низкая точность измерений и др.
В связи с этим в последние годы бурное развитие получили цифровые осциллографы, лишенные этих недостатков.
Цифровые осциллографы сегодня выпускает множество фирм. В их числе такие известные, как Tektronix, Agilent, LeСroy, Fluke и др. Однако их продукция все еще относительно дорога и мало доступна для большинства пользователей.
EZ Digital - южно-корейский производитель измерительной техники высокого качества, отличающейся вполне умеренной ценой. Фирма выпускает как аналоговые, так и цифровые осциллографы.
Рассмотрение цифровых осциллографов фирмы EZ-Digital начнем с прибора необычной конструкции - OS-310M (рис. 1). Этот компактный прибор с откидывающейся крышкой-дисплеем занимает мало места на рабочем столе и может легко переноситься. Прибор работает как от сети (через адаптер), так и от комплекта аккумуляторных батарей. С помощью встроенного мультиметра можно проводить обычные измерения параметров электрических сигналов.
Рис. 1. Портативный осциллограф OS-310M с принтером для печати осциллограмм
OS-310M - двухканальный осциллограф с полосой пропускания каждого канала 100 МГц. Для выборки сигналов используется метод случайного изменения положения выборок, что дает эквивалентную частоту выборок 5 выб/c. Встроенный мультиметр имеет дисплей с разрядностью 3-3/4 (4000 значений) и включается при пуске в режиме автоматической настройки осциллографа. К компьютеру или принтеру осциллограф подключается через последовательный порт RS-232C.
Серия цифровых запоминающих осциллографов классической конструкции OS-3***D содержит базовые модели с полосами пропускания тракта вертикального отклонения 20, 40 и 60 МГц. На рис. 2 показан внешний вид осциллографа OS-3020D с полосой исследуемых частот до 20 МГц.
Рис. 2. Внешний вид цифрового запоминающего осциллографа OS-3020D
Приведем основные технические характеристики этого прибора:
- полоса пропускания - 20 МГц;
- количество каналов - 2;
- частота выборки - 20 Мвыб/с;
- входной импеданс - 1 МОм, 20 пФ;
- чувствительность по вертикали - 5 мВ/дел...5 В/дел;
- максимальное входное напряжение - 30 В (DC+AC ампл.), с делителем - 250 В;
- погрешность измерения напряжения - 3...5%;
- усреднение сигнала - до 256 изображений;
- память - на 2 экрана (емкость памяти - 2К слов/канал).
- связь с компьютером - RS-232C;
- потребляемая мощность - 65 ВА;
- габаритные размеры - 320x140x430 мм;
- вес - 8,5 кг
Специальные возможности: полное изображение медленно меняющихся сигналов, линейная и синусоидальная интерполяция изображения, электронная лупа для детального анализа сигнала.
OS-3060D - запоминающий осциллограф той же серии, но с полосой пропускания 60 МГц. Этот прибор является хорошим выбором по соотношению цена/качество/ функциональность. Он имеет следующие технические характеристики:
- количество каналов - 2;
- частота выборки - 20 Мвыб/с;
- входной импеданс - 1 МОм, 20 пФ;
- чувствительность по вертикали - 5 мВ/дел.5 В/дел;
- максимальное входное напряжение - 30 В (DC+AC ампл.);
- погрешность измерения напряжения - 3.5%;
- время нарастания - 5,8 нс;
- длительность развертки - 0,1 мкс/дел.5 с/дел;
- режимы синхронизации - автоматический, нормальный, TV-V, TV-H;
- источник синхронизации - CH1, CH2, EXT, LINE;
- память - 2 осциллограммы;
- емкость памяти - 1000 слов/канал;
- габаритные размеры - 430x140x320 мм;
- вес - 8,5 кг
Серия цифровых осциллографов DS-1*** содержит наиболее продвинутые модели с полосой пропускания 100, 150 и 250 МГц. Внешне они различаются только надписью,
указывающей на тип осциллографа. На рис. 3 показан внешний вид двухканального осциллографа DS-1250 с полосой частот 250 МГц.
Рис. 3. Внешний вид двухканального осциллографа DS-1250 с полосой частот 250 МГц
Приведем характеристики прибора DS-1250:
- полоса пропускания - 250 МГц (-3 дБ);
- входной импеданс - 1 МОм и 20 пФ;
- чувствительность - 2 мВ/дел...5 В/дел (шаг 1-2-5, 12 ступеней);
- погрешность измерения уровня сигналов - 3%;
- разрешающая способность развертки по времени - около 80 пс;
- погрешность развертки - 0,01%;
- время развертки - в эквивалентном режиме: 2 нс/дел...0,1 мкс/дел, в режиме реального времени 0,25 мкс/дел...0,1 с/дел, в режиме самописца 0,2 с/дел...5 с/дел;
- максимальная частота отсчетов - 200 Мвыб/с для одного канала, 100 Мвыб/с на двух каналах одновременно в режиме реального времени, 25 Гвыб/с на двух каналах одновременно в эквивалентном режиме;
- пиковый детектор - захват импульсных помех длительностью до 10 нс;
- память дисплея - 32 кслов/канал;
- усреднение - от 2 до 128 осциллограмм;
- вход синхронизации - AC, DC, НЧ режекторный, ВЧ режекторный;
- дисплей - ЖК с диагональю 5,7 дюйма;
- автоматические измерения - амплитуда (среднее, среднеквадратичное и пиковое значения), частота, длительность переднего и заднего фронтов, период повторения, ширина импульса (положительного, отрицательного), скважность сигнала;
- запись и воспроизведение до 10 изображений и до 10 режимов работы;
- интерфейс (дополнительно) - RS-232C, Centronics, USB;
- печать изображения - через RS-232C или Centronics;
- электропитание - напряжение 90.250 В частотой 48.440 Гц;
- потребляемая мощность - не более 30 Вт;
- размеры - 370x167x338 мм;
- вес - 6 кг
Цифровой осциллограф DS-1250 (рис. 3) - самый широкополосный среди цифровых осциллографов фирмы EZ Digital - 250 МГц. 16битный АЦП этого осциллографа отображает на дисплее до 100 000 точек в секунду. Максимальная частота отсчетов в реальном времени 200 Мвыб/с, а в эквивалентом режиме достигает 25 Мвыб/с. Осциллограф обеспечивает захват и отображение импульсных сигналов и помех с длительностью от 10 нс, автоматические измерения параметров и быстрый анализ Фурье. Обеспечивается сохранение в памяти 10 осциллограмм и 10 произвольных настроек осциллографа. Также в нем имеется режим приостановки HOLD-OFF и режим "накопление -послесвечение". Память 32 кслов/канал позволяет "растягивать" осциллограмму для детального исследования функцией ZOOM.
Осциллограф DS-1250C оснащен цветным дисплеем. Его внешний вид показан на рис. 4. Отличие его от DS-1250 заметно лишь в цветовом оформлении экрана и передней панели. По техническим характеристикам модель практически аналогична DS-1250.
Рис. 4. Внешний вид двухканального осциллографа DS-1250C с полосой частот 250 МГц и цветным дисплеем
Привлекательной возможностью цифровых осциллографов серии DS-1*** является возможность подключения к ним периферийного оборудования. Однако для этого необходимо установить в приборы специальную интерфейсную карту. EZ Digital выпускает два типа карт - одна с последовательным портом RS-232 и параллельным, а другая имеет дополнительно еще и порт USB. Для такой работы нужно и программное обеспечение. Приятно отметить, что на российском рынке предлагаются осциллографы этой серии, укомплектованные картой, кабелями и программным обеспечением.
Для подключения к осциллографам серии DS-1*** периферийных устройств (в т.ч. и ПК) необходимо установить драйверы и программу SoftView, которая есть в комплекте на CD-ROM. Окно программы SoftView представлено на рис. 5. Нетрудно заметить, что на вкладке Scope программа имитирует осциллограф, но с несколько иным видом передней панели - более удобным для наблюдений осциллограмм. Например, осциллограммы даже осциллографов с монохромным дисплеем представляются в цвете, снизу видна панель с результатами всех автоматических измерений (осциллограф позволяет выводить разом только 5 измерений).
Рис. 5. Окно программы SoftView с открытой вкладкой Scope
Из окна программы можно управлять осциллографом. Кроме того, обширные возможности для такого управления есть в позиции меню Control - на рис. 5 это меню открыто и виден обширный список позиций меню с командами управления. Увы, но возможности ввода осциллограмм в компьютер реализованы по минимуму - есть возможность представления осциллограмм в осциллографическом формате файлов *.DSO и в формате монохромных рисунков *.BMP
На вкладке ImageView можно получить изображение экрана осциллографа в том виде, как оно представляется в файле рисунка с расширением *.BMP - рис. 6. Другая вкладка - Notes - позволяет записать текстовый комментарий, который полезно хранить с изображением экрана осциллографа и имеющимися на нем осциллограммами.
Рис. 6. Окно программы SoftView с открытой вкладкой ImageView
Следует отметить, что применение подобных осциллографов требует определенных навыков. Например, неприятным моментом является высокий уровень шума, заметного даже при внутреннем заземлении входов. Для уменьшения видимости шума разработчик рекомендует применять светофильтр и отрегулировать контраст изображения. Однако на рисунках формата *.BMP этот "номер" не проходит и шумы отчетливо видны. Если вход не заземлен, то уровень шумов заметно возрастает из-за различных высокочастотных и импульсных помех, что вполне естественно в широкой полосе частот. Значительно уменьшить шумы удается применением режима усреднения, но его время может достигать нескольких секунд.
При снятии осциллограмм высокочастотных (особенно модулированных) сигналов придется немало повозиться, чтобы получить устойчивое и качественное изображение на экране. Поневоле начинаешь сомневаться в том, такой ли вид имеет сигнал на самом деле! Осциллограф позволяет легко получить спектрограмму сигнала. Однако разрешение спектрограмм невысокое. К примеру, получить спектрограмму АМ-сигнала с частотой 100 кГц и частотой модуляции в 1 кГц практически нереально (боковые полосы сливаются с несущей).
Автор: Владимир Дьяконов (г. Смоленск)
Источник: Ремонт и сервис