Oscyloskopy. O czym warto wiedzieć przed zakupem

Oscyloskopy. O czym warto wiedzieć przed zakupem
Pobierz PDF Download icon

Mikrobiolodzy do podglądania tego, co dzieje się na poziomie komórek organizmów używają mikroskopów. Dla elektronika takim mikroskopem jest oscyloskop. Dzięki niemu inżynier potrafi zdiagnozować przyczynę wadliwego działania układu i sprawdzić to, co żadnym innym przyrządem nie jest możliwe. Jest narzędziem codziennej pracy i jako taki powinien spełniać określone wymagania.

54 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 8/2009 wybór konstruktora Oscyloskop ? obok multimetru i generato- ra podstawowy przyrząd każdego elektronika, konstruktora. Bez niego trudno wyobrazić sobie uruchamianie i naprawy sprzętu elek- tronicznego. Oscyloskop jest bez wątpienia najbardziej uniwersalnym przyrządem po- miarowym stosowanym w elektronice. Jeszcze w  latach 80. XX w  oscyloskopy były prawie nie do zdobycia. Do ich zakupu Oscyloskopy O czym warto wiedzieć przed zakupem Mikrobiolodzy do podglądania tego, co dzieje się na poziomie komórek organizmów używają mikroskopów. Dla elektronika takim mikroskopem jest oscyloskop. Dzięki niemu inżynier potra? zdiagnozować przyczynę wadliwego działania układu i  sprawdzić to, co żadnym innym przyrządem nie jest możliwe. Jest narzędziem codziennej pracy i  jako taki powinien spełniać określone wymagania. zniechęcała tak cena, jak i praktycznie nieist- niejąca sieć dystrybucji. Dziś cena pozostaje nadal jedną z głównych barier przy zakupie oscyloskopu. Wystarczy spojrzeć na statystyki sprzedaży różnych marek i różnych dostaw- ców. Okazuje się, że najchętniej są kupowane modele najtańsze. Trudno się dziwić takiej strategii zakupów, ma ona jakieś uzasadnie- nie ekonomiczne, jednak nierozważna próba zaoszczędzenia ?kilku? złotych często kończy się koniecznością nabycia w  krótkim cza- sie wyższego modelu oscyloskopu, a  więc również wydaniem dodatkowych pieniędzy. Oscyloskop jest przyrządem na tyle drogim, że decyzja o jego zakupie nigdy nie powinna zapadać pod wpływem jednej przypadkowo dostrzeżonej ulotki reklamowej. Wybór marki i typu powinien być poprzedzony gruntowną analizą potrzeb. Niemniej jednak, prawdopo- dobnie zawsze wystąpi problem pogodzenia funkcjonalności oscyloskopu z jego ceną. Pa- miętajmy, że cena nie zawsze jest obiektyw- nym miernikiem przydatności przyrządu, szczególnie dotyczy to sprzętu markowego, w którym już sama marka ma pewną wartość. Paradoksalnym utrudnieniem w  po- dejmowaniu decyzji o  zakupie jest kwestia Fot. www.honeysucklecreek.net 55ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 8/2009 O czym warto wiedzieć przed zakupem oscyloskopu zmniejszających się cen oscyloskopów. Dość powszechny jest strach wśród kupujących, że wkrótce po zakupie danego oscyloskopu jego cena może spaść, albo w tej samej kwo- cie będzie można kupić przyrząd o lepszych parametrach. No tak... może tak być, ale w ten sposób nigdy nic nie kupimy. Gdy już pomimo wątpliwości zapada decyzja o kup- nie, to pozostaje odpowiedzieć na pytanie ? co kupić? Niżej spróbujemy Czytelnikom coś w  tej kwestii doradzić, przyjmując założe- nie, że nie będą nas interesowały przyrządy z najwyższych półek. Analog czy cyfra, a może mix? Analog? Jak to? W  epoce ucyfrawiania wszystkiego, co się da? U  części Czytelni- ków powyższe pytanie wywołało zapewne zdziwienie i  sądzą, że jest to propozycja wykonania kroku do tyłu, ale... Nie wszyscy elektronicy zajmują się układami cyfrowymi i systemami mikroprocesorowymi. Na przy- kład dla konstruktorów i serwisantów sprzę- tu telewizyjnego oscyloskop analogowy na- dal w wielu przypadkach będzie przyrządem co najmniej takim samym, jak nie lepszym niż oscyloskop cyfrowy. Decyduje o tym spo- sób wyświetlania obrazu w klasycznej lam- pie oscyloskopowej. Zróżnicowany stopień intensywności przebiegu wyświetlanego na ekranie niesie dodatkową informację o  ba- danym sygnale. Doświadczeni elektronicy potrafią ją odpowiednio zinterpretować. Na rys.  1a i  1b przedstawiono porównanie oscylogramów tego samego przebiegu zmie- rzonych oscyloskopem analogowym i  kla- sycznym oscyloskopem cyfrowym. Jak widać różnica jest dość znaczna. Najprostsze modele oscyloskopów ana- logowych o paśmie od kilku do ok. 25 MHz są dostępne w większości sklepów specjali- stycznych w cenie kilkuset złotych. Dla tych, którzy dysponują naprawdę dużymi sumami rozwiązaniem mogą być oscyloskopy DPO (Digital Phosphor Oscillo- scope). Jest to jednak sprzęt z najwyższych półek cenowych, produkowany na razie tyl- ko przez najbardziej liczące się na tym rynku firmy. Akronim DPO jest lansowany przez Tektronixa, pozostali producenci mają wła- sne określenia oscyloskopów o  podobnych właściwościach. Cechą odróżniającą oscy- loskopy DPO od klasycznych jest możliwość wyświetlania przebiegów z modulacją jasno- ści oscylogramu, a więc w sposób zbliżony do lampy oscyloskopowej (rys. 1c). Alternatywą dla przyrządów analogo- wych mogą być przyrządy analogowo-cyfro- we. Zastosowano w nich rozwiązania znane z przyrządów cyfrowych. Sygnał wejściowy jest próbkowany w  przetworniku A/C, ale sam oscylogram powstaje w klasycznej lam- pie oscyloskopowej, nie na wyświetlaczu TFT. Dzięki cyfrowej obróbce sygnałów moż- liwa jest realizacja analizy widmowej, która w klasycznych oscyloskopach analogowych była nieosiągalna. Cena takich oscylosko- pów zależy głównie od parametrów zarówno części analogowej (pasmo analogowe), jak i cyfrowej (częstotliwość próbkowania) ? jest porównywalna z oscyloskopami cyfrowymi. Przykładem oscyloskopów analogowo-cyfro- wych mogą być: 60-megahercowy OS-3060D firmy EZ Digital (fot. 2) lub HM1508 firmy Hameg (fot. 3). Oba dostępne u polskich dys- trybutorów. Marka czy no name Określenie pewnej grupy przyrządów mianem ?no name? może być mocno krzyw- dzące dla ich producentów. Niestety wielu użytkowników tak właśnie traktuje sprzęt klasy co najwyżej średniej, najczęściej pro- dukcji chińskiej. Na przyrządy markowe użytkownicy dostają najczęściej lepsze wa- runki gwarancyjne i  wsparcie techniczne. Rys. 1. Oscylogramy sygnału wideo wykonane oscyloskopem a) analogowym, b) cyfrowym, c) cyfrowym DPO c) b) a) Fot. 2. Oscyloskop analogowo-cyfrowy OS-3060D firmy EZ Digital Fot. 3. Oscyloskop analogowo-cyfrowy HM1508 firmy Hameg 56 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 8/2009 wybór konstruktora Na ogół przyrządy takie mają lepsze para- metry techniczne, można oczekiwać bardzo dobrej powtarzalności pomiarów. Można powiedzieć, że jednym z  kryteriów pomię- dzy sprzętem markowym a  no name jest bariera możliwości technicznych. Pewnych pomiarów po prostu nie da się wykonać przy pomocy tanich, stosunkowo prostych oscy- loskopów, a odpowiednie do tego przyrządy powstają wyłącznie u  producentów dyspo- nujących dużym zapleczem techniczno-fi- nansowym. Dopóki jednak na rynku istnieje zapotrzebowanie na wyroby tańsze, dopóty będą one produkowane i sprzedawane. Bariery techniczne nie są czynnikiem stałym. Producenci obserwują się wzajem- nie, i wszystkie nowinki konkurencji starają się natychmiast zastosować u siebie, co naj- mniej w takiej samej, jak nie udoskonalonej wersji. Najczęściej, aby obejść ewentualne problemy z  patentami i  licencjami, nowe rozwiązania są reklamowane pod inną na- zwą. O  tym, że słabsi stale gonią mocniej- szych świadczy na przykład dość systema- tycznie zwiększająca się częstotliwość prób- kowania w  oscyloskopach cyfrowych. Jesz- cze nie tak dawno nie była ona większa od 400 MSa/s, dzisiaj standardem jest 1 GSa/s, ale już w oscyloskopach średniej klasy coraz częściej można znaleźć modele z  częstotli- wością próbkowania równą 2  GSa/s. Przy- kładem może być przedstawiony na fot.  4 oscyloskop UT2062C o paśmie analogowym 60 MHz i częstotliwości próbkowania 1 GSa/s (przy wykorzystywaniu jednego kanału).Ko- lejnym progiem będzie zapewne zagwaran- towanie takiej częstotliwości dla wszystkich jednocześnie używanych kanałów. Na razie można na to liczyć tylko w droższych oscy- loskopach. No tak, słabsi gonią mocniejszych, ale mocniejsi też nie stoją w  miejscu. Czy to oznacza, że rynek podzieli się na renomo- wanych producentów przyrządów Hi-Tech i  tych, których umownie nazwaliśmy no name, produkujących przyrządy klasy śred- niej? Chyba nie, ponieważ sprzedaż przy- rządów klasy średniej stanowi liczący się procent całkowitego zysku firm, nawet tych największych. Oscyloskop czy przystawka do komputera, a może handyscope? W  dawnych czasach, gdy oscyloskopy były wyłączenie przyrządami lampowymi, z  wszelkimi klasyfikacjami w  zasadzie nie było problemu. Wszystkie można było okre- ślić współczesnym mianem ? desktop. Dzi- siaj sprawa nie jest tak prosta, gdyż mamy do czynienia z przyrządami dość znacznie róż- niącymi się konstrukcją, które w mniejszym lub większym stopniu mieszczą się w klasie oscyloskopów. Są to: klasyczne oscyloskopy biurkowe (desktop), przystawki oscylosko- powe do komputerów, małe, przenośne oscy- loskopy typu handyscope. Oscyloskopami można również nazwać specjalizowane karty przetworników pomiarowych A/C, które po zainstalowaniu w komputerze przekształca- ją go w wysokiej klasy oscyloskop, różniący się od swojego biurkowego pierwowzoru brakiem mechanicznych elementów regula- cyjnych. Każda z  wymienionych wyżej grup ma tyluż zwolenników, ilu przeciwników, co wynika najczęściej z  przyzwyczajeń na- bytych podczas użytkowania posiadanego oscyloskopu. Jak wiadomo przyzwyczaić można się do wszystkiego, ale przed de- cyzją o  zakupie nowego przyrządu warto przekonać się o  ewentualnych korzyściach, jakie mogą wiązać się ze zmianą rodzaju oscyloskopu. Ideałem by było, gdyby przed zakupem istniała możliwość samodzielnego wypróbowania w  praktycznym działaniu przynajmniej tych modeli, których kupno jest rozważane. Pamiętajmy, że oscyloskop będzie przyrządem używanym przez wiele lat i w tym czasie nawet najdrobniejsze jego niedoskonałości, nie mówiąc wręcz o niedo- róbkach, staną się powodem ciągłych frustra- cji. Ich przyczyny mogą być bardzo różne, od niewygodnych rozwiązań ergonomicznych do ewidentnych błędów firmeware?u  (ten przynajmniej prawdopodobnie można bę- dzie wyeliminować dzięki aktualizacji opro- gramowania). Przykłady elementów, na któ- re warto zwrócić uwagę będą wymienione w dalszej części artykułu. Oscyloskopy w  postaci przystawek do PC-ta, są często nazywane krótko oscylosko- pami USB, a  to z  uwagi na interfejs, przez który przystawka komunikuje się z kompute- rem. Są to na ogół najprostsze wersje oscy- loskopów cyfrowych, o stosunkowo niewiel- kim paśmie analogowym i  małej częstotli- wości próbkowania. Na fot. 5 przedstawiono bardzo ciekawy model takiego oscyloskopu. Jest to PCSGU250 firmy Velleman. Atrakcyj- ność tego przyrządu polega na tym, że łączy on w  sobie funkcję oscyloskopu cyfrowego i  generatora arbitralnego, co jest rozwiąza- niem niespotykanym w klasycznych oscylo- skopach. Oscyloskop USB zajmuje na ogół mniej miejsca na biurku niż oscyloskop stacjo- narny, lecz ergonomiczne zestawienie sta- nowiska pomiarowego może być jednak utrudnione ze względu ograniczoną długość kabla USB. Zauważmy jednak obiektywnie, że problem długości kabelka USB wystąpi również podczas współpracy oscyloskopu stacjonarnego z  komputerem. Wadą oscylo- skopów ? przystawek jest również ich obsłu- ga wyłączenie przy użyciu myszki. Oprogra- mowanie takich oscyloskopów nie zawsze przewiduje stosowanie ?gorących? kluczy, nie wspominając o  możliwości ich definio- wania przez użytkownika. Według subiektywnej oceny autora po- zycja oscyloskopów stacjonarnych (klasycz- nych) jest absolutnie niezagrożona. Oferują na ogół najlepsze parametry techniczne i  największy komfort pracy. Możliwość współpracy z komputerem, a taką mamy za- Fot. 5. Oscyloskop USB PCSUGU250 firmy Velleman Fot. 4. Oscyloskop UT2062C firmy UNI-TFot. 4. Oscyloskop UT2062C firmy UNI-T 57ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 8/2009 O czym warto wiedzieć przed zakupem oscyloskopu zwyczaj, pozwala pracować w razie potrzeby na dużym ekranie. Wykorzystuje się wów- czas monitor komputera, a wirtualny panel oscyloskopu jest tworzony w  specjalnym oprogramowaniu uruchamianym na kom- puterze. Droższe modele oscyloskopów są wyposażane w wewnętrzną kartę SVGA lub XVGA z wyjściem monitorowym. Do takich oscyloskopów monitor można dołączać bez- pośrednio. Wykorzystując oscyloskop stacjonarny w autonomicznym trybie pracy inżynier nie musi angażować do pomiarów komputera, na którym w  tym samym czasie może być uruchomione inne oprogramowanie, np. środowisko IDE wykorzystywane podczas projektowania jakiegoś systemu mikropro- cesorowego. Wielozadaniowość systemów operacyjnych stosowanych w  komputerach PC pozwala wprawdzie na pracę z kilkoma równolegle uruchomionymi programami, ale konieczność ich przełączania może być na dłuższą metę męcząca. Oscyloskopy stacjonarne oferują na ogół najlepsze parametry techniczne i funkcjonal- ne, ale niestety są najdroższe. Te z górnych półek są wręcz poza zasięgiem finansowym nawet średnich firm. Oscyloskopy biurkowe mimo niewiel- kich rozmiarów raczej nie nadają się do pracy w warunkach terenowych. Do takich zastoso- wań przeznaczone są z założenia oscyloskopy ręczne (handyscopy). Z uwagi na dużą mobil- ność są one wykorzystywane głównie przez serwisantów sprzętu elektronicznego lub in- żynierów obsługujących przemysłowe linie produkcyjne. W  tej grupie można znaleźć oscyloskopy o bardzo zróżnicowanych para- metrach. Najdroższe z  nich mają parametry zbliżone do zaawansowanych modeli sprzętu stacjonarnego, są wyposażone w  duże wy- świetlacze TFT, mają szerokie pasmo analo- gowe i dużą częstotliwość próbkowania (patrz np. oferta Fluke?a), ale są też tanie modele o bardzo prostej budowie, wyposażone w wy- świetlacz graficzny o rozdzielczości 128×64 punkty. Przykładem takiego handyskopu jest HPS10SE Vellemana (fot. 6). Pokrewną do oscyloskopów grupą przy- rządów pomiarowych są skopometry. Łączą one funkcje typowych multimetrów cyfro- wych z  oscyloskopami. Najprostsze z  nich są montowane w  obudowach charaktery- stycznych dla multimetrów i  właściwie są to mierniki uniwersalne mające możliwość graficznej prezentacji wyników. Bardziej złożone modele przypominają już typowe handyskopy. Ich parametry techniczne są porównywalne z  oscyloskopami cyfrowymi średniej klasy. Przykładem takiego skopo- metru jest DSO1060 firmy Hantek (fot.  7). Zawarty w  nim 2-kanałowy oscyloskop ma pasmo analogowe 60  MHz, częstotliwość próbkowania jest równa 150 MSa/s, a rekord może pomieścić 32 k próbek. Handyskopy są chętnie wykorzystywane w serwisach samochodowych i branży elek- trotechnicznej. Wybierając model przyrządu należy w takim przypadku upewnić się, jaka jest dopuszczalna wartość napięcia dopro- wadzanego do wejścia pomiarowego. Może się bowiem zdarzyć, że przepięcia występu- jące na elementach indukcyjnych przekroczą ten parametr. Szczególnie niebezpieczne są zakłócenia impulsowe, których oscyloskop nawet nie będzie w stanie wyświetlić, a któ- re mogą poważnie uszkodzić oscyloskop. Warto również sprawdzić, czy oferowana szybkość próbkowania będzie wystarczają- ca do potrzeb. Nie należy przy tym popadać w zachwyt, gdy okaże się, że oscyloskop ma częstotliwość próbkowania 25 GSa/s..., ale w trybie ekwiwalentnym. Ten parametr bę- dzie zupełnie niemiarodajny, jeśli będziemy mierzyć przebiegi nieokresowe, w szczegól- ności przypadkowe zakłócenia impulsowe (glitch). W  pomiarach, np. urządzeń auto- matyki przemysłowej będzie to sytuacja na porządku dziennym. Solo czy w duecie Sentyment do urządzeń analogowych pozostaje u  każdego elektronika w  co naj- mniej średnim wieku. Od techniki cyfrowej jednak nie uciekniemy. Należy wręcz spo- dziewać się że, wraz z udoskonaleniem tech- niki wytwarzania elementów elektronicz- nych, będą również opracowywane coraz lepsze techniki i  algorytmy przetwarzania sygnałów analogowych. W urządzeniach bę- dziemy mieli zatem do czynienia z sygnała- mi stricte analogowymi i stricte cyfrowymi. Pytanie więc, czy do obserwowania takich sygnałów będzie się nadawał oscyloskop, czy trzeba szukać innych specjalizowanych przyrządów. W ogólnym przypadku przebieg cyfrowy jest również przebiegiem analogowym, tzn. ma amplitudę, charakteryzuje się niezerowy- mi czasami narastania i opadania zboczy itp. Jeśli więc będą nas te parametry interesowały (a będą), to nie unikniemy konieczności uży- cia klasycznego oscyloskopu. Jeśli będzie to zwykły oscyloskop, to odczytanie ?cyfrowej? treści oscylogramu będzie bardzo utrudnio- ne, jeśli w ogóle możliwe. Rozwiązania tego problemu są dwa. W pierwszym, do zestawu pomiarowego konieczne będzie dołącze- Fot. 6. Handyskop HPS10SE firmy Velleman Fot. 6. Handyskop HPS10SE firmy Fot. 7. Skopometr DSO1060 firmy Hantek Fot. 8. Oscyloskop MSO6034A firmy Agilent Technologies 58 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 8/2009 wybór konstruktora nie jeszcze jednego przyrządu ? analizatora stanów logicznych. Przyrząd taki umożliwi dokładną analizę przebiegów na wielobito- wych magistralach cyfrowych z  zastosowa- niem zaawansowanych trybów wyzwalania. Nie umożliwia jednak pomiarów wspomnia- nych wyżej parametrów analogowych, no i kosztuje tyle, co dobry oscyloskop. Analiza- tory stanów logicznych to temat na odrębny artykuł i tu nie będziemy go poruszać. Drugim rozwiązaniem będzie zakup oscyloskopu sygnałów mieszanych, tzw. MSO ? Mixed Signal Oscilloscope (fot.  8). Trzeba mieć jednak świadomość, że są to przyrządy o  najbardziej skomplikowanej budowie ze wszystkich aktualnie oferowa- nych typów oscyloskopów, co ma wpływ na cenę zakupu. Jak można przypuszczać, są to przyrządy bardzo drogie. Wysoka cena jest jednak uzasadniona nie tylko ich doskonały- mi parametrami technicznymi, ale również połączeniem de facto dwóch przyrządów w jednym (oscyloskopu i analizatora stanów logicznych). Oscyloskopy MSO mają typowe wejścia analogowe (gniazda BNC) oraz specjalne gniazdo przeznaczone dla adaptera wie- lokanałowej sondy logicznej. Najdroższe modele są wyposażone w duży wyświetlacz XVGA lub WSVGA, na którym w komforto- wych warunkach można jednocześnie ob- serwować przebiegi analogowe i  cyfrowe. Zaletą takich oscyloskopów jest możliwość bezpośredniego odczytu stanu logiczne- go występującego na najczęściej stosowa- nych obecnie magistralach cyfrowych: I2 C, RS232, CAN, LAN, itp. Wynik może być przy tym wyświetlany w postaci liczbowej lub graficznej. Oprócz szybkiej detekcji sta- nu, możliwe jest również ustawianie wa- runków wyzwalania zdefiniowanym wcze- śniej zdarzeniem na magistrali, np. wystą- pieniem określonego adresu, czy konkretnej danej, a nawet ich sekwencji. Oscyloskopy umożliwiające jednoczesną obserwację przebiegów analogowych i cyfro- wych są również oferowane przez producen- tów sprzętu klasy średniej, takich jak RIGOL czy OWON. Nie są to oscyloskopy MSO w  pełnym znaczeniu, głównie ze względu na bardzo ograniczone funkcje pomiarowe i dużo gorszy wyświetlacz, ale w mniej za- awansowanych projektach mogą być bardzo przydatne. Adapter, który jest wymagany do pomiarów sygnałów cyfrowych jest najczę- ściej oferowany jako opcja. Można go doku- pić w dowolnym czasie, jeśli zajdzie taka po- trzeba. Przykładem takiego oscyloskopu jest model DS1052D firmy RIGOL przedstawiony na fot. 9. Oscyloskop jest tak dobry, jak sonda pomiarowa Sonda pomiarowa jest bardzo ważnym elementem wyposażenia oscyloskopu, często Fot. 9. Oscyloskop cyfrowy DS1052D firmy Rigol z gniazdem dla adaptera analizatora stanów logicznych Rys. 10. Obserwacja przebiegu oscyloskopem cyfrowym a) z próbkowaniem rzeczywistym, b) z próbkowaniem ekwiwalentnym, c) próbkowaniem rzeczywistym i włączoną persystencją c) b) a) 59ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 8/2009 O czym warto wiedzieć przed zakupem oscyloskopu niedocenianym przez użytkowników. Starsi Czytelnicy pamiętają zapewne, jak to po- pularne kiedyś oscyloskopy radzieckie były wyposażane w ?sondę? składającą się z kabla koncentrycznego zakończonego rozgałęzie- niem na dwa kabelki zakończone wtykami bananowymi. We współczesnych oscylosko- pach takie rozwiązanie jest zupełnie nie do przyjęcia. Konstrukcja sond stosowanych w  droż- szych oscyloskopach umożliwia automa- tyczne odczytywanie ich tłumienia przez firmware oscyloskopu i prawidłowe wyświe- tlanie jednostek pomiarowych na ekranie. Przez gniazda jest jednocześnie doprowadza- ne zasilanie sond czynnych. W  prostszych oscyloskopach przestawienie jednostki po- miarowej po zmianie tłumienia sondy trzeba wykonać ręcznie w odpowiednim menu. Bez względu na klasę oscyloskopu, przed pomiarami należy zadbać o prawidłową kali- brację każdej używanej sondy. Służy do tego specjalny trymer, który jest umieszczany albo w uchwycie sondy, albo we wtyku. Jak kupować? Ceny oscyloskopów, mimo że systema- tycznie maleją, nadal są na tyle wysokie, żeby przed zakupem przyrządu dokładnie przemyśleć jego wybór. Nie zawsze przed zakupem można sprawdzić w  działaniu upatrzony typ oscyloskopu, warto więc np. zasięgnąć opinii znajomego elektronika. Na pewno będzie on miał szereg uwag zarówno krytycznych, jak i  pozytywnych, ważne że będą wynikały z  doświadczenia zebranego w  czasie eksploatacji przyrządu. Nie mniej wniosków można wyciągnąć z dyskusji pro- wadzonych na temat sprzętu na różnych fo- rach internetowych. Jeśli nabywca nie ma wyrobionej opinii na temat danego typu oscyloskopu i stupro- centowej pewności o  jego wyborze, odra- dzałbym zakup przez Internet, bo to jednak trochę jak kupowanie kota w worku. Poniżej zostaną przedstawione zagadnie- nia, na które warto zwrócić uwagę przed za- kupem. Dotyczą parametrów technicznych oraz cech funkcjonalnych. 1. Pasmo analogowe. Dobieramy je w zależ- ności od rodzaju planowanych pomia- rów, pamiętając o tym, że dla przebiegów cyfrowych należy zarezerwować co naj- mniej 5-krotny zapas pasma w stosunku do najwyższych częstotliwości sygnału cyfrowego. 2. Częstotliwość próbkowania. Można uznać, że standardem dla sprzętu klasy średniej jest w  obecnej chwili 1  GSa/s, przy czym nadal jest sporo ofert na oscy- loskopy o  częstotliwości próbkowania 500 czy 400 MSa/s. Jest to jednak chyba dolna granica jaką można brać pod uwa- gę. Wraz ze zmniejszaniem częstotliwo- ści próbkowania zmniejsza się dokład- ność wychwytywania krótkotrwałych za- kłóceń impulsowych, maleje dokładność wyświetlania szybkich zboczy przebie- gów prostokątnych. Należy pamiętać, że podawana w parametrach technicznych częstotliwość próbkowania dla sprzętu klasy średniej najczęściej obowiązuje dla pojedynczego kanału pomiarowego i maleje dwukrotnie przy pracy z dwoma kanałami. Dla podniesienia swojego prestiżu producenci chętnie podają również czę- stotliwość próbkowania w  trybie ekwi- walentnym. Wartość tego parametru faktycznie może robić wrażenie, szcze- gólnie w  odniesieniu do ceny oscylo- skopu. Przypomnijmy więc, że ekwiwa- lentny tryb próbkowania jest pewnym zabiegiem programowym, pozwalającym pozornie zwiększyć częstotliwość prób- kowania wyłącznie przebiegów okreso- wych. W  skrócie polega on na tym, że kolejne punkty wyświetlane na ekra- nie nie są uzyskiwane w jednym cyklu przebiegu, lecz są składane z kilku cykli. W każdym z nich moment próbkowania jest coraz bardziej przesunięty wzglę- dem wyzwolenia, tak aby po złożeniu komplet danych dał obraz jednego okre- su. Na rys. 10 pokazano, jakie mogą być konsekwencje wykorzystywania trybu ekwiwalentnego. Badano tu wpraw- dzie sygnał okresowy lecz miał on dość duże ?uktuacje. Przebieg zarejestrowany z próbkowaniem rzeczywistym przedsta- wiono na rys. 10a, a na rys. 10b przebieg uzyskany z  próbkowaniem ekwiwalent- nym. Można odnieść wrażenie, że w dru- gim przypadku jest on dość znaczenie zaszumiony, ale w  rzeczywistości nie chodzi o szum, lecz o ?uktuacje sygna- łu. Dla potwierdzenia, ten sam przebieg zbadano z próbkowaniem rzeczywistym i  włączoną persystencją, dzięki czemu można dokładnie zaobserwować zakres ?uktuacji sygnału (rys. 10c). 3. Długość rekordu. Jest to trzeci parametr uznawany za podstawowy dla oscylo- skopów cyfrowych. Określa on pojem- ność pamięci, w której przechowywane są próbki zebrane w procesie akwizycji w celu wyświetlenia oscylogramu. Intu- icyjnie wyczuwamy, że im większy jest rekord, tym większy fragment przebiegu można zapamiętać. Zwiększa się tym samym możliwy do analizy fragment przebiegu zarówno przed momentem wyzwolenia, jak i po nim. Generalnie jest to prawda, ale nie zawsze. Paradoksalnie możliwe są nawet przypadki, w których oscyloskopy z krótszym rekordem zapi- szą w nim więcej danych w jednym wy- zwoleniu niż oscyloskopy z  długim re- kordem. Dotyczą one jednak tylko oscy- loskopów o  bardzo szerokich pasmach (kilkaset megaherców), a więc mających bardzo krótkie podstawy czasu. Z  długością rekordu jest związa- ny jeszcze jeden haczyk, mianowicie w niektórych oscyloskopach cały rekord jest współdzielony na wszystkie kanały, a więc zmniejsza się wraz z ich włącza- niem. Parametr ten przyjmuje w prakty- ce bardzo szeroki zakres wartości. W naj- prostszych oscyloskopach jest to kilka kilo słów, w  najbardziej zaawansowa- nych rekord mierzy się w giga słowach. 4. Wyświetlacz. Element ten decyduje w  dużym stopniu o  komforcie pracy użytkownika. Na monochromatycznym ekranie można niekiedy sporo zaosz- czędzić. Różnica w obsłudze jest jednak taka, że kto raz dokona pomiarów oscy- loskopem z  kolorowym wyświetlaczem, do monochromatycznego już nigdy nie będzie chciał wrócić. 5. Funkcje matematyczne. Znaczenie su- mowania, odejmowania, inwersji prze- biegów jest drugorzędne. Najczęściej bę- dzie wykorzystywana analiza widmowa (FFT). Należy jednak zwrócić uwagę na to, że funkcja FFT jest różnie implemen- towana przez poszczególnych producen- tów i w związku z tym dobrze jest upew- nić się, że dana prezentacja wyników odpowiada naszym potrzebom. Fot. 11. Oscyloskop Tektronix TDS1002BFot. 11. Oscyloskop Tektronix TDS1002B 60 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 8/2009 wybór konstruktora Fot. 12. Oscyloskop TDO2102B wyposażony w pojemnik na akcesoria loskopowe. Element ten w  dużym stopniu decydował o kształcie obudowy, która mu- siała mieć głębokość dostosowaną do dłu- gości lampy. Na górnej pokrywie obudowy było wystarczająco dużo miejsca do tego, by umieścić tam torbę na akcesoria ? son- dy, chwytaki, instrukcję obsługi itp. W ten sposób zawsze wszystko było pod ręką. Po latach, do podobnego pomysłu powróci- ła firma Tonghui, przy czym zamiast torby w  swoich obecnie produkowanych oscy- loskopach stosuje zamykany plastikową pokrywą pojemnik na akcesoria. Przykła- dem takiego rozwiązania jest oscyloskop TDO2102B wyposażony oczywiście nie w lampę oscyloskopową, tylko w kolorowy wyświetlacz LCD (fot. 12). Co kupić? No cóż, decyzja nie jest łatwa. Rynek jest bogaty w oferty na oscyloskopy praktycznie każdego rodzaju i  klasy, od najprostszych analogowych o  paśmie kilku megaherców, do super zaawansowanych cyfrowych o pa- śmie kilkunastu gigaherców. Z oczywistych względów niemożliwe jest więc porównanie wszystkich oscyloskopów w jednej kategorii. W tab. 1 wymieniliśmy oscyloskopy dostar- czone do redakcji przez dystrybutorów, o ce- nie brutto do 3,5 tysiąca złotych, czyli będą- ce w zasięgu możliwości zakupu przez małą lub średnią firmę, jak również na potrzeby przeciętnego elektronika konstruktora. Wy- mienione marki są dostępne na polskim ryn- ku w  bezpośredniej sprzedaży w  salonach firmowych, albo w  sklepach i  na aukcjach internetowych. Jarosław Doliński, EP jaroslaw.dolinski@ep.com.pl Tab.  1. Zestawienie podstawowych parametrów oscyloskopów opisanych w  artykule Producent Typ Pasmo Częstotliwość próbkowania Długość rekordu Dostawca Uwagi Atten ADS2062CA 60 MHz 1  GSa/s 4  k TME www.tme.com Hantek DSO1060 60 MHz 150  MSa/s 32  k (16  k dla 2 kanałów) Atlantec www.atlantec.pl skopometr Integron ADS220 60 MHz 200  MSa/s 2000 Integron www.integron.pl przystawka USB Jingce JC2062CA 60 MHz 1  GSa/s 4  k Tomsad www.tomsad.pl Rigol DS1052C 50 MHz 1  GSa/s 1  M (przy 500 MSa/s) NDN www.ndn.com.pl Rigol DS1062CA 60 MHz 2  GSa/s 10 k NDN www.ndn.com.pl Tektronix TDS1002B 60 MHz 1  GSa/s (1 i  2 kan.) 2500 Tespol www.tespol.com.pl ekran mono Tonghui TDO2062B 60 MHz 1  Gsa/s 5  k Biall www.biall.com.pl Tonghui TDO2102B 100 MHz 1  Gsa/s 5  k Biall www.biall.com.pl UNI-T UT2062C 60 MHz 1  GSa/s (512 kSa/s) 1  M Atlantec www.atlantec.pl 6. Zapisywanie danych na nośnikach pa- mięci. Najczęściej stosowanym roz- wiązaniem jest zapisywanie danych w wewnętrznej pamięci Flash lub na do- łączanym pendrivie. W niektórych oscy- loskopach (np. w Tektronixie TDS1002B, fot.  11) nie ma możliwości nadawania własnych nazw zapisywanym plikom, są one generowane automatycznie np. w  postaci ?TEK0001?. Niektórym oso- bom może przeszkadzać konieczność równoległego prowadzenia notatek in- formujących o zawartości pliku. Warto zwrócić uwagę na to, jakie parametry mogą być zapisywane. Naj- częściej są to: zarejestrowane przebiegi, nastawy oscyloskopu i zrzuty ekranowe. Inne spotykane informacje zapisywane w  pamięci zewnętrznej to nastawy fa- bryczne oscyloskopu, a także pliki CSV zawierające liczbową postać oscylogra- mu, które można analizować w kompu- terowych arkuszach kalkulacyjnych. 7. Ergonomia. Oscyloskop będzie naszym narzędziem pracy prawdopodobnie na wiele lat. Warto wybrać taki typ, który zapewni komfort pracy i  wystarczające do potrzeb parametry techniczne. Na szczęście minęły już chyba czasy, kiedy to można było spotkać urządzenia wyko- nane z kiepskiego plastiku, z niewykoń- czonymi odlewkami i wycierającymi się napisami. Zdarzają się jednak z pozoru błahe mankamenty, które później będą bardzo przeszkadzały w pracy. W  jednym z  oscyloskopów USB zasto- sowano na przykład niezbyt dobre rozwią- zanie związane z podziałką. Przyjęto w nim zmianę czułości w sekwencji 1-3-10. Oscy- logram albo zajmuje niewielką jego część (przez co zmniejszona jest dokładność po- miarów), albo jest za duży i trzeba zmienić zakres. Z  chwilą pojawienia się oscyloskopów cyfrowych niemal całkowicie zaprzesta- no stosować w  nich typowe lampy oscy- R E K L A M A Fot. 12. Oscyloskop TDO2102B wyposażony w pojemnik na akcesoria

Artykuł ukazał się w
Sierpień 2009
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik lipiec 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje lipiec 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna lipiec 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich lipiec 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów