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

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.

• 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.

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)