Oscyloskop stacjonarny z ekranem dotykowym, analizą widma FFT i sterowaniem zdalnym przez LAN
FNIRSI DPOF1204 to 4-kanałowy oscyloskop cyfrowy o paśmie 200 MHz, który poza przebiegiem analogowym dekoduje ramki magistral I2C, SPI, UART, CAN oraz LIN i wykonuje analizę widma FFT do miliona punktów. Cztery przebiegi i ich warstwę logiczną widać jednocześnie na siedmiocalowym ekranie dotykowym.
Cztery kanały zamiast dwóch
Przy pracy z mikrokontrolerem rzadko wystarczy jeden przebieg. Cztery kanały analogowe pozwalają trzymać na ekranie jednocześnie zegar, linię danych, sygnał wyboru układu i przebieg wejściowy, zamiast przepinać sondę i składać obraz z kolejnych pomiarów. Każdy kanał ma własny kolor gniazda, przycisku i śladu na ekranie.
Dwa przetworniki i podział między przeplotem a pracą czterokanałową
Przetwarzanie prowadzą dwa przetworniki o wydajności 1 GSa/s. Przy czterech włączonych kanałach każdy z nich pracuje z szybkością 500 MSa/s, a pełne 1 GSa/s przyrząd osiąga w trybie z przeplotem. Tak samo dzieli się pamięć akwizycji: 7 Mpts bez przeplotu i 14 Mpts z przeplotem. To jest kryterium, po którym warto porównywać oscyloskopy czterokanałowe, bo liczba z nadruku na obudowie rzadko odnosi się do wszystkich wejść naraz.
Sterowanie zdalne i praca w stanowisku testowym
Gniazdo LAN z interfejsem WebControl, port USB Device z obsługą poleceń SCPI oraz wyjście Pass/Fail stawiają ten przyrząd w roli profesjonalnego stanowiska pomiarowego, które da się wpiąć w zautomatyzowany test na linii produkcyjnej, a nie wyłącznie postawić na biurku. Otwory VESA na tylnej ściance pozwalają zamocować go na wysięgniku lub ścianie.
Zakres napięć na wejściach
Wejścia BNC przyjmują maksymalnie 400 Vpk, a masa sond jest połączona z przewodem ochronnym zasilania. Zacisk masy sondy należy podłączać wyłącznie do punktu o potencjale ziemi. Pomiary w obwodach odniesionych do sieci wykonuje się sondą różnicową albo przez transformator separacyjny.
Pomiary, do których potrzebne są cztery kanały i pasmo 200 MHz
- uruchamianie układów mikroprocesorowych, gdzie obok przebiegu analogowego trzeba widzieć zegar, linię danych i sygnał wyboru układu
- diagnostyka magistral I2C, SPI, UART, CAN i LIN z odczytem ramek bezpośrednio pod przebiegiem
- wyłapywanie zdarzeń jednostkowych i zaników, na które przyrząd reaguje wyzwalaniem po szerokości impulsu, interwale, zaniku sygnału lub impulsie niepełnym
- analiza widmowa zasilaczy impulsowych i torów sygnałowych przy użyciu FFT do miliona punktów
- testy seryjne z automatycznym werdyktem: maska Pass/Fail, wynik wyprowadzany na złącze BNC
Specyfikacja techniczna
Akwizycja i wejścia
- kanały analogowe: 4
- pasmo: 200 MHz
- rozdzielczość przetwornika: 8 bitów
- próbkowanie: 500 MSa/s na kanał przy czterech aktywnych kanałach, do 1 GSa/s w trybie z przeplotem
- pamięć akwizycji: 7 Mpts bez przeplotu, do 14 Mpts z przeplotem
- szybkość rejestracji przebiegów: do 450 000 przebiegów na sekundę w trybie sekwencyjnym
- czułość: 500 µV/div
- poziom szumów własnych: 70 do 90 µVrms
- impedancja wejściowa: 1 MΩ równolegle z 15 pF
- maksymalne napięcie wejściowe: 400 Vpk
- podstawa czasu: 1 ns/div do 100 s/div
- tryb przewijania: 50 ms/div do 100 s/div
- sondy pasywne w zestawie: 200 MHz, 2 sztuki
Wyzwalanie
- rodzaje: zbocze, nachylenie, szerokość impulsu, okno, interwał, zanik sygnału, impuls niepełny, wzorzec logiczny
- wyzwalanie sygnałem wideo: NTSC, PAL, 720p, 1080p, 1080i z ręcznym wyborem linii i pola
- wyzwalanie magistralą: I2C, SPI, UART/RS232, CAN, LIN
- wzorzec logiczny: relacje AND, OR, NAND, NOR, czas od 2 ns do 4,2 s z rozdzielczością 1 ns
- długość danych przy SPI: 4 do 32 bitów, przy UART 5 do 8 bitów
- sprzężenie wyzwalania: DC, AC, odcięcie składowych niskich, odcięcie składowych wysokich
- tryby pracy: Auto, Normal, Single
Pomiary i analiza
- pomiary automatyczne: 38 parametrów, w tym 17 napięciowych, 11 czasowych i 10 opóźnieniowych
- statystyka dla każdego parametru: wartość bieżąca, średnia, minimum, maksimum, odchylenie standardowe, liczba pomiarów
- analiza widma: FFT do 1 M punktów, z wykrywaniem pików i markerami
- operacje matematyczne: dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie, FFT, różniczkowanie, całkowanie, pierwiastek
- kursory napięciowe i czasowe
- przebiegi odniesienia: 4
- tryb historii i sekwencji: do 90 000 segmentów
- wyszukiwanie zdarzeń i nawigacja po zapisanych ramkach
- test Pass/Fail z maską definiowaną przez użytkownika
- częstościomierz dla kanału wyzwalającego
Obsługa, interfejsy i sterowanie
- ekran dotykowy: 7 cali, rozdzielczość 800 × 480
- 18 skrótów jednoprzyciskowych na panelu, obok pokrętła wielofunkcyjnego
- regulacja jasności przebiegu, jasności siatki, przezroczystości okien i czasu zaniku śladu
- port USB Host na panelu przednim do pamięci flash
- port USB Device i gniazdo LAN do sterowania zdalnego
- sterowanie przez przeglądarkę WebControl oraz poleceniami SCPI
- wyjście Pass/Fail lub wyzwalania na złączu BNC
- wyjście kompensacji sondy z zaciskiem masy na panelu przednim
- zapis do pliku: ustawienia, przebiegi, obrazy BMP, JPG i PNG oraz dane CSV
- samokalibracja i aktualizacja oprogramowania z menu systemowego
Dane ogólne
- zasilanie: zasilacz zewnętrzny 15 V / 3 A
- montaż: otwory VESA 100 × 100 mm na tylnej ściance
- masa: ok. 1036 g
W zestawie
- oscyloskop cyfrowy FNIRSI DPOF1204
- sonda oscyloskopowa 200 MHz, 2 sztuki
- przewód uziemiający banan-krokodylek
- zasilacz
- przewód USB
- instrukcja obsługi
Skąd nazwa oscyloskop fosforowy i co ona oznacza w praktyce
Nazwa pochodzi od oscyloskopów analogowych z lampą kineskopową. Wewnętrzną stronę ekranu pokrywał luminofor, warstwa świecąca pod wpływem uderzenia wiązki elektronów. Jasność śladu zależała od tego, jak długo wiązka przez dany punkt przechodziła: przebieg powtarzalny świecił mocno, zdarzenie pojawiające się sporadycznie zostawiało ślad blady. Obraz sam z siebie stopniował więc jasność według częstości występowania.
Przyrządy cyfrowe odtwarzają ten efekt obliczeniowo i producenci oznaczają je jako Digital Phosphor Oscilloscope. Angielskie phosphor znaczy luminofor, a nie fosfor, więc spotykane w ofertach określenie „oscyloskop fosforowy" jest tłumaczeniem dosłownym; ściślejszy zapis to oscyloskop z cyfrowym luminoforem. Obie nazwy dotyczą tej samej właściwości: jasność lub barwa punktu na ekranie zależy od tego, jak często przebieg przez ten punkt przechodzi. Drżenie zbocza, przesterowanie i pojedynczy zakłócony impuls rysują się jako osobna, ciemniejsza struktura obok jasnego przebiegu podstawowego, zamiast zlewać się z nim w jedną grubą linię. Czas zaniku śladu, paletę barw i jasność ustawia się w menu wyświetlania, a pokrętłem Intensity reguluje na bieżąco.
Samo stopniowanie jasności nie wystarczy, jeśli przyrząd rzadkiego zdarzenia w ogóle nie zarejestruje. Oscyloskop cyfrowy nie obserwuje sygnału bez przerwy: po każdej akwizycji następuje czas martwy, w którym przetwarza zebrane próbki i na wejście nie patrzy. Im więcej przebiegów rejestruje w ciągu sekundy, tym krótszy udział czasu martwego i tym większa szansa, że zdarzenie pojawiające się raz na kilka tysięcy okresów trafi w okno akwizycji, a nie między dwa kolejne. Stąd znaczenie parametru 450 000 przebiegów na sekundę, deklarowanego dla trybu sekwencyjnego.
Ten sam tryb służy do zapisu. Przyrząd gromadzi do 90 000 segmentów z minimalnym odstępem między nimi, a po zatrzymaniu akwizycji pozwala je odtworzyć, przeszukać po zdarzeniu lub po czasie i wrócić do wybranej ramki.
Najczęściej zadawane pytania
Czy przy czterech włączonych kanałach nadal jest 1 GSa/s?
Nie, wtedy na każdy kanał przypada 500 MSa/s. Przyrząd ma dwa przetworniki o wydajności 1 GSa/s i w trybie z przeplotem osiąga pełną wartość, a wraz z nią 14 Mpts pamięci zamiast 7 Mpts. Przy pomiarach wolnych sygnałów logicznych różnica nie ma znaczenia; przy odwzorowaniu zboczy bliskich granicy pasma ma.
Ile sond jest w zestawie i czy wystarczą na cztery kanały?
W komplecie są dwie sondy pasywne o paśmie 200 MHz. Do jednoczesnej pracy na wszystkich czterech wejściach potrzebne są dwie dodatkowe. Sonda musi mieć pasmo nie niższe niż pasmo oscyloskopu, inaczej to ona ograniczy pomiar, a nie przyrząd.
Czym różni się dekodowanie magistrali od wyzwalania nią?
Dekodowanie zamienia przebieg na czytelne ramki wyświetlane pod wykresem, wyzwalanie zatrzymuje akwizycję na konkretnym warunku w tej ramce. DPOF1204 obsługuje oba dla I2C, SPI, UART, CAN i LIN: można na przykład wyzwolić się na braku potwierdzenia na I2C albo na błędzie ramki CAN, a dopiero potem odczytać zawartość transmisji. Długość danych ustawia się od 4 do 32 bitów przy SPI i od 5 do 8 bitów przy UART.
Po co kompensować sondę przed pierwszym pomiarem?
Pojemność sondy i pojemność wejścia kanału tworzą dzielnik, którego charakterystyka zależy od częstotliwości. Nieskompensowana sonda zniekształca zbocza i zawyża lub zaniża amplitudę. Sondę podłącza się do wyjścia kompensacyjnego na panelu przednim, naciska przycisk Auto i niemetalowym wkrętakiem ustawia trymer tak, aby przebieg prostokątny miał płaskie wierzchołki. Czynność powtarza się dla każdego kanału.