Современные осциллографы GW Instek.
Прибор серии GDS-72000 — больше, чем осциллограф

PDF версия
Компания Good Will Instrument Co. является лидером в производстве профессиональных средств измерений общего назначения среднего ценового сегмента. В статье рассматривается новое поколение цифровых осциллографов серии GDS-72000, которые пришли на смену приборам серии GDS-2000. В соответствии с тенденциями развития цифровых осциллографов новые приборы имеют возможность расширения функциональности модулями логического анализатора и функционального генератора, различными интерфейсами, оснащены поисковой машиной и сегментированной памятью, при этом они сохраняют традиционную для марки GW Instek надежность и невысокий уровень цен.

Осциллографы бюджетного уровня до последнего времени мало отличались по функциональности друг от друга, модели осциллографов разных производителей были практически идентичны по набору возможностей. На таких осциллографах можно было захватить и синхронизировать сигнал, измерить его параметры, используя автоматические или курсорные измерения, применить математические функции к сигналу и увидеть его спектральную составляющую с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ). В большинстве современных моделей появилась также возможность тестирования сигнала по шаблону (допусковый контроль), запись и последующее воспроизведение сигнала с различной скоростью, просмотр фигур Лиссажу.

Новые осциллографы серии GDS-72000 (рис. 1) расширяют функциональность осциллографов бюджетного класса, в приборы этой серии добавлено следующее: сегментированная память, поиск в сигнале, статистические измерения, логический анализатор с возможностью декодирования сигналов с последовательных и параллельных шин, функциональный генератор. Успешное применение осциллографов Good Will Instek всегда было обусловлено качественной реализацией новых технических решений в сочетании с их доступной ценой. Некоторые из перечисленных выше возможностей имеются уже в базовой версии прибора, другие являются дополнительной опцией, но об этом ниже.

 Внешний вид осциллографа новой серии GDS-72000

Рис. 1. Внешний вид осциллографа новой серии GDS-72000

Серия GDS-72000 пришла на смену серии GDS-2000, максимальная полоса пропускания в прошлой серии была ограничена 200 МГц, а максимальная частота дискретизации в реальном времени достигала 1 ГГц. Новая серия осциллографов GDS-72000 — это восемь моделей с полосами пропускания 70; 100; 200 и 300 МГц. Высокая скорость сбора информации (до 2 ГГц) в сочетании со скоростью обновления до 80 000 осциллограмм в секунду и улучшенной технологией визуального отображения (Visual Persistence Oscilloscope, VPO) позволяет захватывать и достоверно отображать кратковременные выбросы напряжения и глитчи, не пропуская ни одной детали.

Обработка сигнала осуществляется с помощью новой технологии аналогового послесвечения. Благодаря этой технологии динамично меняющийся сигнал будет выглядеть чистым, как на аналоговом осциллографе. Сигнал может отображаться как в однотонном, так и в цветном виде. Цветной режим позволяет определить степень повторяемости событий: редкие события отображаются синим цветом, а частые — красным (рис. 2). К достоинствам следует добавить также большой контрастный дисплей с диагональю 20 см и разрешением 800×600. Благодаря высокому разрешению можно рассмотреть детали сложных сигналов. Полупрозрачные окна при проведении измерений позволяют наблюдать на экране максимум информации.

Частотно-модулированный сигнал на экране осциллографа с включенным режимом послесвечения и цветовой градацией

Рис. 2. Частотно-модулированный сигнал на экране осциллографа с включенным режимом послесвечения и цветовой градацией

Новая серия цифровых осциллографов в большей степени предназначена для исследования и глубокого анализа сигналов в области современных радиоэлектронных разработок. Требования к исследованию устройств постоянно растут. Отладку и анализ при проектировании цифровых схем и систем необходимо проводить на современных осциллографах. Протестировать высокоскоростной сигнал, отследить кратковременные всплески и аномалии в сигнале, быстро определить неисправность в схеме, протестировать дискретный сигнал с микроконтроллеров, установить взаимосвязь цифрового сигнала и аналогового, точно измерить параметры сигнала, одновременно наблюдать сигналы с различных каналов — все это только часть задач, которые стоят перед разработчиком. Быстро получить необходимые данные и, что немаловажно, доверять им позволяют осциллографы новой серии GDS-72000. К их достоинствам следует отнести широкую полосу пропускания и высокую скорость сбора данных в реальном времени.

Общий объем памяти 2 Мбайт (при объединении каналов) совместно с режимами поиска и сегментированной памяти позволяет захватывать сложные сигналы с большим количеством точек, что дает возможность для изучения сигнала во всех деталях на большем временном интервале.

В режиме поиска можно находить редкие события, аномалии на заданных условиях по всей длине памяти. Настройки режима поиска схожи с настройками системы синхронизации, и поэтому они могут быть импортированы или экспортированы между системами. Поиск сигнала может быть произведен по следующим параметрам: по фронту, длительности, ранту, а также по переднему и заднему фронту. А при наличии установленной опции логического анализатора в меню прибора активируются дополнительные пункты условия поиска — «по логическим условиям».

  • При выборе типа поиска «по фронту» происходит обнаружение всех сигналов, которые по фронту или срезу пересекают установленный амплитудный порог.
  • При выборе типа поиска «по длительности» происходит обнаружение всех импульсных сигналов, длительность которых соответствует заданным условиям (рис. 3).
  • При выборе типа поиска «по ранту» происходит обнаружение всех сигналов, соответствующих параметрам заданного рант-импульса.
  • При выборе типа поиска «по переднему и заднему фронту» происходит обнаружение всех сигналов, скорость нарастания или спада которых соответствует заданным условиям.
Пример использования режима поиска по условиям длительности импульса

Рис. 3. Пример использования режима поиска по условиям длительности импульса

Все найденные события выделяются белыми треугольными маркерами в верхней части экрана, а с помощью кнопок на передней панели осциллографа можно быстро переключаться между маркерами, то есть между найденными событиями.

Режим сегментированной памяти позволяет использовать всю доступную длину памяти осциллографа. В сегментированном режиме вся осциллограмма составляется из определенного количества сегментов фиксированного размера. Количество таких сегментов задается пользователем (максимум — 2048). Каждый из них можно использовать отдельно для математической обработки и измерения.

Сегментированный режим имеет ряд уникальных возможностей. Используя его, вы можете ограничить холостой интервал между запускающими синхроимпульсами для последовательно идущих сегментов. Прибор может в мельчайших подробностях регистрировать сложные последовательности событий за длительные промежутки времени, при этом игнорируя не представляющие интереса периоды между этими событиями. Вы также можете измерять интервалы времени между событиями в выбранных сегментах с помощью максимально точной развертки.

Использование в режиме сегментированной памяти автоматических измерений позволяет отображать накопленную статистическую информацию в виде гистограммы (рис. 4). Выбранные пользователем автоматические измерения после заполнения всех сегментов памяти будут поделены на равное число групп, количество групп также устанавливается пользователем и максимально может быть равно 20. В каждой группе отображается информация о минимальном и максимальном значении измерения. Кроме гистограммы, измерения могут быть выведены в виде таблицы по всем сегментам. В сегментированном, как и в обычном режиме работы, может быть добавлено одновременно не более восьми автоматических измерений.

Статистический анализ в режиме сегментированной памяти

Рис. 4. Статистический анализ в режиме сегментированной памяти

Осциллографы серии GDS-72000 имеют широкий набор схем синхронизации (рис. 5), включая запуск по фронту, длительности импульса, ранту, стандартам видео, одновременную синхронизацию по переднему и заднему фронту сигнала, задержку по времени и событию, удержание сигнала. Такой набор схем запуска наряду с высокой частотой дискретизации делает осциллографы этой серии мощным инструментом для захвата и отображения сигналов различных типов.

Настройка синхронизации для обнаружения редких событий

Рис. 5. Настройка синхронизации для обнаружения редких событий

В режиме растяжки (рис. 6) осциллографы обеспечивают одновременное отображение основного сигнала и увеличенное отображение выбранного участка. Для подробного наблюдения пользователь может выбрать участок на сигнале, который нужно увеличить. При помощи двух режимов настройки — «грубо» и «плавно» — быстро и точно настраивается позиция и ширина участка для увеличения.

Применение растяжки сигнала

Рис. 6. Применение растяжки сигнала

В осциллографах серии GDS-72000 реализована возможность проведения 36 автоматических измерений. Они сгруппированы по трем типам: амплитудные, временные и измерения задержки. Как уже говорилось, пользователь может настроить вывод до восьми измерений под основным экраном или вывести все измерения в одном окне. Полупрозрачное окно измерений позволяет проводить максимум измерений, сохраняя при этом контроль сигнала (рис. 7).

Автоматические измерения в сигнале

Рис. 7. Автоматические измерения в сигнале

Режим Х-Y (рис. 8) — специальный режим, который наиболее полно позволяет сравнивать и измерять фазовые характеристики двух сигналов. В режиме Х-Y осциллограф отображает данные с одного канала АЦП относительно другого. Данные с каналов 1 и 3 поступают на горизонтальную ось одновременно с данными по каналам 2 и 4, которые поступают на вертикальную ось. Осциллографы серии GDS-72000 имеют возможность одновременно отображать сигнал в режиме Х-Y и показывать временную развертку по каждому каналу. В осциллографах также реализованы самые распространенные измерения в этом режиме: результат произведения, деления, вычисления в прямоугольных и полярных координатах.

Анализ в режиме X-Y

Рис. 8. Анализ в режиме X-Y

Практически в любом современном осциллографе присутствует выход калибратора, который выдает прямоугольный сигнал с частотой 1 кГц с уровнем 2–5 В, который используется для регулировки компенсации пробников. В осциллографах серии GDS-72000 реализована принципиально новая функция вывода демонстрационных сигналов. Выход ДЕМО позволяет формировать несколько видов сигнала, в том числе прямоугольный сигнал для настройки пробников. Среди демонстрационных сигналов представлены: импульс, синхроимпульс, частотная модуляция, калибратор, UART, I2C и SPI сигналы. Все демонстрационные сигналы имеют фиксированные параметры, кроме сигнала калибратора. Для сигнала калибратора можно установить частоту (от 1 до 200 кГц) и скважность (от 5 до 95%).

Функциональные возможности осциллографа могут быть расширены за счет дополнительных опциональных модулей, которые устанавливаются в специальные слоты, расположенные на задней панели осциллографа. Одновременно может быть установлено два модуля. Пользователям на выбор доступны следующие модули расширения: логический анализатор на 8 или 16 каналов, функциональный генератор, интерфейсы LAN и VGA, интерфейс GPIB. Установку опциональных модулей пользователь может производить самостоятельно, не прибегая к услугам специализированного сервисного центра и комбинируя различные модули в зависимости от поставленных задач (рис. 9).

б) пример установки модуля

Рис. 9. а) Задняя панель прибора с установленным модулем и открытым слотом для установки модуля

б) пример установки модуля

Рис. 9. б) пример установки модуля

Логический анализатор

С этим модулем осциллограф превращается в анализатор смешанных сигналов на 8 или 16 цифровых каналов (рис. 10) (в зависимости от выбранной опции).

16 канальный логический пробник логического анализатора

Рис. 10. 16 канальный логический пробник логического анализатора

У пользователя появляется возможность декодировать и синхронизировать последовательности по шинам UART, I2C и SPI, а также сохранять данные. Для этого используются специальные настройки синхронизации, характерные для каждого из протоколов (рис. 11).

Экран осциллографа в режиме логического анализатора

Рис. 11. Экран осциллографа в режиме логического анализатора

Функциональный генератор

Установка этого модуля позволяет превратить осциллограф в одноканальный (а при установке двух модулей — в двухканальный) функциональный генератор. С помощью генератора можно формировать три формы сигналов: синус и прямоугольник в полосе частот от 0,1 Гц до 5 МГц и треугольник при частоте от 0,1 Гц до 500 кГц. Амплитудный диапазон — до 3 Впик на нагрузке 50 Ом. Также для всех сигналов доступна установка уровня постоянного смещения ±2 В, а для прямо-угольника — регулировка скважности в диапазоне от 5 до 95%.

Установка модулей с интерфейсами управления LAN и GPIB позволяет расширить список доступных пользователю интерфейсов и предоставляет гибкость в выборе возможностей удаленного управления прибором. На модуле с интерфейсом GPIB есть выход VGA, через который можно подключить внешний монитор или видеопроектор. Таким образом, осциллограф можно использовать в учебных учереждениях для наглядной демонстрации различных сигналов на большом экране или подключить большой монитор для более удобной работы с прибором.

В новой серии цифровых осциллографов кроме опциональных интерфейсов имеется набор стандартных интерфейсов управления и передачи данных — это три интерфейса USB 2.0: один для сохранения данных (на передней панели) и два — для управления прибором и подключения принтера (на задней панели). Есть также интерфейс RS-232. Кроме того, имеются служебные интерфейсы допускового контроля и выход калибратора, предназначенный для автоматической калибровки прибора.

Осциллографы серии GDS-72000 снабжены всем для удобного документирования и просмотра сохраненных данных. В меню прибора можно просматривать ранее сохраненные файлы. В таблице указаны: имя файла, тип, размер и дата создания. Имя файла можно редактировать непосредственно в приборе, так же, как создавать и редактировать папку файлов. Файлы, сохраненные во внутренней памяти прибора, можно переносить на USB-диск. Помимо этого, справочные файлы и файлы настроек, сохраненные во внутренней памяти, можно снабжать множеством индивидуальных меток. Метки используются для опорных осциллограмм и значков файлов настроек.

Главное новшество, примененное в приборах новой серии, — это предпросмотр сохраненных изображений без открытия самого файла (рис. 11). Достаточно навести курсор выбора на интересующий графический файл (.bmp) из числа сохраненных в памяти, при этом в отдельном уменьшенном окне автоматически отобразится форма сохраненного сигнала (на рис. 12 в розовой рамке). Это позволяет исключить ошибку оператора при выборе определенного файла из большого перечня сохраненных данных.

Утилиты файлов

Рис. 12. Утилиты файлов

Осциллографы серии GDS-72000 имеют компактный эргономический дизайн, полностью удовлетворяющий потребности пользователей. Следует также отметить, что эти приборы полностью русифицированы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *