Осциллографы смешанных сигналов серии MSO5 компании Tektronix

PDF версия
В статье приведена краткая информация о характеристиках новых осциллографов компании Tektronix серии MSO5 различных моделей. Благодаря высокой частоте дискретизации до 6,25 ГГц приборы могут исследовать сигналы в диапазоне частот до 2 ГГц в режиме реального времени. В режиме интерполяции эквивалентная частота дискретизации возрастает до 500 ГГц. Осциллографы разрешают одновременно анализировать восемь аналоговых или 64 цифровых сигнала, а также смешанные сигналы, что значительно расширяет возможности использования этих приборов. Большой объем памяти и высокая скорость сохранения измеренных значений помогают находить кратковременные выбросы и другие аномалии сигналов. Модификация осциллографов в низкопрофильном корпусе позволяет создавать системы сбора и обработки сигналов в стандартных 19 дюймовых корпусах.

Компания Tektronix, один из крупнейших производителей измерительного оборудования, выпустила новую серию цифровых осциллографов со значительно улучшенными характеристиками [1].

Осциллографы серии MSO5 имеют следующие отличия:

  • самый большой в отрасли сенсорный дисплей;
  • интерфейс пользователя, позволяющий управлять режимами работы жестами на экране;
  • наличие универсальных входов Flex-Channel, каждый из которых может измерять один аналоговый или восемь цифровых сигналов;
  • количество анализируемых аналоговых сигналов — до 8, цифровых — до 64;
  • 12‑разрядный АЦП для измерения параметров аналоговых сигналов (16‑разрядный при частоте дискретизации менее 125 МГц).
    Осциллограф MSO58

    Рис. 1. Осциллограф MSO58

Компанией Tektronix выпускается три модификации осциллографов с дисплеем (рис. 1) (4, 6 и 8 каналов) и низкопрофильный осциллограф (рис. 2), созданный на базе восьми-канального осциллографа MSO58 [2, 3].

Осциллограф MSO58LP (Low Profile): а) стандартный корпус для монтажа в стойку; б) корпус в виде настольного прибора

Рис. 2. Осциллограф MSO58LP (Low Profile):
а) стандартный корпус для монтажа в стойку; б) корпус в виде настольного прибора

Низкопрофильный осциллограф изготавливается в двух модификациях корпуса:

  • для монтажа в стандартную 19‑дюймовую стойку;
  • в виде настольного прибора (по отдельному заказу).

Основные характеристики осциллографов серии MSO5 приведены в таблице.

Таблица. Основные характеристики осциллографов серии MSO5

Число входных каналов FlexChannel

4, 6 или 8 (каждый канал FlexChannel позволяет исследовать 1 аналоговый сигнал или 8 цифровых с пробником TLP058)

Полоса пропускания канала вертикального отклонения

350 и 500 МГц, 1 и 2 ГГц (требуется обновление)

Максимальная частота дискретизации в реальном времени

6,25 ГГц (в режиме интерполяции эквивалентна значению 500 ГГц)

Объем памяти для записи отсчетов

62,5 млн ячеек (в каждом канале) и 125 млн ячеек по отдельному заказу

Скорость захвата осциллограмм

Более 500 000 осциллограмм/с

АЦП

12-разрядный АЦП в канале вертикального отклонения
(16 разрядов в режиме High Res mode)

Стандартные режимы синхронизации

По маске, по фронту/спаду, ширине импульса, длительности паузы, выполнению логических условий, по длительности фронта/спада, по совпадению параллельного кода, по последовательности импульсов

Возможности анализа и измерений

Анализ формы сигнала, измерения с помощью курсоров, построение вертикальных, горизонтальных и смешанных гистограмм

Количество видов измерений

36

Запись в сегментированную память

Быстрая, более 5 млн осциллограмм/с

Отображение на экране

Осциллограммы, гистограммы и спектры сигналов

Математические операции

Базовые арифметические функции, быстрое преобразование Фурье и обработка по формулам, введенным с помощью редактора уравнений

Поиск нужного фрагмента осциллограммы

По одному из критериев синхронизации

Измерение джиттера и фазового шума

Есть (по отдельному заказу расширенные функции измерения джиттера и построение глазковых диаграмм)

Анализ сигналов
в последовательных шинах интерфейсов

I2C, SPI, RS-232/422/485/UART, CAN, CAN FD, LIN, FlexRay, USB 2.0, Ethernet, I2S, LJ, RJ, TDM, MIL-STD-1553, ARINC 429

Встроенный генератор сигналов произвольной формы

Максимальная частота формируемого сигнала — 50 МГц. Форма сигналов: синус, прямоугольный импульс, меандр, треугольный, пилообразный, постоянное напряжение, Гауссов импульс, импульс Лоренца, экспоненциальный фронт или спад, sin(x)/x, белый шум, гаверсинус, кардиосигнал

Встроенный 4-разрядный цифровой вольтметр

Измеряет среднеквадратическое значение переменного напряжения, постоянное напряжение и сумму переменного и постоянного напряжений (бесплатно при условии регистрации на сайте компании)

Счетчик синхроимпульсов

8-разрядный

Дисплей

TFT-­дисплей 15,6 дюйма по диагонали, разрешающая способность 1920×1080 точек, сенсорный, емкостный (multi-touch)

Интерфейсы внешних устройств

7 портов USB Host, 1 порт USB De-vi-ce, Ethernet (10/100/1000 Base-T Ethernet; LXI Compliant), Display Port, DVI-D, Video Out

Управление

Удаленный контроль и управление осциллографом по локальной сети через стандартный веб-браузер

Стандартные пробники

10 МОм/4 пФ

Гарантия

3 года

Габаритные размеры

309×454×204 мм

Масса

11,4 кг

Только перечисление основных функций уже дает представление о том, что это целая лаборатория в одном корпусе, позволяющая не только исследовать сигналы любой формы, но и генерировать их. А возможность масштабирования изображения на экране простым движением пальцев значительно повышает как скорость работы с осциллографом, так и ее удобство.

Технология FlexChannel обеспечивает максимальную гибкость использования входов системы. Преобразование аналогового входа в цифровой осуществляется присоединением специализированного пробника TLP058, предназначенного для подключения до восьми цифровых каналов (рис. 3).

Пробник для анализа цифровых сигналов TLP058

Рис. 3. Пробник для анализа цифровых сигналов TLP058

С помощью таких пробников можно комбинировать для анализа число аналоговых и цифровых каналов. Максимальное количество аналоговых каналов равно восьми, а при подключении ко всем входам пробников TLP058 есть возможность анализировать до 64 цифровых каналов. Подключение цифровых входов обеспечивается через контактные площадки (рис. 4), расположенные рядом с разъемом BNC для подсоединения аналогового сигнала.

Контактные площадки для подключения цифровых входов

Рис. 4. Контактные площадки для подключения цифровых входов

На рис. 5 приведен пример отображения на экране результатов анализа одного аналогового и 11 цифровых сигналов. Каждый канал осциллографа имеет цветовую маркировку, по которой очень легко ориентироваться и определять, где отображаются сигналы различных источников. На рис. 5 приведена осциллограмма сигнала на выходе 8-разрядного ЦАП (первый канал желтого цвета), входные сигналы ЦАП (второй канал зеленого цвета) и сигналы интерфейса SPI (третий канал красного цвета). В нижней части экрана выводится информация о номере канала и характере исследуемого сигнала и другие параметры. На этом рисунке хорошо видно, что в правой части экрана находятся сенсорные органы управления меню.

Пример отображения на экране результатов анализа одного аналогового и 11 цифровых сигналов

Рис. 5. Пример отображения на экране результатов анализа одного аналогового и 11 цифровых сигналов

В осциллографах 5-й серии MSO используется революционный подход в отображении сигналов на дисплее. При выводе большого числа каналов на экран в обычных осциллографах необходимо вручную изменять амплитуды сигналов и перемещать их по вертикали для того, чтобы они не перекрывались. В новых осциллографах эта процедура автоматизирована. При отключении какого-либо источника сигнала автоматически изменяется амплитуда отображаемых сигналов и их положение таким образом, чтобы они не перекрывались. Аналогичные процессы происходят и при добавлении новых источников сигналов.

Благодаря дисплею большого размера с высоким разрешением на экран можно выводить не только осциллограммы, но и таблицы, графики и другую вспомогательную информацию (рис. 6).

Пример отображения на экране осциллограмм, гистограммы и таблиц с параметрами сигналов последовательных шин

Рис. 6. Пример отображения на экране осциллограмм, гистограммы и таблиц с параметрами сигналов последовательных шин

Дружественный пользовательский интерфейс помогает сосредоточиться на задаче измерения. Панель настроек позволяет быстро задать основные параметры и легко осуществлять управление сигналами.

В нижней части экрана отображаются значки каналов и органов управления. Одним касанием экрана можно включить или выключить канал, активировать математическую обработку сигналов, добавить опорный сигнал, включить анализ сигналов в последовательных шинах, встроенный генератор сигналов произвольной формы (AFG) и встроенный цифровой вольт-метр (DVM). Кроме того, отображаются параметры развертки, чувствительности, частоты дискретизации, синхронизации, режимы работы, разрядность АЦП (рис. 5 и 6).

Сенсорный емкостный экран с пятью точками касания предусматривает выполнение масштабирования аналогично тому, как это реализовано в смартфонах и планшетных компьютерах. Движением пальцев можно изменять масштаб изображения, перетаскивать сигналы по экрану — как по вертикали, так и по горизонтали. Удалить сигнал с экрана легко простым перетаскиванием его в корзину, расположенную в правом нижнем углу.

В правой части экрана находится меню, с помощью которого можно задать режимы измерения, параметры синхронизации, математическую обработку сигналов и другие характеристики. Подробно возможности меню описаны в руководстве пользователя [4].

Кроме экранного меню, осциллограф снабжен и традиционными органами управления (рис. 7), не требующими каких-либо пояснений.

Панель управления осциллографа MSO58

Рис. 7. Панель управления осциллографа MSO58

В приборах серии MSO5 впервые реализована операционная система Windows. Если к осциллографу подсоединен твердотельный накопитель (SSD) с установленной Windows 10, то пользователь получает возможность вывести на экран рабочий стол ОС, свернув экран осциллографа либо подключив дополнительный дисплей, на котором будет отображен рабочий стол Windows, задавать алгоритмы обработки измеряемых сигналов, устанавливать дополнительное ПО для проведения измерений и анализа, а также использовать осциллограф как персональный компьютер. При подключении внешнего SSD на панели доступа в нижней части экрана появляется соответствующий значок.

При отсутствии внешнего накопителя осциллограф действует в автономном режиме и установка дополнительного ПО не предусмотрена, поэтому при работе можно обращаться только к заложенным в прибор функциям.

В осциллографе используется фирменная технология «Цифрового фосфора» (Digital Phosphor with FastAcq) [5]. Высокая скорость записи реализаций сигнала в память (свыше 500 000 операций/с) позволяет регистрировать кратковременные выбросы и другие аномалии сигнала, которые невозможно зарегистрировать в обычном режиме (рис. 8).

Регистрация кратковременных выбросов в сигналах при использовании технологии Digital Phosphor with FastAcq

Рис. 8. Регистрация кратковременных выбросов в сигналах при использовании технологии Digital Phosphor with FastAcq

К основным достоинствам новых осциллографов следует отнести и самую высокую в отрасли разрешающую способность в канале вертикального отклонения. Устройства не только оснащены 12‑разрядными АЦП, действующими во всем диапазоне частот входного сигнала и частоты дискретизации, что само по себе превосходит параметры всех выпускавшихся ранее осциллографов, но и при частоте дискретизации менее 125 МГц число разрядов увеличивается до 16. Кроме того, в осциллографах предусмотрены цифровые КИХ-фильтры с конечной импульсной характеристикой, в которых автоматически меняется полоса пропускания при изменении частоты дискретизации в режиме высокого разрешения (High Res), чем и обеспечивается широкий динамический диапазон АЦП. На рис. 9 отчетливо видно различие в осциллограммах при включенном и выключенном режимах высокого разрешения.

Различие формы сигнала в режиме обычного (High Res Off) и высокого (High Res On) разрешения

Рис. 9. Различие формы сигнала в режиме обычного (High Res Off) и высокого (High Res On) разрешения

Режимы работы системы синхронизации мало отличаются от других осциллографов, поэтому не будем на них останавливаться. А вот режим навигации и поиска, благодаря большому объему оперативной памяти, наличию сенсорного дисплея с управлением жестами и обновленного ПО Wave Inspector, имеет свои особенности. Можно одним касанием пальца выбрать область сигналограммы для детального исследования и движением двух пальцев масштабировать ее до нужной величины.

Функция поиска находит нужный фрагмент сигналограммы по заданным параметрам или событиям. Все события, найденные пользователем, помечаются метками, и переключаться между ними можно очень быстро, используя две кнопки: «предыдущее» (<) или «последующее» (>), расположенные в правой части экрана (рис. 10).

Масштабированный участок записанной в память осциллограммы

Рис. 10. Масштабированный участок записанной в память осциллограммы

Значок поиска находится в правой части экрана. Поиск можно задать по следующим параметрам: по фронту, длительности импульса, длительности паузы, маске, окну, логическому условию, длительности фронта, спада и удержания, длительности фронта/спада, коду параллельной/последовательной шины.

Нужно упомянуть еще об одной особенности осциллографов серии MSO5 — это возможность анализа в автоматическом режиме параметров сигналов мощных источников питания 5‑PWR/SUP5‑PWR (по отдельному заказу). При анализе можно получить информацию о качестве электроэнергии, коэффициенте гармоник сетевого напряжения, о полной, активной и реактивной мощности, коэффициенте мощности, потерях на переключение, о безопасной области работы, параметрах модуляции, уровне пульсаций, скорости изменения тока и напряжения (dv/dt и di/dt), а также обеспечить измерение значений напряжения, временных параметров сигналов и много другого (рис. 11).

Вид окна MSO58 при измерении параметров мощности

Рис. 11. Вид окна MSO58 при измерении параметров мощности

Осциллограф позволяет осуществлять дистанционные измерения, применяя встроенный электронный e‑Scope, через стандартный веб-браузер — достаточно ввести имя осциллографа или его IP-адрес для доступа в Интернет. Кроме того, можно использовать удаленный рабочий стол Windows для подключения к осциллографу и дистанционного управления всеми режимами работы.

Стандартный протокол промышленного интерфейса TekVisa предусматривает работу с приложениями Windows для анализа данных и формирования документации. Набор драйверов IVICOM предоставляет возможность подключить осциллограф к внешнему ПК через сеть или разъем USBTMC.

На задней панели осциллографа находятся все коммуникационные разъемы, разъем питания и выходы генераторов сигнала опорной частоты и произвольной формы сигнала (рис. 12).

Расположение разъемов на задней панели осциллографа MSO58

Рис. 12. Расположение разъемов на задней панели осциллографа MSO58

Описать все функции приборов серии MSO5 в рамках одной статьи достаточно сложно из-за их большого количества. Однако даже приведенная в статье информация позволяет сделать вывод о достоинствах устройств новой серии. Подробнее ознакомиться с параметрами и порядком работы с осциллографами серии MSO5 можно в [1, 2, 3, 4] и на сайте компании Tektronix

Литература
  1. www.tek.com/oscilloscope/5‑series-mso-mixed-signal-oscilloscope#
  2. www.tek.com/datasheet/mixed-signal-oscilloscope-datasheet
  3. www.ru.tek.com/link-click-count?url=http%3A//download.tek.com/datasheet/5‑Series-MSO-MSO58LP-Oscilloscope-Datasheet‑48W612750.pdf&nid=231476
  4. www.tek.com/oscilloscope/5‑series-mso-mixed-signal-oscilloscope-manual/5‑series-mixed-signal-oscilloscope
  5. Макаренко В. В. Цифровые осциллографы серии TDS5000 компании Tektronix // Электронные компоненты и системы. 2005. № 2.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

?>