Бюджетные модели компании Tektronix
Введение
Американская корпорация Tektronix, Inc. [1], основанная в 1946 году, является одним из мировых лидеров в разработке и производстве измерительных приборов высокого качества. Расположенная в штате Орегон (США), она имеет отделения и представительства в 19 странах Европы, Южной Америки и Азии. Tektronix выпускает ряд серий цифровых измерительных приборов высокого класса — от массовых осциллографов до сверхскоростных и СВЧ-анализаторов сигналов и генераторов сигналов произвольной формы. По данным компании, пользователи во всем мире отдают предпочтение восьми осциллографам Tektronix из каждого десятка (рис. 1).
В последние годы резко обострилась конкуренция между разработчиками дешевого, так называемого бюджетного, измерительного оборудования. Тут особенно преуспел ближайший соперник Tektronix — компания Agilent Technologies и ряд японских, китайских и южнокорейских фирм, например китайская компания Rigol [2, 3]. Стоимость их дешевой продукции порой была в 2–3 раза меньше, чем у подобной по назначению продукции Tektronix, при вполне сопоставимых технических характеристиках.
Нельзя сказать, что Tektronix не учитывала этот фактор. В ноябре 2007 года компания вошла в корпорацию Danaher, которая стала стратегическим инвестором Tektronix. За последнюю пару лет Tektronix создала три серии осциллографов с умеренной стоимостью, первые в мире многодоменные осциллографы смешанных сигналов со встроенным анализатором спектра (серия MDO4000), расширила серию популярных цифровых генераторов AFG3000, выпустила настольные мультиметры и две серии лабораторных линейных источников электропитания.
Но вот осенью 2012 года корпорация Tektronix «спустилась с небес на землю» и показала, что она намерена прочно закрепиться на рынке бюджетных измерительных приборов не только для крупных отраслей, но и для тех, что просто нуждаются в рабочих местах. 16 октября 2012 года Tektronix представила общественности серию недорогих осциллографов MSO/DPO2000B, дающую доступ к заметно расширенным функциям отладки электронных устройств и систем большинству инженеров, преподавателей университетов и студентов во всех странах мира, включая и Россию. Приборы могут стать основой рабочих мест проектировщиков и наладчиков аппаратуры, а также основой для современных лабораторных работ по компонентам и изделиям электронной промышленности и схемотехники.
Были представлены 12 моделей осциллографов серии DPO/MSO2000B с полосой частот от 0 до 70–200 МГц. Именно такие осциллографы находят массовое применение и пользуются повышенным спросом. Имея внушительную память осциллограмм в 1 млн точек, эти осциллографы упрощают поиск событий в длинных записях с помощью инновационной панели управления Wave Inspector, которая обеспечивает ручной или автоматический поиск особенностей в осциллограммах при очень удобном управлении сдвоенной ручкой.
Учитывая тенденцию широкого применения последовательных шин, разработчики новой серии осциллографов предоставили пользователям функции декодирования, запуска и поиска данных для различных шин с применением специальных миниатюрных программных модулей. Они сменные, что позволяет пользователю выбрать нужные модули и не платить за те средства, которые ему не нужны. Приборы имеют стоимость на 50% меньшую, чем у предшествующих популярных моделей этой серии. Кроме того, стоимость добавления 16 цифровых каналов стала меньше, чем ранее, а эксплуатационные расходы дополнительно снижены за счет предоставления 5‑летней гарантии.
Осциллографы Tektronix серии TBS1000
Самыми дешевыми являются осциллографы новой серии TBS1000B (табл. 1). Все приборы этой серии — двухканальные, с цветным 5,7‑дюймовым TFT-дисплеем, памятью осциллограмм 2,5 кбайт при 8‑битовом разрешении и чувствительности по вертикали от 2 мВ/дел. до 5 В/дел. Скорость развертки — от 5 нс/дел. до 50 с/дел. Приборы предназначены для просмотра формы не очень сложных сигналов, то есть традиционной задачи осциллографирования.
Модель |
Полоса частот, МГц |
Тип экрана |
Объем памяти, байт |
Дискретизация, Мвыб./с |
TBS1022 |
25 |
Цветной |
2,5К |
500 |
TBS1042 |
40 |
500 |
||
TBS1062 |
60 |
1000 |
||
TDS1102 |
100 |
1000 |
||
TDS1152 |
150 |
1000 |
Эти модели отличаются высокой частотой дискретизации, которая на порядок и более превышает верхнюю частоту исследуемых сигналов. Это позволяет наблюдать короткие импульсы в реальном масштабе времени. Приборы имеют курсорные измерения и 11 типов автоматических измерений. Предусмотрен режим быстрого преобразования Фурье (БПФ) для построения спектра сигналов.
На рис. 2 показан внешний вид бюджетного двухканального осциллографа TBS1022 корпорации Tektronix. Стоимость этих приборов составляет от $520 для младшей модели до $1520 — для старшей. Таким образом, эти приборы вполне доступны для небольших мастерских и даже радиолюбителей.

Рис. 2. Внешний вид бюджетного двухканального осциллографа TBS1022: а) передняя панель;
б) вид слева;
в) вид справа;
г) задняя панель
Видно, что модели имеют небольшую толщину (рис. 2б, в) и занимают мало места на рабочем столе. Это важно при организации небольших рабочих мест. Габаритные размеры осциллографов — 326×154×124 см, вес — 2 кг. ЖКИ монохромный дисплей в 1/4 VGA-дисплея имеет регулируемую контрастность и инверсию. Предусмотрена и установка послесвечения: «отсутствует», 1, 2, 5 с и «бесконечность». Режимы работы дисплея — YT и XY, что позволяет наблюдать параметрические фигуры при подаче сигналов на входы X и Y.
На задней панели прибора (рис. 2г) расположены гнезда для защитного стального тросика, разъем универсальной последовательной шины USB для внешних устройств и разъем для кабеля питания осциллографа от сети переменного тока. Еще один разъем для USB-модулей флэш-памяти расположен на передней панели.
Специально для учреждений образования, которые часто работают в условиях слабого финансирования, были созданы удешевленные двухканальные осциллографы TDS1000C-EDU (рис. 3), также с цветным дисплеем. Они имеют частоту дискретизации 500 МГц при полосе частот от 0 до 40, 60 и 100 МГц (три модели в серии), это позволяет проводить с их помощью вполне современные лабораторные практикумы в университетах и на курсах повышения квалификации работников электронной отрасли.
Осциллографы TDS1000/2000C не рассчитаны на просмотр сложных и длинных сигналов. Память осциллограмм у них всего 2500 точек при разрядности приборов 8 бит, минимальная длительность развертки — 2,5 или 5 нс/дел.
Модернизирована и ранее выпущенная серия осциллографов TDS2000B — теперь это серия бюджетных осциллографов TDS2000C (табл. 2).Выпускаются 2‑ и 4‑канальные модели этих приборов с полосой частот от 0 до 50–200 МГц.
Модель |
Полоса частот, |
Дискретизация, |
Объем памяти, |
Количество каналов |
Цена, |
TDS2001C |
50 |
500 |
2,5К |
2 |
890 |
TDS2002C |
70 |
1000 |
2 |
1080 |
|
TDS2012C |
100 |
2000 |
2 |
1300 |
|
TDS2004C |
70 |
1000 |
4 |
1640 |
|
TDS2022C |
200 |
2000 |
2 |
1850 |
|
TDS2014C |
100 |
2000 |
4 |
1950 |
|
TDS2024C |
200 |
2000 |
4 |
2280 |
Внешний вид 4‑канального осциллографа этой серии приведен на рис. 4: он мало отличается от приборов старой серии TDS2000B.
Для уменьшения влияния эффектов дискретизации ее частота минимум на порядок выше максимальной частоты наблюдаемого сигнала. Это позволяет наблюдать короткие импульсы в реальном масштабе времени (рис. 5а).

Рис. 5. Осциллограммы:
а) короткого импульса;
б) пример построения спектра;
в) получение осциллограмм двух каналов и пример курсорных измерений
Приборы имеют ряд автоматических измерений, включая БПФ для построения спектра наблюдаемого сигнала. Это позволяет обойтись без анализатора спектра, а на низких частотах даже получить более правильный спектр, чем дает большинство дорогих радио-частотных анализаторов спектра с нижней граничной частотой 9 кГц и выше. Пример построения спектра сигнала дан на рис. 5б (спектр выделен красным цветом).
На рис. 5в показано получение двух осциллограмм и проведение измерений с помощью вертикальных курсоров. Можно использовать и горизонтальные курсоры, а также до 16 автоматических измерений.
Осциллографы Tektronix DPO/MSO2000
Новейшая серия осциллографов Tektronix (представлена в октябре 2012 года) содержит как обычные запоминающие осциллографы с цифровым люминофором (DPO), так и осциллографы смешанных сигналов (MSO) со встроенным 16‑канальным логическим анализатором (табл. 3) [5]. Первые три модели можно вполне отнести к бюджетным, остальные скорее являются переходными к осциллографам более высокого класса и с более высокими частотами.
Модель |
Полоса |
Дискре- |
Объем |
Количество каналов |
Цена, $ |
DPO2002B |
70 |
1 |
1M |
2 |
1290 |
DPO2012B |
100 |
2 |
1570 |
||
DPO2004B |
70 |
4 |
1970 |
||
MSO2002B |
70 |
2/16 |
2120 |
||
DPO2022B |
100 |
4 |
2330 |
||
MSO2012B |
100 |
2/16 |
2390 |
||
DPO2024B |
200 |
4 |
2750 |
||
MSO2004B |
70 |
4/16 |
2790 |
||
MSO2022B |
200 |
2/16 |
3060 |
||
MSO2014B |
100 |
4/16 |
3150 |
||
MSO2024B |
200 |
4/16 |
3570 |
Осциллографы серии MSO/DPO2000B имеют широкоэкранный 7‑дюймовый цветной дисплей, частоту дискретизации 1 Гвыб./с по всем каналам и гибкий интерфейс пробников TekVPI. Внешний вид приборов (рис. 6) существенно изменился: в центре передней панели расположен фирменный инструмент Wave Inspector, впервые введенный в осциллографы DPO/MSO4000, а затем и в DPO/MSO3000.
Экран дисплея у этого осциллографа увеличенных размеров, что позволяет отчетливо просматривать как осциллограммы аналоговых сигналов, так и диаграммы множества логических сигналов. Например, на рис. 7а представлена осциллограмма одного аналогового сигнала и восьми цифровых сигналов.

Рис. 7. Примеры осциллограмм на экране Tektronix MSO2024B:
а) одного аналогового сигнала и восьми цифровых сигналов;
б) фронт 10 МГц сигнала и восьми логических сигналов;
в) аналоговый сигнал и его спектр, полученный БПФ;
г) фиксация аномалий сигналов;
д) анализ последовательной шины CAN с применением программного модуля
С помощью этого осциллографа удобно наблюдать фронты импульсных сигналов. На рис. 7б показан фронт 10‑МГц сигнала и восьми логических сигналов. Зона их временной нестабильности фронтов отмечена серыми прямоугольниками.
Как и все осциллографы Tektronix, DPO/MSO2000B имеют функцию быстрого преобразования Фурье, позволяющую строить спектр не очень высокочастотных сигналов. Спектр можно строить одновременно с наблюдением осциллограммы исходного сигнала (рис. 7в).
Прибор оснащен специальной 3D-памятью осциллограмм, именуемой «цифровым фосфором», или «цифровым люминофором». Она позволяет наблюдать множество нестабильных осциллограмм и фиксировать их аномалии за счет имитации послесвечения люминофора (персистенции) (рис. 7г). Предусмотрено различное время послесвечения осциллограмм.
DPO/MSO2000B относятся к приборам с закрытой архитектурой, которые имеют встроенный микропроцессор и его микропрограм-мное обеспечение, хранящееся во внутренней флэш-памяти осциллографа. Его можно менять с помощью сменных внешних модулей флэш-памяти, в том числе скачивая микропрограммное обеспечение из Интернета.
Для расширения функциональных возможностей приборов предусмотрены специальные миниатюрные сменные программные модули, которые вставляются в специальный отсек, расположенный в верхнем правом углу передней панели. Карты существенно меняют вид изображения на экране. На рис. 7д виден экран, на котором показано тестирование последовательной шины типа CAN с применением такого модуля. Поставляются модули анализа последовательных шин, источников электропитания, аудио- и видеоустройств и т. д.
Портативные осциллографы Tektronix
В разработке портативных осциллографов с автономным питанием и гальванически развязанными аналоговыми входами давно лидирует партнер Tektronix — корпорация Fluke, также входящая в Danaher. Она выпускает обширную номенклатуру портативных приборов (мультиметров, токовых клещей, осциллографов‑скопметров, калибраторов, тепловизоров и т. д.) в ударопрочных корпусах для применения в промышленности и полевых условиях. Но корпорация Tektronix решила выпустить на рынок и свою серию таких «ручных» приборов — осциллографов THS3000 (рис. 8).
Их основные параметры указаны в таблице 4.
Модель |
Полоса |
Количество |
Объем |
Дискретизация, |
Время |
THS3014 |
100 |
4 |
10000 |
2,5 |
3,5 |
THS3014-TK |
|||||
THS3024 |
200 |
5 |
1,7 |
||
THS3024-TK |
Осциллографы выполняют функции самописца и регистратора с числом точек регистрируемого процесса 30 000, что втрое больше, чем у обычных осциллограмм. Частота дискретизации — 5 Гвыб./с (1,25 Гвыб./с на канал), чувствительность по вертикали — от 2 мВ/дел. до 100 В/дел., коэффициент развертки — от 2 нс/дел. до 4 с/дел. Осуществляется запуск по фронту импульса, событию, видеосигналу. Приборы имеют цветной дисплей размером 15,3 см по диагонали. Есть интерфейсы USB-host, USB-device и встроенный Li-Ion аккумулятор для автономного питания. Размеры прибора — 265×190×70 мм, вес — 2,2 кг с Travel kit (TK). На модели серии THS3000 дается трехгодичная гарантия.
При применении таких осциллографов особое значение имеет как гальваническая изоляция аналоговых входов и USB-разъема от общей электронной части прибора, так и общая изоляция их от заземленного корпуса. Все это направлено на предотвращение удара пользователя, держащего в руке прибор, при наличии большого синфазного напряжения: осциллограф должен реагировать только на противофазное напряжение (рис. 9).
Локальная гальваническая развязка входов и USB-разъема достигается специальными модулями оптронной развязки. Они установлены в специальных вырезах изолирующей области (рамки) прибора (рис. 10). Это обеспечивает максимальную безопасность пользователя при работе с осциллографом в сложных производственных или полевых условиях и даже при его ремонте.
Экран переносных осциллографов цветной и имеет типичное для портативных приборов разрешение — 320×240 пикселей. Это позволяет наблюдать на нем цветные осциллограммы (рис. 11а). Правда, их дискретность видна отчетливо, что указывает на невысокое разрешение экрана.
Приборы имеют 21 вид курсорных и автоматических измерений, то есть по этому показателю они не уступают настольным моделям с такой же полосой исследуемых сигналов (рис. 11б). Автоматические измерения превращают миниатюрный прибор в целую измерительную систему с широкими функциональными возможностями.
Возможно проведение и простых измерений по маске. Она может быть создана перемещением опорных осциллограмм. Прибор фиксирует остановкой и сигналом момент, когда текущая осциллограмма выходит из маски (рис. 11в).
Особое значение имеет связь портативных осциллографов с компьютерами. Для этого приборы оснащены USB-разъемом Host Device. Связь с компьютером и передачу в него данных осциллограмм обеспечивает программа OpenChoice Desktop (рис. 12). Она же позволяет наблюдать осциллограммы на большом экране дисплея компьютера. Возможно применение и других систем компьютерной математики — Exel, Mathcad и MATLAB. Это заметно расширяет возможности осциллографов.
Бюджетные функциональные генераторы AFG2021
Tektronix первой освоила выпуск массовых цифровых функциональных генераторов с прямым цифровым синтезом стандартных сигналов и произвольных функций — AFG3000. Но сейчас эти приборы считаются слишком дорогими и избыточными по основным параметрам — прежде всего по частоте повторения сигналов. Поэтому модельный ряд своих функциональных генераторов сигналов компания Tektronix пополнила новой одноканальной бюджетной моделью AFG2021 [6] (рис. 13а). Этот генератор построен с использованием технологий прямого цифрового синтеза (DDS) на основе 14‑битного ЦАП. Новый генератор имеет высокую стабильность (±1ppm) и позволяет формировать сигналы с максимальной частотой до 20 МГц (для синусоидального сигнала). Амплитуда сигналов и нижняя частота (1 мкГц) остались прежними.

Рис. 13. Внешний вид цифрового функционального генератора Tektronix AFG2021:
а) передняя панель;
б) задняя панель
Вид прибора сзади показан на рис. 13б. На задней стенке расположены отверстие вентилятора, разъем провода подключения прибора к сети, коаксиальные разъемы внешнего запуска и выхода опорного генератора и разъемы приборного интерфейса GPIP, последовательной шины USB и локальной сети LAN.
Кроме синусоидального сигнала, AFG2021 может генерировать еще 11 стандартных форм сигналов: прямоугольный, импульсный, пилообразный, шумовой, напряжения постоянного тока, sin(x)/x, функции Гаусса, функции Лоренца, нарастающей экспоненты, спадающей экспоненты и гаверсинуса.
Благодаря 14‑разрядному ЦАП новый генератор Tektronix AFG2021 может формировать простые и сложные сигналы произвольной формы с высоким разрешением по амплитуде при частоте дискретизации 250 Мвыб./с и с количеством точек от 2 до 128К. Для сохранения сигналов доступны четыре ячейки внутренней энергонезависимой памяти, каждая — объемом 128К. Сформированные сигналы могут записываться и на внешний USB-носитель. Кроме генерации стандартных сигналов и сигналов произвольной формы, новая модель может работать в режимах модуляции (АМ, ЧМ, ФМ, ЧМн, ШИМ), свипирования (качания частоты) и формирования пачек импульсов.
Прибор имеет интуитивно понятный графический интерфейс, который обеспечивает быстрый доступ к настройкам и установке параметров. В качестве устройства отображения информации используется 3,5‑дюймовый цветной TFT-экран (рис. 14), аналогичный применяемому в серии AFG3000. Для удобства пользователей на дисплее показываются соответствующие параметры в стилизованном графическом и текстовом форматах.
Новый генератор Tektronix AFG2021 имеет широкие возможности по синхронизации и тактированию. В нем предусмотрены вход и выход внешнего запуска, вход 10‑мегагерцового опорного генератора, а также вход для стробирования пачек импульсов. Для дистанционного управления от персонального компьютера предусмотрен USB-интерфейс, а опционально доступны интерфейсы GPIB и LAN.
Для передачи сигналов с осциллографов Tektronix можно использовать программное обеспечение ArbExpress. Оно, в частности, позволяет задавать генерацию сигналов стандартной и произвольной формы, а также сигналов, получаемых от осциллографа. При помощи этой функции реальные сигналы, захваченные с помощью осциллографа, передаются в персональный компьютер по интерфейсам USB, GPIB или LAN, где формы сигналов можно отредактировать и затем загрузить в память генератора AFG, чтобы потом применять их в качестве пользовательских. Кроме того, генератор можно использовать и в среде LabVIEW совместно с другими приборами Tektronix. Она обеспечивает около 200 функций обработки сигналов. Возможно применение и матричной математической системы MATLAB.
Настольные мультиметры корпорации Tektronix
Мультиметр — прибор для измерения многих параметров электрических цепей и приборов радиоэлектроники. Как правило, мультиметр измеряет постоянное и переменное напряжение и ток, сопротивление цепи, емкость конденсаторов, а реже — частоту и период переменного тока и другие параметры. Дешевыми мультиметрами-«мыльницами», с погрешностью измерения 1–2%, уже давно заполнены магазины для радиолюбителей.
Однако для серьезной лабораторной практики созданы гораздо более точные и надежные настольные мультиметры. Tektronix разработала и выпускает серию таких приборов (табл. 5, рис. 15).
Модель |
DMM4020 |
DMM4040 |
DMM4050 |
Количество разрядов |
5,5 |
6,5 |
6,5 |
Точность, % |
0,015 |
0,015 |
0,024 |
Напряжение |
10 мкВ / |
100 нВ / |
100 нВ / |
Ток |
1 нА / |
100 мкА / |
100 мкА / |
Сопротивление |
1 мОм / |
10 мкОм / |
10 мкОм / |
Частота/период |
+ / – |
+ / + |
+ / + |
Емкость/температура |
– / – |
– / – |
+ / + |
Тест в пределах |
+ |
+ |
+ |
Небольшой размер ЖК-экрана мультиметров Tektronix тем не менее позволяет получать четкое отображение в символьной форме измеряемых параметров и результатов их статистической обработки — включая графическое представление простых зависимостей и гистограмм (рис. 16).
Лабораторные источники электропитания
В настоящее время многие электронные устройства имеют автономное питание от батарей гальванических элементов или аккумуляторных батарей. Однако в условиях исследования, отладки или ремонта питание электронных устройств удобнее получать от стационарных лабораторных источников, которых промышленность ныне выпускает великое множество. Около десятка лабораторных источников вторичного электропитания линейного типа производит и корпорация Tektronix (приборы серий PWS2000 и PWS4000 [7]). Их стоимость составляет от $401–461 и до $1400 — для программируемых источников серии 4000.
Эти приборы выполнены в стандартных корпусах (рис. 17). Oни имеют плавно регулируемое выходное напряжение с максимальным значением 18 В (при токе до 5 А), 32 В (при токе до 3 А) и 72 В (при токе до 1,5 А) и др. Точность установки напряжения — 0,03 или 0,05%. Двойная амплитуда пульсаций достигает 1–5 мВ. Источники питания имеют разъем USB-device, и ими можно управлять с помощью программы NI LabVIEW SignalExpress. Габаритные размеры — 214×88×355 мм, масса — от 5,6 до 9,6 кг. Дисплей — вакуумный, люминесцентный: он дает яркое и четкое изображение.
Источники электропитания корпорации Tektronix не имеют особых преимуществ по сравнению с моделями других фирм. Их целесообразно применять в тех случаях, когда рабочее место оборудовано другими приборами корпорации Tektronix.
Заключение
В последнее время корпорация Tektronix уделяла большое внимание разработке и производству сравнительно дешевых бюджетных измерительных приборов широкого применения. Такие приборы могут использоваться для установки на рабочих местах специалистов по исследованию, разработке и тестированию разнообразных электронных компонентов, систем и устройств в диапазоне частот до 200 МГц. При более высоких частотах рабочие места могут быть расширены с помощью более высокочастотных осциллографов, генераторов сигналов, анализаторов спектра и других приборов, также выпускаемых Tektronix и нередко лидирующих на рынке. Разумеется, можно применять модели и других фирм, но ориентация на изделия одной компании дает ряд важных преимуществ: обеспечивается унификация приборов, облегчается и удешевляется их ремонт и обслуживание, облегчается совместное применение приборов и програм-мных средств для работы с ними. Все эти достоинства проявляются при использовании измерительных приборов корпорации Tektronix.
- www.tektronix.com
- Афонский А. А., Дьяконов В. П. Измерительные приборы и массовые электронные измерения. М.: Солон-Пресс, 2007.
- Афонский А. А., Дьяконов В. П. Электронные измерения в нанотехнологиях и в микроэлектронике. М.: ДМК-Пресс, 2011.
- Дьяконов В. П. Современные измерительные генераторы сигналов. М.: ДМК-Пресс, 2011.
- Mixed Signal Oscilloscopes MSO2000B Series, DPO2000B Series. Datasheet. Tektronix, Inc.
- Arbitrary/Function Generator AFG2021. Datasheet. Tektronix, Inc.
- Programmable DC Power Supplies. Tektronix PWS4000 Series Datasheet.