wersja mobilna
Online: 746 Piątek, 2016.12.09

Technika

Oscyloskop Agilent MSO-X 3104A - perfekcja, marzenie każdego elektronika

środa, 20 czerwca 2012 10:39

Duża szybkość próbkowania, szerokie pasmo analogowe, duży rekord próbek, duży wyświetlacz wysokiej rozdzielczości - to cechy dobrego, profesjonalnego oscyloskopu cyfrowego. Wszystkie te cechy ma oscyloskop MSO-X 3104A, i tak jak kobieta, ma jeszcze jakąś tajemniczą siłę przyciągania.

Agilent należy do czołówki światowych producentów zaawansowanego sprzętu pomiarowego. Urządzenia pochodzące od takich wytwórców, niestety nie są tanie, ale różnica cen w porównaniu z tańszymi wyrobami klasy popularnej nie wynika tylko z opłaty za logo znanej firmy. W przypadku Agilenta można z pełną odpowiedzialnością stwierdzić, że cena przyrządu uzasadnia jego jakość.

Perfekcja w pomyśle i wykonaniu

Oscyloskop, mimo że bez wątpienia jest podstawowym przyrządem pomiarowym, należy do urządzeń o najbardziej skomplikowanej obsłudze. Producenci czynią starania by maksymalnie uprościć interfejs użytkownika, wprowadzają własne rozwiązania chronione często patentami. Skutek bywa lepszy lub gorszy, ale to co udało się uzyskać konstruktorom Agilenta musi budzić uznanie.

W oscyloskopie MSO-X 3104A wszystko, począwszy od najdrobniejszych szczegółów mechanicznych, przez rozwiązania czysto elektroniczne, na oprogramowaniu przyrządu kończąc zostało opracowane perfekcyjnie. Naprawdę trudno znaleźć element, do którego można by mieć jakieś zastrzeżenia. Bardzo duży wyświetlacz, wręcz olbrzymi, jeśli wziąć pod uwagę całkowite wymiary przyrządu, daje niepowtarzalny komfort pracy.

Wielofunkcyjność

W oscyloskopie MSO-X 3104A produkowanym przez Agilenta zaimplementowano szereg funkcji pomiarowych, bez których trudno sobie wyobrazić współczesny oscyloskop cyfrowy. Woltomierz jest jedną z prostszych, stosowanych niemal od początku istnienia oscyloskopów, nawet analogowych.

Niezależnie od stosunkowo prostego multimetru, oscyloskop MSO-X 3104A dokonuje automatycznych pomiarów 30 parametrów sygnału, przy czym jednocześnie są wyświetlane maksymalnie 4 dowolnie wybrane przez użytkownika. Analizator widma to kolejna funkcja, bez której współczesny oscyloskop cyfrowy raczej nie znajdzie uznania użytkowników.

W tym przypadku mamy oczywiście do czynienia z klasyczną analizą FFT, jednak implementacja tej funkcji w oscyloskopie MSO-X 3104A jest godna naśladowania. Działa bardzo szybko, w dogodny sposób jest ustawiany zakres częstotliwości wykresu widmowego. Dzięki parametrom Span i Center można bardzo dokładnie i pod pełną kontrolą przeglądać całość lub dowolny fragment widma.

Oscyloskop MSO-X 3104A, sądząc choćby z nazwy, umożliwia jednoczesną obserwację przebiegów analogowych oraz cyfrowych. Można więc uznać, że pełni on funkcję analizatora stanów logicznych. Gniazdo 16-kanałowej sondy logicznej umieszczono na panelu przednim pod wyświetlaczem. Przebiegi cyfrowe opatrywane własnymi etykietami są wyświetlane w 3 rozmiarach wybieranych przez użytkownika.

Kolejną funkcją, bez której nie sposób wyobrazić sobie oscyloskopu MSO jest analiza protokołów. Producenci prześcigają się w liczbie obsługiwanych standardów. Agilent nie pozostaje w tyle. Wykorzystując oscyloskop MSO-X 3104A można obserwować działania interfejsów: ARINC 429, CAN, FlexRay, I²C, I²S, LIN, MIL-STD-1553, SPI, UART/RS232, USB.

Istnieje możliwość nie tylko odczytywania i interpretowania danych przesyłanych danym interfejsem, ale także poszukiwania określonych sytuacji poprzez ustawienie odpowiedniego warunku wyzwolenia. Elektronicy, a częściej elektrycy czy energetycy wykorzystują w swej pracy mierniki jakości sieci zasilającej. W oscyloskopie MSO-X 3104A taki wirtualny przyrząd jest również dostępny.

De facto jest to wydzielony zespół funkcji pomiarowych, ale do korzystania z nich konieczne jest posiadanie sondy prądowej i sondy różnicowej, których nie ma na wyposażeniu standardowym oscyloskopu. Miernik jakości mocy mierzy 11 parametrów zasilania i urządzeń dołączonych do sieci zasilającej. Są to: harmoniczne, sprawność, prąd rozruchu, modulacja, jakość mocy, utrata energii przy przełączaniu, odpowiedź na nagłą zmianę obciążenia (transient response), czas włączenie i wyłączenia, tętnienia, współczynnik tłumienia zasilania (PSRR), Slew Rate.

Ostatnim, jakże docenianym przez użytkowników dodatkiem oscyloskopu MSO-X 3104A jest generator arbitralny. Ma on własne gniazdo wyjściowe umieszczone na płycie czołowej pod wyświetlaczem. Generuje 12 predefiniowanych przebiegów o różnych kształtach, w tym jeden przebieg arbitralny użytkownika będący w stałej gotowości.

Przebiegów własnych może być jednak znacznie więcej, gdyż są one zapisywane w pamięci Flash oscyloskopu lub na pendrivie. Częstotliwości generowanych przebiegów zależą od ich kształtu. Na przykład maksymalna częstotliwość sinusoidy jest równa 20 MHz.

Specyficznymi przebiegami wyjściowymi jest napięcie stałe oraz szum. W oprogramowaniu firmowym uwzględniono prosty edytor przebiegów z funkcją interpolującą. Przebiegi są zapisywane w plikach CSV, więc można je łatwo i wygodnie przygotować na komputerze, a następnie wyeksportować do oscyloskopu.

Inne cechy oscyloskopu

Oscyloskop MSO-X 3104A klasyfikuje się w grupie sprzętu profesjonalnego o bardzo dobrych parametrach i relatywnie przystępnych cenach. Świadczą o tym parametry, takie jak: pasmo analogowe 1 GHz, częstotliwość próbkowania 5 GSa/s z przeplotem i 2,5 GSa/s bez przeplotu, 4 kanały analogowe i 16 cyfrowych, rekord 2 Mpunkty z przeplotem i 1 Mpunkt bez przeplotu z możliwością rozszerzenia do 4 Mp/2 Mp.

Duży rekord i specjalne algorytmy zarządzania pamięcią umożliwiają uzyskiwanie powiększania oscylogramów w stosunku 100000:1. Częstotliwość próbkowania kanałów cyfrowych w oscyloskopie MSO-X 3104A jest równa 1,25 GSa/s, a częstotliwość przebiegu cyfrowego może być równa 50 MHz. Obsługiwane są standardy TTL (1,4 V), CMOS (2,5 V), ECL (-1,3 V), ale można też zdefiniować własny poziom progowy.

Jedną z najsilniejszych cech oscyloskopu MSO-X 3104A są tryby wyzwalania. Po włączeniu analizatora protokołów pojawiają się opcje wyzwalania związane z wybranym do analizy interfejsem komunikacyjnym, ale możliwe jest również wyzwalanie określoną kombinacją wzorcową uwzględniającą zarówno kanały analogowe, jak i cyfrowe.

Kanały analogowe są w tym przypadku traktowane jako magistrala cyfrowa o poziomie progowym równym poziomowi wyzwalania, kanały cyfrowe natomiast pracują w wybranym wcześniej standardzie. Warunek wyzwalania zawiera konkretne stany na wskazanych liniach, albo ich zmiany na określoną wartość.

System akwizycji

Jedną z najważniejszych zalet profesjonalnych oscyloskopów cyfrowych jest możliwość wykrywania zakłóceń impulsowych. Do takich zadań konieczna jest bardzo duża szybkość próbkowania i rozbudowane systemy akwizycji danych.

W oscyloskopie MSO-X 3104A dostępne są cztery tryby pracy układu akwizycji: Normal - przydatny w większości zwykłych pomiarów, Peak Detect - umożliwiający obserwację bardzo wąskich impulsów nawet przy długich podstawach czasu, Averaging - stosowany przede wszystkim w celu skutecznej eliminacji szumów w sygnale okresowym, ale bez ograniczania pasma pomiarowego i High Resolution, który również redukuje szum i wygładza przebieg, ale niestety odbywa się to kosztem zmniejszenia pasma pomiarowego.

Tryby Averaging i High Resolution zwiększają efektywną rozdzielczość przetwarzania, która dla prędkości próbkowania mniejszej niż 10 MSa/s może być równa nawet 12 bitów. Pamiętajmy jednak, że jest to efekt sztuczny, przetworniki A/C pracują zawsze z rozdzielczością 8-bitową.

W oscyloskopie MSO-X 3104A zastosowano jeszcze jedno istotne np. dla poszukiwania przypadkowych zakłóceń rozwiązanie, jakim jest segmentacja pamięci. Po zapełnieniu każdego segmentu oscyloskop przezbraja się i uzyskuje gotowość do wyzwolenia w czasie ok. 1 μs. Obserwację przypadkowych zakłóceń ułatwia ponadto persystencja o regulowanym czasie, czyli cyfrowa wersja wydłużonej poświaty stosowanej kiedyś w oscyloskopach klasycznych.

Matematyka

Obliczenia matematyczne na przebiegach wykonywane przez oscyloskop MSO-X 3104A podzielono na cztery grupy. Są to podstawowe działania matematyczne, przekształcenia, filtrowanie i wizualizacja.

Przykładowo, grupa przekształceń obejmuje takie funkcje, jak różniczkowanie, całkowanie, pierwiastkowanie i analizę FFT. Kolejne funkcje, jak logarytmowanie, funkcje wykładnicze i wiele innych, są dostępne po wykupieniu odpowiedniej licencji. W grupie wizualizacji znajduje się szereg ciekawych opcji. Jest to na przykład obliczanie trendu.

Jak każdy oscyloskop cyfrowy

Poza pewnymi specyficznymi cechami oscyloskop MSO-X 3104A nie różni się od większości podobnych przyrządów. Pracuje w trzech trybach: Normal, XY, i Roll. Normal to typowych tryb dla każdego oscyloskopu, w którym oscylogram jest kreślony jako napięcie w funkcji czasu.

Bardzo wygodnym, z raczej niespotykanym w oscyloskopach cyfrowych rozwiązaniem jest możliwość precyzyjnej, przypominającej płynną zmianę podstawy czasu, nie tylko według schematu 1-2-5. W trybie XY tworzony jest wykres napięcia z pierwszego kanału w funkcji napięcia z drugiego kanału. Z kolei tryb Roll jest przydatny do obserwacji przebiegów wolnozmiennych.

Wykres jest rysowany od prawej strony do lewej. Przebiegi referencyjne to bardzo wygodne i popularne narzędzie przydatne do uruchamiania i serwisowania urządzeń. W MSO-X 3104A mogą być aktywne jednocześnie dwa takie przebiegi. Z kolei test maski pozwala sprawdzić czy badany sygnał mieści się w założonej tolerancji wyznaczonej przez maskę.

Jest to bardzo popularne narzędzie w oscyloskopach cyfrowych. Agilent oprócz typowej metody definiowania maski wprowadził możliwość jej precyzyjnego określania przy użyciu komputera. Maska jest przesyłana w zwykłym pliku tekstowym i może być poddawana edycji w dowolnym programie obsługującym ten format. Save/Recall to funkcje dostępne niemal w każdym oscyloskopie cyfrowym.

Służą do zapisywania w pamięci wewnętrznej lub zewnętrznej (pendrive) nastaw przyrządu, zrzutów ekranowych, danych, własnych przebiegów utworzonych dla generatora arbitralnego, masek. Zrzuty ekranowe mogą być drukowane bezpośrednio z oscyloskopu na drukarkach sieciowych. Do komunikacji z otoczeniem są wykorzystywane interfejsy: LAN, USB i GPIB. Istnieje możliwość zdalnego sterowania przyrządem przez aplikację webową.

Najkrócej o oscyloskopie

Konstruktorzy oscyloskopu MSO-X 3104A najwyraźniej użyli jakiegoś magicznego zaklęcia, które powoduje, że nie można się od tego przyrządu oderwać, jest wyjątkowy. Został opracowany i wykonany perfekcyjnie. Na pewno chciałby go mieć każdy elektronik.

Jarosław Doliński
AM Technologies

www.amt.pl