BodePlot (FRA) SDS2000X Plus
BodePlot (FRA) SDS2000X Plus
Siglent SDS2000X Plus sarjan
oskilloskoopeissa on vakiona monipuolinen BodePlot (FRA)
FRA, Frequency Response Analyse, on myös SDS1004X-E, SDS2000X-E, SDS2000X HD, SDS5000X, sekä SDS6000A malleissa.
SDS 1k ja 2k X-E malleissa
on hiukan erilainen versio lähes samoin ominaisuuksin.
Käyttöliittymä lähinnä on se suurin eroavuus.
SDS2000X HD mallin BodePlot täällä
SDS2000X Plus
mallin BP toiminto on hyvin pitkälle samanlainen kuin SDS5000X mallissa,
josta minulla ei ole omaa kokemusta, sekä SDS6000A mallissa josta minulla on
kokemusta.
Suuntaa antavasti voi todeta että SDS1104X-E/SDS1204X-E ja SDS2000X
Plus mallien FRA (Bode Plot) suorituskyky on erittäin paljon samaa
luokkaa. Sensijaan käyttövalikot ja niiden kanssa operointi ovat kokonaan erilaiset, ainakin nykyisin. Myös
näytön koko SDS1000X-E mallissa soveltuu sen valikoille paremmin.
Huomaa että uusien FW versioiden myötä saattavat jotkin yksityiskohdat hiukaan
muuttua / parantua ja saattaa tulla myös uusia ominaisuuksia ja esimerkiksi
numeroarvojen näyttätarkkuus ja skaalaus muuttua jne.
Tässäkin haluan huomauttaa että sinne BodePlot toiminnon ytimeen, eli taulukkoon,
tallentuu kaikki täydellä tarkkuudella vaikka kuvassa näkyvä taulukko onkin
typistetty.
Esimerkit SDS2000X Plus mallia käyttäen. (huomaa että
tämän jälkeen on tullut FW päivityksiä)
Alustukseksi yksi pikkiriikkinen esimerkki siitä mitä sillä muun muassa voi
tehdä.
Kuva 0.1.
Näyttää simppeliltä ja onkin sitä. Nyt sitten kannattaa vilkaista aseteikkoa.
Siellä on 20dB/div! Hupsista..
Kuvassa on ajettu 10 kHz pyyhkäisykaistalla (span) noin 2,46 MHz kide.
Sarjaresonansi fs on tasolla 3,4 dBm. Rinnakkaisresonanssi on
tasolla -95,6 dBm.
Lähes 100dB dynamiikka mittauksessa yhden pyyhkäisyn sisällä ei
todellakaan ole vähän kun huomioidaan mistä laitteesta on kyse.
Näitä kanavia voi olla kolme rinnakkain, eli jopa 3 kidettä voisi ajaa rinnakain
ja valikoida. Toki vaatii hiukan ajatusta sen suhteen kuinka jokaiselle jakaa
sen saman DUT in signaalin.
Kuva 0.2.
Kyseisessä tilanteessa vertikaalia voi toki zoomailla näytöllä
haluamallaan tavalla ja siirrellä tarpeen mukaan ylös ja alas, skaala
voi olla 0,1dB/div - 20dB/div ja luonnolisesti myös lineaariset asteikot. Tuo
kuva on vain piirtoa. BodePlot primääri ydin data on sisäinen täysresoluutioinen
kaikkien kanavien taulukko josta tuo piirros tehdään ja josta myös saadaan tuo
näytössä näkyvä yhden kanavan pyöristelty heikkoresoluutioinen taulukko. Kun
BodePlot sweeppaa, pyyhkäisee, se muodostaa askel askelelta sinne taulukkoon
datan jossa on taajuus, taso, vaihe. Maksimi rivimäärä taulukossa on tässä
mallissa 500 jota on käytetty tässä esimerkkitapauksessa..
Tietenkin sen primääri taulukon saa laitteesta ulos .csv muodossa ja
halutessaan sinne takaisinkin uudelleen tarkastelua varten.
.png)
Kuva 0.3.
Toinen 2000 sarjan malli ja uudempi FW. Kun dB/div voi säätää pienemmin askelin
on mukava skaalata tulos näytölle niin halutessaan.
Pitää aina muistaa se että BP tulostaa aina primäärin tuloksen taulukkoon.
Vaikka ajon aikana olisi 0.5dB/div ja vertikaali nenee pahasti yli näytön, ei
syytä huoleen. Data on siellä ja vaikka BP olisi pysäytetty näytön
vertikaalisijainnin ja asteikon voi aina sakaalata (kuva on vain "ikkuna" siihen
taulukkoon.)
.png)
Kuva 0.4.
Mikäli käytössä on useampia kanavia samaan aikaan niille kaikille on samat
asteikot. Niitä ei voi sakaalata kanavakohtaisesti.
Datataulukkoa ei ole pakko katsella. Nykyiset FW versiot eivät kuitenkaan aivan
täysin hyödynnä siinä tapauksessa näyttöaluetta.
.png)
Kuva 0.5.
Datataulukko on pois näytöltä. (myös kanavat 3 ja 4 on vaihdettu päikseen (oli
testausta, ei merkitystä tässä).
Seuraava kuva vain kertoo että myös SDS1000X-E mallien BodePlot on joitain
pienia asioita lukuunottamatta hyvin lähella 2000 mallien ja jopa 6000 mallien
BP toimintoa!
.png)
Kuva 0.6.
Vertailun vuoksi SDS1000X-E
Kanavassa 1 on ulkoinen 50 ohm terminaattori koska mallissa ei ole 50 ohm
tuloja.
BodePlot toiminnossa oskilloskoopin ohjaama
signaaligeneraattori pyyhkäisee (askeltaa) Bode Plot toiminnon ohjaamana. Ulostulosignaali syötetään tutkittavan
laitteen/piirin sisäänmenoon sekä sama signaali otetaan myös referenssiksi
oskilloskoopin referenssi sisäänmenoon. Tutkittavan laitteen ulostulo tuodaan
oskilloskoopin sisäänmenoon joka on määritelty tutkittavan laitteen ulostulo
signaalille. Oskilloskooppi piirtää tutkittavan taajuusvasteen sekä vaihe-eron.
(Siglent BodePlot on kolme kanavainen joten tutkittavasta piiristä saadaan
enintään kolme signaalia BodePlot sisäänmenoihin joista jokasesta saadaan
taajuus ja vaihevaste data ja sitä vastaava piirros)
-Maksimi taajuusalue 10Hz - 120MHz ellei generaattori
rajoita maksimitaajuutta.
-Maksimi askelten määrä 500, Minimi 10.
-Minimi span (pyyhkäisyn leveys) 500Hz
-Maksimi, koko taajuusalue.
-Pyyhkäisy voi olla logaritminen tai lineaarinen.
-Samanaikaisten mittauskanavien määrä max 3 sekä yksi referenssikanava joka on
sama kuin tutkittavan piirin sisäänmeno.
-Dynamiikka. 0dBm tasolta alaspäin maksimi yli 80dB (-80dBm). 0dBm tasolta
yläspäin oskilloskoopin maksimitulotasoon saakka. Näiden väli on maksimi yhden
mittauspyyhkäisyn koko dynamiikka alue silloin kun on valittu autimaattinen
tasonsäätö käyttöön.
-BodePlot data on saatavissa .CSV muodossa joka on täydellä resoluutiolla sekä
taajuuden että tason sekä vaiheen osalta. Näytöllä on käytteävissä data
taulukko jossa resoluutio on alhainen.
-Näyttöasetukssista riippumatta BodePlot käyttää sen koko signaalin tasoaluetta.
(eli jos jotain jäi kuvan ulkopuollele se ei leikkaudu kuten oskilloskoopin
normaalilla näytöllä (kunhan automaattinen tasonsäätö on käytössä)
-Kohinataso on tyypillisesti alle -85 ... -90dBm (Katso dynamiikkaan liittyvät
kuvat alempana.)
Perusominaisuuksia.
-BodePlot vaatii signaaligeneraattorin jota oskilloskooppi
kontrolloi automaattisesti. (käytön aikana kaikki ohjaus tapahtuu oskilloskoopin
toimesta)
Soveltuvia malleja ovat SDS2000X Plus mallin sisäinen sekä myös kaikki muut Siglent Arb/Funktio
stand alone generaattorit. SDS2000X Plus mallin sisäinen generaattori on
1-kanavainen ja taajuusalue (sini) max 50MHz.
Jotain etua voi joissain erikoistilanteissa syntyä mikäli käyttää ulkoista 2-kanavaista signaaligeneraattoria.
Tällöin referenssiä ei tarvitse kaikissa tilanteissa haarottaa jolloin on helpompaa toteuttaa
impedanssisovitus sekä myös mahdollisia muita etuja.
BodePlot toiminto tukee pyyhkäisyjä taajuusvälillä 10Hz - 120MHz (käytetyn
generaattorin maksimi voi rajoittaa ylärajaa tuota alemmas.)
SDS2000X Plus oma generaattori on 50MHz.
(Huom, SDS2000X HD mallissa 25MHz)
Pyyhkäisy on askeltava (hyppivä) ja maksimi taajuuspisteiden määrä on nykyisin 500.
Pyyhkäistävän alueen leveys (Span) minimi on 500Hz ja maksimi 119,999990MHz eli
kapeimmillaan 1Hz resoluutio joka riittää erittäinkin kapeiden ja jyrkkien
filttereiden tutkintaan.
Taajuuden pyyhkäisy voi olla joko lineaarinen tai logaritminen (Frequency Mode:
Linear, Decade)
-Linear moodissa valitaan taajuus pisteiden määrä välillä 10 - 500,
taajuusalueen keskikohta sekä kaista (span)
-Decade (Log) moodissa valitaan taajuusalueen alkupiste sekä loppupiste, taajuuspisteiden määrä dekadia kohden (siten
että pyyhkäyvälillä on maksimissaan noin 500 näytettä ja minimissään 2 näytettä
dekadia kohden.).
Hauska yksityiskohta, jos määrittää 500Hz
logaritmisen pyyhkäisyn alkaen 10MHz ja siitä 500Hz ylöspäin on pisteiden määrä
dekadia kohti 2299338048pts/decade. Pitää
kuitenkin muistaa, oli pyyhkäisy kuinka leveä tahansa maksimi piateiden määrä on
500.
Pyyhkäisy voi olla oletusarvoisesti vakio amplitudilla tai voidaan määritellä
amplitudiprofiili. Asettelu tehdään taulukkoon jossa
maksimissaan 10 tajuus-taso paria. Laite interpoloi tason annettujen pisteiden
välillä..
Maksimi pyyhkäisytaso joka BodePlot valikossa voidaan asettaa on 19.5dBm (50ohm)
joka vastaa 6Vp-p. Sitä rajoittaa käytetyn generaattorin mahdolinen alempi
maksimi joillain ylemmillä taajuuksilla, esim SDS2000XPlus oman generaattorin
maksimi ylimmillä taajuuksilla on 13.5dBm.
Pyyhkäisy voi olla asetuksista ja tutkittavasta riippuen joskus hyvinkin hidas.
Se johtuu osin monista luonnollisista seikoista johtuen toimintaperiaatteesta.
Mikäli olisi erillinen HW joka on suunniteltu nimenomaan nopeaa SFRA varten toki
nopeus voisi olla aivan toisilla dekadeilla.
Sivu on pahasti kesken. SDS1000X-E mallin BP
suorituskyky on kuitenkin hyvin lähellä ja kokolailla samat toiminnot vaikka
valikot ovat aivan erilaset. SDS2000X Plus suorituskyky on sama tai hiukan
parempi.
SDS1000X-E malleissa on myöskin BP mutta hiukan erilainen versio josta täällä
lisää.
Miltä yleisesti näyttää skoopin ja generaattorin sekä tutkittavan
kytkentä.
Kuva 1.
Yleiskuva yksinkertaistetusti signaalien kytkennän periaatteesta.
Tapoja on kaksi. Generaattorilta yksi kanava tai kaksi kanavaa.
Kun käyttää SDS2000XPlus sisäistä generaattoria on siinä 1 kanava eli kuvan
ylemmän osan mukainen kytkentä.
Ylemmästä kuvan osassa generaattori on nyt oskilloskoopin sisällä.
Huomaa että audiotaajuuksilla genikseltä tutkittavalle (DUT) ja skoopille
tuotavan signaalin kaapelointi on kokolailla yhdentekevää
kunhan huolehtii ettei
kaapelointiin indusoidu häiriöitä. Sen sijaan korkeilla taajuuksilla mitä
ylemmäs mennään sen vaativampaa on T haaroitus kytkennän impedanssisovittaminen
oikein ja hiukan vaativammissa tapauksissa on käytettävä asianmukaista
splitteriä. Lisäksi huomioitava kulkuaikaero mikäli halutaan vaihetiedosta edes
jotenkin tarkkaa. Jos haluaa tehdä tarkahkoja mittauksia se on syytä ajatella huolella.
Hyvälaatuisen oikean splitterin käyttö on myös tietenkin suositeltavampaa
kuin yksinkertaisen T haaroituksen, tälläin kuitenkin on myös huomioitava
splitterin vaimennus. Tähän sopii se "garbage in - garbage out" aika hyvin.
Kun haluat tasot ilmaistuna oikein on huolehdittava myös siitä että BodePlot
asetuksissa annetaan oikea impedanssi.
Mikäli käytetään kaksikanavaista genraattoria, esim SDG1000X
tai 2000X
tai 6000X, voidaan käyttää myös kuvan alaosan 2-kanava kytkentää tai ylempänä
olevaa 1-kanava kytkentää.
2-kanava kytkennässä on ennen BodePlot käynnistystä asetelttava generaattori Tracking tilaan
jossa kanava 2 on orjakanava joka seuraa kanavaa 1 taajuuden, tason ja vaiheen
osalta eli identtinen signaali. (Tässä on erityisesti se etu että DUT input ei
kuormita referenssilinjaa eikä aiheuta siihen tasomuutoksia johtuen huonosta
sovituksesta yms eikä myöskään
T haaroitus aiheuta "sotkua" signaaliin joka ylemmillä taajuuksilla on lähes
väistämätöntä ainakin yksinnkertaisessa T haaroituksessa. Tällöin myös pelkkää
DUTout tasoa mittaava toimintatapa on tarkempi. (huomaa että myös kaksikanava käytössä
kun halutaan edes kohtuullisen
tarkkaa vaihe-eroa mitata tulee molempien signaaliteiden kulkuaika olla sama.
Samoin oskilloskoopissa on silloin hyvä käyttää kanavaparia joka käyttää samaa
AD muunninta. Siis joko Ch1/Ch2 TAI Ch3/Ch4.
Vaihetarkkuus ja paljonko on vähän vai onko sekin paljon.
Tyypillinen koaksiaalikaapelin kulkuaika on 50Ω PE eristeiselle
kokasiaalikaapleille kuten tavis RG58 tai paljon parempi RG223.. Nopeuskerroin
noin 0,66.
Joka käytännössä tarkoittaa että metrin pituisen kaapelin kulkuaika on noin
5 ns. 1cm kaapelia vastaa tällöin 0,05ns eli noin 50ps.
Yksinkertainen esimerkki. 100MHz siniaalto. Jakson aika on 10ns. Se on
siis aika jonka kuluessa pyörähdetään 360 astetta.
Yhden asteen se kääntyy 27,77 ps aikana. Siis 100MHz taajuudella vaihe siirtyy
RG223 kaapelissa yhden asteen noin 5,5mm matkalla.
Siksi niiden kaapelien kulkuajalla on väliä. Toki 100MHz luokassakin asiat on
sentään kohtuuhelppoja. GHz taajuuksilla asiat olisi paljon kinkkisempiä. 50MHz taajuudella jakson aika
tietenkin sitten 20ns.
Kun sweeppaat BodePlotilla siten
että DUT on pelkkä metrin pituinen kokasiaali (siis 5ns viivelinja) ja vaikkapa 100kHz - 50MHz
saakka näet jokseenkin tasaisen tason ja alussa lähes 0 vaihe-eron mutta
taajuuden noustessa vaihe-ero kasvaapäätyen noin 91 asteeseen 50MHz taajuudella.
Luonnollisesti kun jaetaan taajuudet tuhannella ja siirrytään 100kHz
taajuudelle onkin 1 asteen vaihesiirtoa vastaava matka 5,5 metriä joten
matalilla taajuuksilla ei juuri huolta kannata kantaa kaapeleiden kulkuajasta ja
sen aiheuttamasta vaihesiirron virheistä.
Yhteenveto:
Audiotaajuuksilla useinmiten työpöydän alueella pysyttäessä kaapeleiden kulkuaika = "So what".
Radiotaajuuksilla sensijaan taajuudesta riippuen
joskus hyvinkin tarkkaa.
SDS2000X Plus BodePlot mittausten dynaaminen alue.
Ihan ensin voi sanoa. Se on hyvä! Se on
uskomattoman hyvä.
Dynaamisella alueella tarkoitetaan tässä sitä tasoeroa joka voi olla
mitattavalla taajusvälillä suurimman ja pienimmän tason välinen ero. Näin se
olisi helppoa sanoa. Jos sanoisin 140dB en ainakaan paljoa totuutta venyttäisi.
Kuitenkin on hyvä katsoa asiaa edes hitusen tarkemmin.
Meillä on kaksi rajaa.
Alaraja. Alhaalla on kohinaraja tai paremminkin kohinan
yläpuolella sellainen raja jossa kohinan aiheuttama mittausepätarkkuus on
hyväksyttävissä. Taas tuli venyvä käsite -- mikä on hyväksyttävissä.
Kohinaraja on kuitenkin sitten se vihonviimeinen seinä. Siellä oltaessa mitattu
taso on kohinaa ja emme voi erottaa signaaliamme sieltä lainkaan.
Yläraja. Oskilloskoopin ylin jännitealue on 10V/div. Jos
sovitaan että näyttöä ei ylitetä niin maksimi jännite on 80Vpp.
Olen todennut että -80dBm signaali on vielä hyvin kelvollinen tässä käytössä.
Pistetään se alarajaksi.
Yläraja 80Vpp vastaisi 50ohm järjestelmässä tasoa 42dBm. PUdotetaan siitä tuo
2dB pois ja "sovitaan" että yläraja on 40dBm joka siis on 10W teho.
Sellaisen käyttö edellyttäisi ulkoista vähintään 10W 50ohm feed thru
päätevastusta. Oskilloskoopin oman 50ohm tulon ehdoton yläraja on 1/2W eli
27dBm.
Dynamiikka 0dBm tasosta alaspäin. (jotkut valmistajat
ilmoittavat juuri tämän dynamiikan) Taajuudesta riippuen 80 - 90dB.
Dynamiikka aluetta on 0dBm tasosta ylöspäin max 40dB.
Kumpikin edellyttää että BP toimintoa käytetään Channel Gain: Auto
toimitamuodossa jolloin BodePlot säätää automaattisesti V/div asetusta
kulloinkin optimaaliselle tasolle. Tämä säätö / tarkistus tehdään jokaisella
taajuuspyyhkäisyn yksittäisellä askelella.
Mikäli automaattista tulokanavan herkkyyden säätöä ei tarvita, voidaan Auto
vaihtaa tilaksi Hold. Tälläin myös BP pyyhkäisy nopeutuu. Koko täyttä
mittausdynamiikkaa ei saavuteta. Käyttäjän on tällöin huolehdittava ennen BP
käynnistystä siitä että tulojen V/div tasoasetus on oikea siten että signaalin
ylin taso ei leikkaudu oskilloskoopin tuloasteissa/AD muuntimessa.
BodePlot toiminnolla ei voi tutkia sellaisia piirejä joissa piiri muuttaa
tulevaa taajuutta(1). Tutkittavan piirin/laitteen lähtötaajuus tulee olla sama kuin
tulotaajuus. Tämä johtuu siitä että BodePlot toimii selektiivisen vastaanottimen
periaatteella. Kun genaraattori askeltaa taajuutta myös BodePlot tulon
("vastaanotto") taajuus muuttuu. Selektiivisyys ei ole kytkettävissä pois.
Tuosta selektiivisyydestä hiukan lisää alempaana.
(1) Tähän on poikkeus. Mikäli käytetty signaaligeneraattori on kaksikanavainen
ja se sallii tarvittavan toimintatavan sekä lisäksi se silloin edellyttää että
kytkentä tehdään 1 kanava generaattorin tapaan.
Nimittäin, kun bode plot komentaa generaattoria se aina olettaa että
geneaarrorissa on yksi kanava, CH1 josta ulos tulee se mitä BP pyytää.
Kaksikanava kytkennässähän laitoit toisen generaattorin kanavan toimimaan toisen
orjana eli BP toimintohan ei tiedä signaalien tulevan eri kanavista. Tehdäänpäs
sitten pieni jippo. Asetetaan se toinen kanava taajuus offsettiin siihen CH1
nähden jota BodePlot ohjaa. Mutta ei BodePlot tiedä sitä. Viedään sieltä CH 2
tuleva taajuus tutkittavaan. Kun tutkittava sitten muuttaa sen taajuuden
sellaiseksi mitä BodePlot odottaa, eihän Bode Plot tiedä sitä.
Esimerkki. Mikseriin tuodaan Kiinteä LO 10MHz. Sitten sinne tuodaan RF In
19 - 24MHz. Jolloin ulos saadaan 9 - 14MHz (alempi sekoitus). Nyt halutaan
katsoa taajuusvaste kun RFin sweeppaa. Asetetaan Generaattorin 2 kanava +10MHz
offsettiin Ch 1 nähden. Tuodaan se Ch2 siihen RFin tuloon ja otetaan se IF out
sieltä BodePlot sisäänmenoon. Bode plot laitetaan sweeppaamaan 9 - 14MHz mutta
generaattori CH2 sweeppaakin 19 - 24MHz ja ulos tulee mikseristä 9 - 14MHz
ja sitähän Bode Plot odottaakin kuulevansa.
Edellyttää että Generaattorissa on 2 kanavaa joista 2 kanavan voi asettaa
haluttuun taajuus offsettiin seuraamaan kanavaa 1. Siglentin SDG1000X, 2000X ja
6000X voivat näin toimia.
Kuva 2
Tulotaso kanavaan 4 on 0dBm
Tulotaso kanavaan 2 on Ei signaalia eli tyhjä BNC.
Kuvassa havaitaan että tuolla aivan ylpäässä tulee mukaan kanavalta 4
ylikuulumista. Sen havaitsee kun vertaa kuviin jossa alempi signaalitaso.
Huomataan että esimerkiksi tyypillisten välitaajuusfilttereiden alueella
kohinaataso on varsin matala, esim tuossa 450kHz tuntumassa.
Kyseessä on 100MHz skooppi joten taso alkaa hitusen taittua tuolla ylpäässä
vaikka onkin muuten varsin "suora".
Kuva 3
Kuten edellinen kuva mutta nyt signaalia on vaimennettu 60dB (ulkoisella
attenuaattorilla)
Ylikuuluminen näkyy vähemmän. Käytännössä ylikuuluminen ei ole lainkaan
näkyvissä vaan tuo on nyt se kohinataso.
Jos signaali olisi esim 20dBm se todellakin nostaisi tuota yli 10MHz aluetta
rankasti. Mutta, pitääpä muistaa se että kun signaali tulee tutkittavan piirin
läpi, jos se ei vaimene niin eippä se kohinatasokaan siinä kohden haitaa, ja nyt
jos se vaimentaa jossain kohdin, ylikuuluva signaali myös tippuu.
Joissain tilanteissa onkin syytä pohtia kumpaa mittaa, Vout vai Vin/Vout.
Pakkohan nimittäin ei ole suinkaan ajaa samaa tasoa Ref in tuloon kuin menee DUT
in tuloon!! Kunhan itse pysyy kärryillä mitä siitä seuraa ja ymmärtää
vaikutukset.
Kuva 4
Tulotasoa kanavaan 4 vaimennettu edelleen, nyt välissä 80dB vaimennus
(generaattori asettu edellen 0dBm)
Nyt alkaa jo kohinaakin olla mukana, erityisesti tuolla 10MHz jälkeen.
Tavanomaisiin BP käyttätarkoituksiin tätä voi pitää jonkinlaisena rajana.
100kHz kohdalla näkyy pieni nyppy. Siinä kohden skooppi vaihtaa sampletaajuutta
sekä myös taajuus selektiivisydyen säädöissä tapahtuu jonkinlainen vaihto.
Kuva 5
Tulotasoa kanavaan 4 vaimennettu edelleen, nyt välissä 90dB vaimennus
(generaattori asettu edellen 0dBm)
Nyt alkaa jo kohinaakin olla reilusti mukana, erityisesti tuolla 10MHz jälkeen
ollaaan aika toivottomalla alueella.
Taajuudeltaaan sopiviin BP käyttätarkoituksiin tätä voi pitää
jonkinlaisena rajana. Toki tuossa 10kHz ja 1MHz välillä on vielä alemmaskin
mahdollisuus mennä.
100kHz kohdalla näkyy pieni nyppy, nyt ylöspäin. Se nimittäin tuntuu antavan
"glitchin" hiukan satunnaisetsi tuossa kohden. Siinä kohden skooppi vaihtaa
sampletaajuutta sekä myös taajuus selektiivisydyen säädöissä tapahtuu
jonkinlainen vaihto.
Edelläoleva on pohjana sille että dynamiikka 0dBm tasosta alaspäin on 80 - 90dB.
Seuraavaksi Muutama dynamiikkakokeilu 455kHz taajuudella koska se on aika yleinen IF filttereiden taajuus.
Huomaa että oskilloskooppi on nyt 10bit
toimintamuodossa.
Ensin hiukan eriskummallisen näköinen kuva.
Kuva 6
Kuvassa kanava 3 on tyhjä näyttäen vain kyseisellä kanavalla kohinatasoa joka
siis olisi jokseenkin sama myös kanavassa 4 mikäli signaali irrotettaisiin.
Generaattorin ulostulo on asetettu tasolle 0dBm joka menee tutkittavalle
laitteelle. Tässä tapauksessa "tutkittava laite" jota yleisesti kutsitaan DUT
nimityksellä (Device Under Test) on yksinkertaisesti step attenuaattori.
Kun BodePlot on käynnistety olen painellut attenuaattorin valintapainikkeita.
Katko tasojen välissä johtuu siitä että tämä attenuaattori katkaisee aiemmin
valitun ensin ja sitten kytkee valitun. Kuvaan on merkitty attenuaattorin
kulloinenkin vaimennus. Tämä alue A on se 0dBm tasosta alaspäin dynamiikka alue.
Alue B on 0dBm tasosta ylöspäin oleva alue. Jos passiiviseen piiriin esim RC
filtteri tulisi keneaarrorilta 20dBm signaali olisi koko dynamiikka alue A +
20dB. Myös jos tutkittava alite olisi aktiivinen jossa on vaimennusta ja
vahvistusta... teoriassahan se dynamiikka kokonaisuudessaan voisi olla
ylläoolevn kuvan tapauksessa jopa 140dB.
Seuraavaksi ihan suorana ensin 19.5dBm ja sen alapuolella -90dBm.
Kuva 7
Signaali, 19.5dBm tulee kanavaan 4 ja kanava 3 tyhjä, vain osoittamassa
kohinatasoa. 19.5dBm joka on ulkoisen generaattorin SDG6022X maksimi tällä
taajuudella.
Huomataan että kohinataso on yli 115dB alempana. Mutta vertaa seuraavaan kuvaan
kanavaa 3. Se selvästi sisältää kanavalta 4 ylikuuluvaa signaalia ja taso on
noussut. Kun katsoo seuraavaa allaolevaa kuvaa kohinan keskiarvo pyörii jossain
-110...-115dBm paikkeilla. Jos käytät vain yhtä kanavaa ei tietenkään
ylikuulumisen ole väliä. Samoin jos ylikuuluva signaali vaimenee tutkittavassa
josta tulee jokin toinen ulostulo toiseen kanavaan muuttuu ylikuuluminsenkin
vaikutus naapurikanavan signaalitason mukaan.
Kuva 8
Kuten edellä mutta nyt vaimennusta 90dB. Joihinkin tarkoituksiin voisi mennä
jopa -100dBm tasolle.
Tyypillisesti esimerkiksi filttereiden muotokerroin määritetään -60dBc tasolta.
(kaistaleveys -3dB tasolta)
Huikeita lukuja kun ottaa huomioon että puhutaan tavallisesta suht edullisesta
oskilloskoopista.
Siglentin BodePlot ON hyvä! Siitä ei pääse mihinkään. Voisi sanoa että on tässä
hintaluokassa aivan suvereeni johtaja ja muut tulevat kaukana perässä.
SDS2104X Plus oskilloskoopilla pieniä yksinkertaisia kokeiluja sen
hahmmottamiseksi millaisiin asioihin sitä myös voi käyttää.
Ehkä neikin antavat osviittaa siitä mihin se vähintään kykenee.
Kokeilu 1.
Aivan yksinkertainen 3 kiteinen alkeellinen ladder filtteri jollain aivan sekalaisilla
halvoilla Kiinalaisilla kiteillä joita taobaosta tilasin pussillisen kun ei ne
maksa mitään.
Kuva 8a
Kuvassa keskikohta 11.059MHz ja leveys 50kHz eli 5kHz/div. Kun signaali on
tuolla filtterin yläpäässä estokaistalla on kohinaa aika tavalla. Minun "leikki"
kytkennässä oli aivan verolevy risukasa kytkentä ja signaalit probella. Kun
ollaan siellä alueella signaali filtteri ulostulossa on todella pieni. Siellä
kohdassa ALC on säätänyt tulokanavan herkimmälle mahdolliselle ja kun avoin
probe ja ihan sillä GND klipsillä niin voi arvata että häiriötä on. Mutta,
siellä ollaan kuitenkin noin 70dB alle filtterin päästökaistan. Kunnon
kokasiaali kytkennällä ja filtteri kunnolla kasattuna ja ajettuna niin että
päästökaistalta tulee 0dBm olisi dynamiikkaa käytettävissä reippasti yli 80dB
mittauksiin ja enemmänkin mutta sitten alkaa jo signaali-kohina suhde olla aika
epämukava.
Tässä alla kuva 8b. hiukan harrastajamainen vertaus. Sama filtteri ajettuna
NanoVNA-F V2 mallilla. Tässä kuitenkin risukasaa siivottu ja
signaali tulee ja menee suoraan lyhyillä RG316 kaapeleilla NANO portteihin. Sinänsä hieno malli verrattuna
vastaavaan hiukan vastaavaan NanoVNA V2. (samaa sukupuutahan nuo sinänsä
kaikki ovat mutta tässä myös hardis on erilainen eikä se myöskään kuulu luokkaan
Open sitä ja tätä. Myös kloonausta vastaan on suojauduttu jonkunkin verran eli
käytännössä ne ovat ainakin nykyisin kaikki ns aitoja.)
Kuva 8a.
Huomaa että Siglentin FRA span on kuvassa 8a 50kHz kun se tässä kuvassa 8b on
40kHz. (tuota tehdessä en edes ajatellut verrata
näitä tällä tavalla.)
Niin siis kyllähän Nano VNA laitteet hintaansa nähden ihan mukavia kapistuksia
ovat. Tämä malli nyt kuitenkin on aavistuksen kalliimpi mutta on siinä sentään
4.3" 800x480 IPS näyttöpaneeli ja masiina istuu erittäin vankan
alumiiniprofiilin sisällä eli ei ole mikään muovi tai alumiinipelti hökötys.
Myös toiminnoissa on joitain mukavia lisiä. Sensijaan on uskomatonta että
NanoVNA-F v2 valmistajankin (Sysjoint) sivuilla tiedot ovat vanhentuneet. Jos
viitsisivät tehdä kunnon infot ja markkinointimateriaalit sekä tekniset
tukimateriaalit saattaisi toki tulla harmillinen yllätys, eivät kykenisi
valmistamaan niin paljon kuin olisi kysyntää. Ja sitten niitä tavallisia
halpisNanoja on tajolla joka ikisen nurkan takana (ainakin Kiinassa noin 25 - 30
Euron hintaan toinen toistaan surkempia "kopioita" ja 5 pisteen vihje, älä koske
pitkällä tikullaakaan.... ne ovat kuraa)
Viimeisessä oikeassa Nano
V2Plus4 mallissa sentään on kokometallinen laatikko mutta... RF liittimien
asennus siihen on todellakin naurettava (ainakin siinä tuotantoversiossa joka
minulla on. (Helppo korjata kun purkaa, säätää SMA ruuvit oikein ja kasaa sen uudelleen.
Mutta miksi ihmeessä eivät ole viitsineet sitä
kokoonpannessa tehdä).
Nano VNA-F v2 malli sensijaan on tehty likiluokkaa
kuin ammattilaitteet, siis jos se on aito Hangzhou SYSJOINT information
technology Co., Ltd, valmistama.
Pitää kuitenkin huomata että skoopin FRA käyttää melkoisen puhdasta siniaaltoa
ja Nano käyttää sellaista signaalia josta ei ole paljoa muuta sanottavaa kuin -
kaamea. Tuolla taajuudella se on lisäksi lähes kanttia ja ilmeinen
taajuusjitteri yms on aivan omissa sfääreissään. Mutta, kun ajattelee hintaa
niin Siglentin hinnalla saa "pärekorillisen" näitä Nanoja (joilla toki voi tehdä
aika fuiksujakin asioita 3GHz saakka....)
Sitten on erikseen F malli. Nykyisin 1.5G saakka. Se on vähintäänkin yhtä
hienosti valmistettu kuin tämä -F v2. (kunhan vain ostat aidon) Sen valmistaja on Hangzhou Minghong
Electronic Technology Co., Ltd. (deepelec.com). Se on oikeastaan vielä
viimeistellympi tuote pakkauksineen kaikkineen ja sillä pystyy jopa jotenkuten
testaamaan kiteitäkin. Hauskoja vehkeitä opiskeluun ja moniin kokeiluihin ja miksei
antennien viritykseenkin. No, se näistä Nanoista.
Seuraavassa sama sweeppi...
Kuva 10
Täsmälleen sama sweeppi kuin yllä. Niin siis se oli pysäytetty. Nyt vaan on
valittu 20dB/div asteikoksi joten pohjakohinataso pääsi mukaan.
Sehän oli siellä sweepissä. Se mitä ruudulla näytetään riippuu näyttö
asetuksista. Sweepin varsinainen raakadata menee aina sisäiseen taulukkoon josta
kuva piirretään halutuilla asetuksilla tai skoopin itse skaalatessa ne. Tuo
kanavan 3 signaali (kohina) on skoopin sisäistä, tulossa ei ole mitään.
BodePlot on erittäin monipuolinen työkalu kunhan hallitsee sen käytön. Kuvissa
on kokonaan jätetty signaalin vaihe pois. Edes ns referenssiä ei ole tuotu
kanavaan 1. Siksi se on yrittänyt etsiä sitä ja päätynyt 500uV asetukseen,
samoin kuin tuo tyhjä kanava 3.
Tuloja on käytettävissä kaikkiaan rinnakkain 3 + referenssikanava. Aivan kuten
SDS1000X-E mallissakin.
Aiemmin kerroin että BodePlot mittaus on taajuus selektiivinen. No tietenkin jo
siksikin että sehän ohjaa keneraattorista ulos kullakin hetkellä vain yhtä
taajuutta joka menee tutkittavaan ja sitten sitä mitataan millä tasolla ja vaihe
erolla sieltä se sama signaali tulee ulos. Mitä taajuus selektiivisyyttä siinä
tarvitaan.
On sillä tarkoitus. Jokianen tietää että kun spektrianalysaattorissa veivaa kaistaleveyttä (RBW)
kapeammalle niin myös kohinataso tippuu. Saadaan lisäää signaali kohina suhdetta
ja siis tietenkin käyttökelpoinen muittausdynamiikka kasvaa. Niin tehdään
tässäkin. Eli Bode Plot kuvaa ei piirretäkään sen tavallisen oskilloskooppi
kuvan signaalin korkeudesta kuten vanhaan aikaan analogisella BodePlot ajettiin.
Kun BP toimii se askeltaa signaalin taajuutta (ja tasoa jos käyttäjä on niin
määritellyt sen)
aina kun se askeltaa uudelle taajuudelle se alkaa mitata sen tasoa, säätää
tulojen herkkyyden sopivaksi sekä mittaa tasoa. Sitä ei
mitata koko skoopin kaistaleveydellä vaan taajuus selektiivisesti siltä
taajuudelta jota generaattorin on käsketty tuottaa.
Taajuus selektiivisyys ei ole kovin tiukka. Se myös muuttaa kaistaleveyttä
taajuuden mukaan. Matalilla taajuuksilla kapeampi ja korkeilla leveämpi.
En käsittele sen yksityiskohtia tässä tarkemmin. Käyttäjän on vain hyvä ymmärtää että
se toimii sillä tavalla. Eli tutkittava laite ei voi olla taajuutta muuttava. Se
mikä taajuus menee sisään on tultava ulos mutta taso ja vaihe saa muuttua,
sitähän tässä tutkitaankin.
Alla jonkinlainen kuva tuosta selektiivisydyestä eli se RBW filtteri, tässä
esimerkkinä
juuri tuolla kuvan 450kHz taajuudella.
Kuvassa keskitaajuus 450kHz ja span 500kHz.
Kuva 11
BP mittaus on taajuus selektiivinen, se askeltaa "kuunneltavaa taajuutta"
samalla kun generaattorikin askeltaa. Generaattori askeltaa jokaisen askelen
vasta kun Bode Plot komentaa, eli askellusnopeuskin on muuttuva. Bode Plot
päättää milloin kunkin askelen mittaus on valmis ja otetaan seuraava taajuus
tarkasteluun. Nyt varmaan alkaa hahmottua että tämä on oikeastaan täysin eri
BodePlot kuin perintesen analogisen skoopin bode plot vaikka hiukan samalla
asialla ollaankin.
Pieni varoituksen sana kuitenkin. Tällä ei saa oikeastaan mitään vaativampaa
aikaiseksi ellei tunne sen ominaisuuksia ja hallitse sen käytön perus juttuja.
Jos yrittää värin tuloksena on turhautuminen ja toteamus ettei tästä ole
mihinkään.
Osaavissa käsissä tämä on varsin pätevä työkalu joka saattaa monissa
jutuissa korvata riittävästi joitain kalliitta erikoislaitteita.
Huomaa että FW päivitysten myötä saattaa esiintyä joitain eroavuuksia. Tähän
astiset testit on tehty alkuvuodesta 2021 kun minulla oli Kiinassa tämä malli
käytettävissäni.
Palaan tähän SDS2000X Plus mallin FRA toimintoon
mahdollisesti myöhemmin kun saan kyseisen mallin taas käyttööni, arviolta 1Q2023.
SDS2000X HD mallin BodePlot
osuus täällä
Huomaa etten ehkä käsittele siellä kaikkia FRA toimintoon liittyviä asioita
joten se on myös hyödyllistä luettavaa.
Myös EEVblog foorumilta löytyy kohtalainen pläjäys SDS1000X-E BP II
versiosta, testejä, käyttövinkkejä-ohjeita yms.
((avautuu uuteen ikkunaan)
--» Ylös
--» Oskilloskoopit
--» Etusivulle - Home