Siglent etusivulle linkki       BodePlot (FRA) SDS2000X Plus


Siglent SDS2000X Plus sarjan  oskilloskoopeissa on vakiona monipuolinen BodePlot (FRA)



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.

SDS2000X HD mallin BodePlot täällä

Tarkastelen tässä (aluksi) SDS2000X Plus mallin BP toimintoa joka on hyvin pitkälle saman lainen kuin SDS5000X  mallissa josta minulla ei ole omaa kokemusta sekä SDS6000A mallissa josta minulla on kokemusta.

Koska minulla ei ole enää SDS2000X Plus mallila käytössäni jatkan SDS2000X Plus jälkeen alempana SDS2000X HD mallin Bode Plot toimintoa. (Lue kuitenkin ensin tämä SDS2000X Plus malliin perustuva alkuossa koska en toista niitä myöhemmin jatkaessani X HD mallilla.) Samankaltaisuutta on niin paljon että tässä tarvittavalla tavalla erot ovat liki merkityksettömiä. (mikäli jossain yksityiskohdassa on olennainen ero, yritän huomauttaa siitä)

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 1000 mallissa soveltuu sen valikoille paremmin.

Huomaa että kun tulee uusia FW versioita saattavat jotkin yksityiskohdat hiukaan muuttua / parantua ja saattaa tulla myös uusia ominaisuuksia ja esimerkiksi numeroarvojen näyttätarkkuus ja skaalaus muuttua jne. Allaolevissa kuvissakin on eri versioista mutta olennaista on että PB suorituskyky sinänsä ei ole muuttunut käytännössä vaikka muuten kehitystä on tapahtunut.
Kuitenkin hyvä tässäkin huomauttaa että sinne BP ytimeen, eli taulukkoon, tallentuu kaikki täydellä tarkkuudella vaikka kuvassa näkyvä taulukko onkin typistetty.

Alkuosan esimerkit SDS2000X Plus mallia käyttäen.

Alustukseksi yksi pikkiriikkinen esimerkki siitä mitäsillä 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.


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.)




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.


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!

Kuva 0.6.
Vertailun vuoksi SDS1000X-E
Kanavassa 1 on ulkoinen 50 ohm terminaattori koska mallissa ei ole 50 ohm tuloja.


Pieni alkuopastus SDS2000X Plus mallin Frequency Response Analysing eli Bode Plot toimintoon. Askel askelelta asetukset (valikot)



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.

Scope-DUT-Generator-for-BP
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.


Tähän asti kaikki edelläolevat esimerkit sekä teksti pohjautui SDS2000X PLus malliin.









(Tästä eteenpäin alla olevat siirtyy myöhemmin HD mallin BodePlot sivulle.) SDS2000X HD mallin BodePlot osuus täällä

Tästä eteenpäin jatkuvat tekstit ja esimerkit pohjautuvat SDS2000X HD malliin joka on Siglentin 12 bittinen high resolution malli.


HD malli eroaa jossain määrin X Plus mallista eikä se ole sen korvaaja nyt eikä tulevaisuudessa.

BodePlot toiminnot ovat kuitenkin toiminnallisesti käytännössä hyvin pitkälti samat.

Myös näyttää hyvin samalta ja muutenkin käyttöliittymä on ~sama.

SDS2000X HD mallin sisäinen Arb/Funktio generaattori  on taajuusalueeltaan 25MHz.
Sen maksimi signaalitaso on +/-3V Hi-Z  ja +/- 1,5V 50Ω joka on sama kuin 13.5dBm
Kaikissa seuraavissa esimerkeissä ja testeissä olen kuitenkin käyttänyt ulkoista generaattoria ellen ole asiasta erikseen maininnut.



Kuva 12.
Tämä on siis SDS2000X HD malli.  Yksinkertainen esimerkki aluksi.
Kuvassa tutkittavana on kohtalaisen hyvä  84.050kHz kideresonaattori. Taajuusalueen leveys (Span) on tässä 500Hz. Taajuus muuttuu 1Hz joka asekellella. Tämä on SDS2000X HD BodePlot raja. Minimi span 500Hz ja maksimi askelmäärä 501. Tässä esimerkissä pyyhkäisy on lineaarinen.

Signaaligeneraattorin tasoksi on BP konfiguroinnissa asetettu 3dBV eli noin 4Vpp.
Kanava 4 on resonaattorin lähdössä. Kanavat 2 ja 3 ovat ilman signaalia ihan vaan ajatuksena antaa kuva BP kohinatasosta. Samalla se juoruaa myös hiukan ylikuulumista. Kuten näkyy resonanssipiikin kohdalla kohinatasossa naapurikanavilla näkyy tason nousu. Mutta on se silti yli 126dB etäisyydellä piikistä. Tässä pitää huomauttaa että ylikuulumiseen vaikuttaa aivan olennaisesti taajuus. 100MHz on tässä asiassa aivan eri kuin 100kHz.

Dynamiikkaa olisi enemmänkin kuin mitä tässä tuo tutkittava mahdollistaa. Tässä noiden ääripäiden väli on noin 106dB luokkaa.  Yläpäässä tulisi raja vastaan 29dBV tuntumassa ja alapäässä jopa noin -113dBV tuntumassa (alapään osalta vaikuttaa sekä taajuusalue että se kuinka paljon hyväksymme kohinan vaikutusta tason tarkkuuteen).

Luonnollisesti mittayksikköinä voi käyttää muitakin kuin dBV. Käytettävissä on Vout/Vin: dB sekä Vout: Vpp, Vrms, dBV, dBu, dBm sekä arbitrary dB.
dBm osalta oletusarvoinen impedanssi on 50Ω mutta se on myös käyttäjän saäädettävissä välillä 50Ω - 100kΩ. Muilla kuin 50Ω asetuksilla käyttäjän tulee huolehtia oikeasta sovituksesta ulkoisesti esimerkiksi sopivaa ulkoista päätevastusta käyttäen uskilloskoopin tulossa.

dBm 50Ω asteikolla mittausten alaraja on taajuudesta ja tasotarkkuusvaatimuksesta riippuen noin -100dBm - -80dBm ja vastaavasti yläraja 22dBm käytettäessä oskilloskoopin sisäistä 50Ω tuloimpedanssia. Ulkoisella 50Ω kuormalla 42dBm (kun tulojen "probe" kerroin on 1x jolloin max mittatava Vp-p on ≤80V)  Kohinataso on alhaisimmillaan noin 50kHz - 1MHz välillä joka onkin varsin sopiva esimerkiksi jos ajattelee tavallisia usein 450kHz tuntumassa olevia välitaajuus suotimia. 


Tässä on nyt hyvä muistuttaa siitä että kun tässä mallissa ADC on 12 bittinen ja edellisten kuvien SDS2000X plus mallissa 8 bittinen niin dynamiikkaan se ei oikeastaan vaikuta silloin kun automaatinen tasonsäätö on käytössä. Ero on resoluutiossa! Se että HD mallin tuloasteiden kohina on edelleen hiukan alempi se sensijaan antaa pikkiriikkisen lisää myös dynamiikkaa.

Tämän 84kHz resonaattoriesimerkin asetuksissa oli käytetty luonnollisesti AUTO asetusta tason osalta eli BodePlot säätää taajuuspyyhkäisyn aikana kanavien herkkyyttä jatkuvasti ja automaattisesti. Esimerkiksi tässä pyyhkäisyssä näytti maksimissan käyttävän 10V/div ja minimissään 3mV/div.
Mikäli mittaa sellaisia kohteita joissa ei tarvita tallaista dynamiikkaa on mahdollista asettaa tasot myös HOLD tilaan jolloin automaattista tasonsäätöä ei ole. Tälläin, kuten muissakin Siglentin malleissa BodePlot pyyhkäisy on jonkun verran nopeampi koska tasonsäätö jää pois. Tasohan on (Channel Gain) AUTO toiminnossa tarkastettava ja tarvittaessa  säädettävä jokaikisen taajuusaskelen kohdalla koska jokasella askelella on mahdollista olla maksimaalinen tason muutos!


Siglentin BodePlot mittausdynamiikka on varsin hyvä. Se tulee melko hyvin esiin seuraavassa testissä.
Testi on tehty tyypillisten välitaajuusfilttereiden taajuudella. Niiden osalta ollaan usein kiinnostuneita muiden seikkojen lisäksi estokaistan vaimennuksesta jolloin tulee päästä riittävän "syvälle".
Tietenkään tämän ei ole tarkoituskana kilpailla siihen tarkoitukseen paremmin sopivien kalliiden analysaattoreden kanssa. Siitä huolimatta tällä pääsee aika pitkälle.


Kuten aiemminkin olen kertonut Siglent BodePlot käyttää taajuus selektiivista mittaustapaa. Sen lisäksi käytetään myös muita keinoja mittaustarkkuden ja dynamiikan parantamiseen.
Sen hahmottamiseksi mikä on oskilloskoopissa paljon ja mikä vähän...


Kuvissa esiintyviä dBm testitasoja vastaavat jännitearvot.
Kaikissa dBm arvoissa impedanssi 50 Ω
Huomaa että joissain testitapauksissa oskilloskoopin tulo on 1 MΩ vaikka onkin käytössä mittayksikkönä dBm.
Näissä tapauksissa mittausteknisistä syistä on käytetty ulkoista 50 Ω sovitusta ellei ole muuta erikseen manittu.

   0 dBm   632.5 mVpp 223.6 mVrms

 -60 dBm   632.5 µVpp 223.6 µVrms
 -65 dBm   355.7 µVpp
 -70 dBm   200.0 µVpp  70.7 µVrms
 -75 dBm   112.5 µVpp
 -80 dBm    63.2 µVpp  22.4 µVrms
 -85 dBm    35.6 µVpp
 -90 dBm    20.0 µVpp   7.07 µVrms
 -95 dBm    11.2 µVpp
-100 dBm     6.3 µVpp   2.24 µVrms
-105 dBm     3.6 µVpp




Seuraavat testit on tehty siten että step attenuaattori on tutkittava laite ja sille tulee 0dBm signaali. Attenuaattorin kulkuaika on käytännössä sama vaimennustasosta riippumatta (step attenuaattorina käytetty HP 33321SD+33321SC pari, max 145dB)

Signaaligeneraattorina on käytetty SDG1000X sarjan generaattoria.

Pyyhkäisyn alussa vaimennus on kulloinkin mainittu ja sitten keskiosassa  0dB vaimennus jonka jälkeen takaisin mainittuun vaimennukseen.

Mielestäni tämä on melko luotettava tapa mitata ja arvioida dynamiikkaa koska tässä tiedetään riittävällä tarkkuduella ja luotettavasti todelliset tasot (jotka olen muullakin tavoin tarkistanut).  Toki erilaisilla filttereilläkin voisi testata mutta niiden ominaiosuudet pitäisi silloin tuntea varsin tarkoin, mistäpä sellaisia "referenssi" filttereitä edes saisi. Myös sovitukset yms oltava kunnossa.

Kuvien sininen viiva on vaihe ero referenssisignaalin (tässä referenssikanava on Ch1)  ja tutkittavan välillä. Tietenkin vaihetieto on kohinainen matalilla tasoilla. Paljonko tarkalla vaiheella on estoalueella merkitystä jos jotain esim IF filsua tutkii. Lisäksi kuvissa on vapaita kanavia käytetty kertomaan missä on varsinainen pelkkä kohinataso.

Dynamiikan ilmoittaminen on melko subjektiivista - paljonko hyväksymme kohinaa? Esim. kun R&S ilmoittaa erään oskilloskooppimallinsa FRA dynamiikaksi 70dB alas 0dBm tasosta, ei ole ilmoitettu kohinatasoa.  Sama Keysight kanssa joka mainostaa vastaavasti 80dB alle 0dBm tason kertomatta sille mitään kriteerejä.


Tässä testissä on käytössä jatkuva automaattinen tulokanavien tason säätä (Channel Gain: Auto)

Alla on kuvat -85, -90, -95, -100 ja -105dB tasoilta (eli tuo dB lukuarvo alle 0dBm tason.)
Huom, kuvissa oleva keltavihreä Ch3 osoittamassa kohintasoa  500 µV/div asetuksella. Normaalikäytössä sitä ei tietenkään tarviota hidastamassa.
(Kohinataso on jokseenkin sama myös käytettäessä 1mV tai 2mV/Div. 5mV/div nostaa sitä jo silminnähdenkin selvästi)


Kuva 13
-85dB




Kuva 14
-90dB



Kuva 15
-95dB



Kuva 16
-100dB
Huomautan tässäkin että tuo -100dBm viiva on todellakin signaalitasoa 2,24 µVrms (6,3 µVpp)!
Se siis kaivetaan esiin kohinan seasta ja mitataan - joka taajuus askelella.



Kuva 17
-105dB
 
Itse hyväksyisin väittämän 100dB dynamiikasta alaspäin 0dBm tasosta.
90dB alaspäin 0dBm tasosta on kelvoillinen jo varsin tarkoillekin mittauksille ja 85dB 0dBm alapuolella on jo vaihekin aika tarkkaa (suht.)
Toki jonkun filtterin pohjat voisi aikalailla vielä -105dB tasoltakin silmämääräisesti arvioida erityisesti jos käyttäisi katko menetelmää jossa katkoo signaalia siellä estoalueella jolloin nälkee minne mennään ilman signaalia.
Nämä on senverran kovia lukuja että passaa varsin tarkoin miettiä että oikeasti kuuntelee filsun läpi tulevaa eikä ohi kulkevaa ;) nimittäin kyllähän tuokin taajuus varsin helposti ylikuuluu jonka vuoksi pohjat voi olla ihan jossain muuala kuin sitten kun "ohivuodot" on tukittu.

Ja jottei asiaan jää mitään epäselvää niin eihän tuo suinkaan ole koko dynamiikka. Onhan meillä tasot 0dBm yläpuolellakin. Jos vertailutasona olisi 20dBm niin sitten vaan lisästään dynamiikkaan 20dB. Kuitenkin kun signaalitasot nousee pitää huomioida että ne sitten myös ylikuuluu(!) myös skoopin sisällä. Siksi referenssikanavaan voi olla tarve vaimentaa signaalia ja ottaa vain tutkittavan sisäänmenoon se isompi taso. Tulos silloin tietenkin Vin/Vout sijasta Vout.
Nuo vaativat yleensä aina jonkun verran mietintätarvetta ennen käsien heiluttelu jotta lopputulos olisi kelvollisempi.





Tässä testissä tulokannavien V/div on vakio. (Channel Gain: Hold)

Mikäli haluaa hiukan nopeampaa pyyhkäisyä eikä mittauksessa tarvita maksimaalista dynamiikkaa voi tasonsäädön asettaa Hold tilaan.

Tällöin se säilyttää  oskilloskoopin tulokanavien V/div asetuksen siten kuin se oli ennen BodePlot avaamista. Kun BodePlot on valittuna ei tasoja voi enää säätää manuaalisesti. Siksi on ensin hyvä varmistaa manuaalisesti tutkimalla tai muuten tietäen mikä on maksimi signaalin voimakkuus kuhunkin tulokanavaan ja asettaa V/div siten että maksimi tasokin pysyy näytön alueella (max 8div) jotta se ei leikkaa.

Esimerkiksi. Mikäli signaali on maksimissaan 2dBm (0.796Vpp) voidaan asettaa 100mV/div ja 50Ω. Kun asetetaan BodePlot Channel Gain: HOLD  pysyy tuo V/div kun BodePlot ei sitä säädä mittauksen kuluessa.

Tällä asetuksella saadaan kuitenkin 500kHz alueella dynamiikka alue 2dBm - -70dBm ja enemmänkin mikäli sallitaan enemmän kohinaa siellä alimmalla tasolla. Näin 10kHz pyyhkäisy 455kHz keskitaajuutena ja askelvälillä 100Hz kestää noin 25s. (Vastaavasti 55s Channel Gain: AUTO asetuksella jossa myös tasot ja vaihtelut vaikuttaa nopeuteen)
Nopeuteen (vai olisiko parempi sanoa hitauteen...)  vaikuttaa myös käytetty Siglent generaattori sekä sen liäksi käytetty kommunikointi, USB tai LAN.

Seuraavat kuvat antavat suuntaa dynamiikasta kun Channel Gain: HOLD on käytössä ja signaalin maksimi on 0dBm (tällä asetuksella maksimi tulotaso olisi 2dBm)

Huom, kuvissa oleva vihreä Ch2 kohinataso vastaa 100mV/div kohinatasoa joka on vallitseva tässä testissä. Näissä on lisäksi keltavihreä Ch3 osoittamassa kohintasoa silloin jos käytetään  500 µV/div asetusta


Kuva 18.
-60dB



Kuva 19
-65dB



Kuva 20
-70dB



Kuva 21.
-75dB
Huomautan tässäkin että tuo -75dBm viiva on todellakin signaalitasoa  39,8 µVrms (112,5 µVpp)!
Nyt tässä tapauksessa tulokanavan 4 asetus on 100mV/div. Se taso siis kaivetaan esiin kohinan seasta ja mitataan - joka taajuus askelella.
Kuvitellaanpa että 100mV/div täysi skaala olisi tasan 800mVpp (oikeasti on hiukan yli). Nyt meillä on 12 bittinen AD muunnos ja ajatellaanpa ihan vaan ideaali muunninta. Mikäli siis 12bittisen koko skaala olisi 800mV niin yksi askel vastaisi tällöin 195,3 µV (800mV/4096).  Nyt kuitenkin tässä mitataan 112.5 µVpp (-75dBm) niin että edelleen melko varmasti tiedetään onko se -72 vai -78dBm tjsp. Mennään siis oikein reippaasti yli AD muuntimen "resoluution".



Kuva 22.
-80dB



Kuva 23.
-85dB


Itse hyväksyisin väittämän 75-80dB dynamiikasta alaspäin 0dBm tasosta.
70dB alaspäin 0dBm tasosta on kelvoillinen jo varsin tarkoillekin mittauksille ja 60-65dB 0dBm alapuolella on jo vaihekin aika tarkkaa (suht.)

Huomaa lisäksi kuvan 21. alla oleva selitys.

Molemmilla Channel Gain asetuksilla tulos dynamiikan osalta on mielestäni häkellyttävän hyvä.


Channel Gain: AUTO asetuksella saadaan siis huomattavasti lisää dynamiikkaa mutta nopeuden kustannuksella.
Tietenkään ei kannata pitää noita ylimääräisiä kanavia BodePlot käytössä mikäli halutaan optimoida nopeus varsinkin Channel Gain: AUTO asetuksella.

Vertikaaliasteikon voi luonnollisesti asettaa haluamakseen välillä 0.1 - 20dB(m)/div  (SDS2000X Plus mallissa ei toistaiseksi ole esimerkiksi 10db/div ja 20dB/div väliarvija 1dB portain kuten tässä HD mallissa. Mahdolisesti muuttuu tulevissa päivityksissä?)

Kuten on moneen kertaan tullut todettua Siglentin BodePlot (FRA) on taajuus selektiivinen. Kuuntelee taajuutta jota generaattori tuottaa (tietenkin sillä on joku kaistaleveys) jolloin esimerkiksi tutkittavan laitteen kehittämät harmoniset tai epäharmoniset eliminoidaan tehokkaasti ja samoin tietenkin kun kaistaa kavennetaan kohinat putoaa. Se ei kuitenkaan tässä riitä. Sen lisäksi kullakin taajuudella kuunnellaan hetki jolloin saadaan keskiarvoa... matalilla tulotasoilla vaihe-eron selvittäminen on ymmärrettavästi myös varsin haasteellista.

Ajatellaanpa sitten matalimpia taajuuksia jolloin tämä muuttuu todella hitaaksi.
10Hz taajuudella BodePlot ajettaessa oskilloskooppi käyttää 100k muistin pituutta ja 100ms/div nopeutta. Yksi paljas pyyhkäisy vie 1 sekunnin. Sen lisäksi siitä FFT ja sen lisäksi sitten useampi peräkkäinen vastaava ennen kuin siirrytään seuraavaan taajuuteen. Tätä samaa nopeutta käytetään aina 200Hz saakka. Sen jälkeen 50ms/div ja siitä edelleen 500Hz saakka josta sitten jatkuu 1kHz saakka 20ms/div... jne.

Toivon että jonain päivänä Siglent lisäisi BodePlot toimintoon myös nopean pyyhkäisyn (joka toki sitten rajoittaa tarkkuutta ja dynamiikkaa).
Aika usein ainakaan tavallissa RC LC tyyppisissä filttereissa yms ei todellakaan tarvita kuin mitata 3dB pisteet ja mahdollisesti katsoa hiukan siitä alaspäin sitten miltä sen reunat näyttää. Jollain 30 - jopa lähes 50dB dynamiikalla homman voisi hoitaa varsin vikkelästi hyvin monissa tapauksissa sen ollessa aivan riittävä. 



Jatkuu...



Kesken, jatkuu....









Myös EEVblog foorumilta löytyy kohtalainen pläjäys SDS1000X-E  BP II versiosta, testejä, käyttövinkkejä-ohjeita yms.
((avautuu uuteen ikkunaan)




--»  Ylös 

--»  Oskilloskoopit

--»  Etusivulle - Home