Oskilloskoopit, mallisarja SDS1000X ja X+

Siglent SDS1000X/X+ sarjan oskilloskoopit ovat 2-kanavaisia  100 ja  200MHz 1GSa/s  digitaalisia oskilloskooppeja.

Huom: SDS1102X/X+ mallit ovat poistuneet. En myöskään päivitä sivua. Sivu saattaa sisältää vanhentuneita yksityiskohtia.

Mallit SDS1102X+ sekä SDS1202X+ ovat Mixed Signal Oskilloskooppeja (MSO) joissa on aina myös funktiogeneraattori 25MHz sekä MSO Optio. Hardware on valmiina. Aktivointi lisenssillä.
Mallit ilman + merkkiä eivät sisällä MSO mahdollisuutta eikä funktiogenerattoria. Nämä poistuivat ohjelmasta hiukan + malleja aiemmin.

LA mittapää ja MSO lisenssiavain on erikseen hankittava joko oskilloskoopin oston yhteydessä tai jälkeenpäin.  Muut Siglent oskilloskoopit.

Kuvassa on SDS1000X.  (X+ mallissa on etupaneelin alaosassa lisäksi 16 kanavaisen LA proben liitin.)

Lisälukemistoa löytyy (linkkejä)

Ominaisuuksien vertailua. Siglent SDS1000X - SDS1202X-E - Rigol DS1000Z

Siglent SDS1000X ja 2000X muistin ja näytön toiminnasta

SDS1000X/X+ wfm/s ja  segment/s nopeus sekä  wfm ja segment bufferi
Mukana taulukko jossa joitain todellisia mitattuja wfm/s nopeuksia

Oskilloskoopin valinnasta. Kaistaleveys ja näytteenottonopeus (samplenopeus) ym.

Asiaa digitaalisten oskilloskooppien alias ilmiöstä. (mukana esimerkkejä Siglentin osalta)

Jatkuvasti taustalla toimiva historia tallennus sekä nopea Sekvenssi tallennus
HUOM! Sekvenssi- ja historia tallennusta voi myös hyödyntää pitkaikaisiin "trendi" tallennuksiin.

Kuvassa SDS1000X+ (piirilevy on vain demonstraatio, kuvan probe on Siglent SPL1016)

SDS1000X/X+ sarja asettuu suorituskyvyssä SDS2000X sarjan alapuolelle antaen edullisen mutta suorituskykyisen vaihtoehdon silloin kun max 1GSa/s tai 2x 500MSa/s ja 2 kanavaa riittää. Samplemuistin pituus tässä sarjassa on maksimissaan 14M tai 2x 7M. Sarjaan kuuluu 100- ja 200MHz mallit.

SDS1000X malleissa ei ole sisäänrakennettua MSO (LA) mahdollisuutta eikä siinä ole sisäänrakennettua Funktio/Arb generaattoria.

SDS1000X+ malleissa on koko hardware valmina 16 kanavaisen 500MSa/s Logiikka Analysaattori toimintaan. Siinä on vakiona 25MHz Funktio/Arb signaaligeeneraattori. Logiikka Analysaattorin toiminnot aktivoidaan maksullisella lisenssikoodilla ja lisäksi tarvitaan Logiikka Analysaattorin mittapää (probe) SPL1016

SDS1000X tarjoaa hintaluokassaan poikkeuksellisia ominaisuuksia. Jatkuvasti taustalla vallitsevalla nopudella toimiva historiatallennus sekä huippunopea sekvenssitallennus joka kykenee yli 400000 segmentin sekuntinopeuteen. Sekvenssi voi sisältää maksimissaan jopa 80000 segmenttiä. Myös hardwarepohjainen pass/fail eli maskitesti on täysinopeuksinen max 60000 Maskitestiä sekunnissa.

8" 800x480 näytössä on täysverinen 256 tasoinen kirkkausgradientti sekä lisäksi myös värigradientti näyttömuoto.

SDS1000X saja kykenee nopeimmillaan 60000 wfm/s nopeuteen normaalikäytössä ja sekvenssitoiminnossa yli 400000wfm/s. Tässä hintaluokassa on myös poikkeuksellista täydellä kaistaleveydellä toimiva todellinen analoginen herkkyys alkaen 500µV/div.

SDS1000X+ on sama kuin SDS1000X lisättynä 16 kanavaisella Logiikka Analysaattori hardwarella. (LA toimintojen aktivointi vaatii maksullisen lisenssin ja sen lisäksi LA proben). Lisäksi + mallissa on aina vakiovarusteena 25MHz Funktio/Arb signaaligeneraattori.

Lisäoptioina on saatavilla muun muassa erilaisten sarjaliikenneväylien dekoodaukset. Lisäoptiot aktivoidaan maksullisella lisenssiavaimella.


Selkeyden vuoksi:

- Kaikissa SDS1000X/X+ malleissa on kaksi tulo kanavaa ja lisäksi erillinen triggaus tulo.
- Kaikissa on max 1GSa/s sekä max 14M samplebufferi kun yksi kanava käytössä.
- Historiabufferin maksimi määrä on jopa 54M.
- Kumpikin kanava max 500MSa/s sekä max 7M samplebufferi kun molemmat kanavat samaan aikaan käytössä.
- X+ malleissa lisäksi LA samplenopeus on maksimissaan 500MSa/s.



SDS1000X on perusmalli, 2 kanavaa, max 1GSa/s, max 14M samplemuisti.
- SDS1102X 100MHz
- SDS1202X 200MHz

SDS1000X malliin ei saa jälkeenpäin Funktio generaattoria eikä Logiikka Analysaattoria.



SDS1000X+ Kuten X mutta Sisätää lisäksi aina 25MHz Funktio/Arb signaaligeneraattorin.
Lisäksi sisäinen hardware: 16 kanavainen LA (Optionaalinen aktivointi)
LA samplemuistin pituus max 7 tai 14M ja samplenopeus max 500MSa/s
(kaikki 16 kanavaa yhtaikaa pääkanavien kanssa. Mikäli kumpikin pääkanava
on käytössä, myös LA maksimi muistin pituus on 7M)


-SDS1102X+ 100MHz + F/A generaattori + (Optio)16 kanavan LA
-SDS1202X+ 200MHz + F/A generaattori + (Optio)16 kanavan LA

X+ malleissa on aina vakiona sisäinen hardware valmius LA eli MSO toiminnoille.
Optio voidaan hankkia yhdessä uuden oskilloskoopin kanssa tai jälkikäteen.
Optio sisältää tyypillisesti paketin johon kuuluu aktivointilisenssi sekä mittapää.
Mittapää voidaan ostaa myös erikseen joten lisenssiä ei tarvi hankkia kuin kerran.



SDS1000X/-X/X+ mallien tarkemmat spesifikaatiot sekä ohjekirjat löytyvät englanniksi:

SDS1000X/X+ DataSheet *)

SDS1000X/X+ UserManual *)

SDS1000X/X+ QuickStart

SDS1000X+ ServiceManual

SDS1000X/X+ Programming guide (remote control)


*) Huomaa että FFT on muuttunut olennaisesti lokakuussa 2016. Sekä käyttöliittymä että suorituskykyä on parannettu alkuperäisestä. Nykyinen FFT perustuu 16k dataan kun se aiemmin oli noin 1k. Tältä osin sekä manuaaeissa ja datalehdillä saattaa tiedot olla vanhentuneita.

Tässä myös mielenkiintoinen luettava:

ARRL QST April 2016 artikkeli Siglent SDS1000X oskilloskoopista (pdf, noin 1,5Mb)
Älä kopioi artikkelia ja julkaise sitä suoraan sellaisenaan luettavaksi netistä.
Artikkelin reprintille on kuitenkin Siglentille annettu jako oikeuksia.

Please do not copy it and put directly readable in some web side.
You can download and read and save for your own personal use.
(QST® – Devoted entirely to Amateur Radio http://www.arrl.org Reprinted with permission from April 2016 QST)
If you are interest about this publication QST please subscribe it.






Esimerkki triggauksesta AM signaalin moduloivaan taajuuteen.

Edelleenkin kuulen väitteen että digitaalisella oskilloskoopilla on tavattoman hankalaa ellei jopa mahdotonta tarkastella AM moduloitua signaalia siten että suoraan signaalista trigataan moduloivaan taajuuteen. Väitetään että anaaloginen oskilloskooppi on tässä(kin) aivan ylivoimainen. Kyllä minäkin sen ajan muistan, erinomaisen hyvin. Historiaa on joskus mukava muistella. Väite on kuitenkin vanhentunut. Sen viimeinen käyttöpäivä meni jo.

Ylemmän luokan digitaalisten oskilloskooppien osalta ajat sitten ja edullisempienkin oskilloskooppien osalta kunhan puhutaan laadukkaista malleista joista yksi on esimerkiksi Siglent SDS1102X . (Sarjaan kuuluu 100MHz ja 200MHz versiot.)

Kuvassa  signaali on noin 14MHz carrier joka on AM moduloitu noin 2kHz siniaallolla. Oskilloskooppi SDS1102X
Kuvassa on ikkunoitu zoomaus jonka ylemmässä osassa (pääikkuna) on signaali sellaisena kuin se hitaalla pyyhkäisynopeudella näkyy ja AM moduloituna siten että 2kHz "verhokäyrä" on mukavasti näkyvillä. Tuoltahan se myös analogisen skoopin ruudulla näyttää. Huomaa myös että samplenopeus on edelleen 1GSa/s.

Triggaus on otettu siten että se on tuolla mdolointiverhokäyrän moduloivan signaalin puolivälissä. Koska tässä oskilloskoopissa on täysverinen digitaalinen triggaus päästään hyvinkin tarkkoihin triggauksen määrittelyihin. Tässä tapauksessa ei tosin ole tarvittu muuta kuin säätää holdoff aika riittävän pitkäksi jotta se ei triggaa kantoaaltoon. Triggaus on vakaa kuin peruskallio.

Alemmassa osassa on voimakkaasti zoomattu ja siinä näkyy kantoaalto triggauskohdassa (huomaa että sen taso on trig taso) koska zoomaus ikkunan vaakasuuntainen sijainti on triggauskohdassa. Vaakasuuntainen zoomaus on 20000 kertainen. Kantoaalto pysyy tuossa myöskin hyvin vakaana mutta pientä vaakasuuntaista heilumista siinä on havaittavissa. Ehkä arviolta ±2ns. En tiedä ainottakaan analogista oskilloskooppia jolla tulos olisi parempi ja kuitenkin kokemusta on "hiukan" paremmistakin analogisista oskilloskoopeista. Tämän vanhan uskomuksen siis saa heittää romukoppaan tai säilöä historiaa käsitteleviin teoksiin.

FW versio 1.1.2.13R5 alkaen Zoom toimintoa on täydennetty. Painamalla vaakasiirto säädintä esiin tulee valikko jossa vaakasuunnassa ikkunaa voidaan ajaa automaattisesti kolmella eri nopeudella eteen ja taaksepäin. Toiminto on käytössä myös pysäytys tilassa koko ruudulla zoomatessa sekä ikkunoidulla zoomauksella. Todella tervetullut lisä jolloin ei vaakasiirtoa tarvitse pyöritellä sormet väsyksiin.

Edellä kuvissa oli käytetty triggauksessa Holdoff time säätöä. Oletusarvoisesti Holdoff on poissa käytöstä. Holdoff ajaksi on hyvä laittaa riittävän pitkä aika. Esimerkkikuvassa noin 500us. Trig tyyppi oli siis Edge ja Rising.

Kun moduloiva taajuus vaihtelee laajoissa rajoissa, esimerkiksi 200Hz - 4kHz, ei Trig Holdoff aika aina ole optimaalinen. Kannattaa hyödyntää Trig tyyppiä Interval. Siellä valitaan esim slope Rising ja sitten valitaan Limit Range asetus " >=" ja sinne ajaksi vaikkapa 80us josta voi sitten säädellä tarpeen mukaan. Triggaukset vertikaalitaso karkeasti puoleen väliin. Jos modulaatiosyvyys vaihtelee paljon ja jos samalla moduloiva taajuus vaihtelee paljon on lähes mahdotonta trigata moduloivaan taajuuteen. Se ei enää ole analoginen - digitaalinen, halpa - kallis,  kysymys. Se nyt vaan on vaikeaa.





Esimerkki  FFT toiminnosta (uudempi FW, FFT 16k sample)
- HUOM! Datalehdet, esitteet yms ovat FFT osalta täydellisesti vanhentuneita!
- Uusin FW päivitys muutti FFT toimintoa aivan olennaisesti. (oheisissa kuvissa uusi versio)

FFT on käytännöllinen apuväline signaalin taajuuskomponenttien tarkasteluun. Spektrianalysaattoria se ei korvaaa mutta oskilloskoopin lisätoimintona kuitenkin monesti käyttökelpoinen joihinkin tarkoituksiin kun muistaa monet rajoitukset ja puutteet.

Kuvassa signaaali on 455kHz ja modulaation AM jossa moduloivaana taajuutena on noin 2,8kHz.

Näyttötapana tässä on jaettu näyttö (split) ja sen lisänä yläosassa näkyvästä signaalista zoomaus yhdessä alaosan FFT näytön kanssa.


Seuraavassa kuvassa esimerkki näytöstä jossa koko ruudulla pelkkä FFT näyttö.

Tässä FFT näyttö yksin koko ruudulla (Exclusive). Signaalin moduloiva taajuus on nyt 5kHz. Kuvassa näkyy valikko avattuna josta näyttötapa valitaan.

Käyttötapoja ja erilaisia käyttötarpeita FFT analysaattorille on monenlaisia. Yksi käyttötapa voisi olla myös esimerkiksi jonkun filtterin säätäminen.

Esimerkiksi 455 kHz välitaajuusfiltteriä voisi säätää tätä apuna käyttäen kun käytössä on kyseselle taajuudelle sopiva signaaligeneraattori jossa mahdollisuus AM modulointiin erilaisilla moduloibtitaajuuksilla. Kun asettaa sivunauhat filtterin reuna alueille on niiden avulla helppo todeta sekä taajuuden keskeisyys että myös kaistaleveys kun säätää filtteriä. Tietenkin samaan asiaan on hienojakin tykaluja mutta tässä yksi varsin nopea ja helppo tapa kun oskilloskoopissa on asiallinen FFT toiminto. Tässä mallissa FFT on maksimissaan 16k . Se on kuitenkin paljon enemmän kuin usein halvimmissa oskilloskoopeissa oleva 1 tai 2k. Erottelutarkkuutta saadaan jo tässäkin kohtalaisesti. Mallisessa joisa laskentatehoa henemmän voidaan käyttää huomattaavastikin suurempaa datapituutta.

Kun käyttää tämän kaltaista FFT analyysiä on tärkeää ymmärtää monet sen rajoitukset. Yksi erittän tärkeä seikka on ymmärtää samplenopeuden merkitys. Esimerkiksi yllä olevassa kuvassa samplenopeus FFT osalta on 1MSa/s. Se tarkoitta että tällä asetuksella maksimi taajuus on 500kHz. Mitä nyt tapahtuisi jos ssisään tulisi taajuutta 600kHz. Se näkyisi 400kHz signaalina! Entäpä 1400kHz. Se näkyisi 400kHz signaalina. Entä jos samaan aikaan tulisi 1400kHz ja 1590kHz. Näkisit kaksi signaalia. 400kHz ja 410kHz. Kun signaalit sisältävät harmonisia ja muita sekalaisia taajuuskomponentteja tulee FFT näytön tarkastelusta joskus varsin vaikeaa (nykyslangilla haastavaa). Tärkeää on opiskella perusteet kunnolla. JOissain tilanteissa kun halutaan hyviä tuloksia ja välttää alias signaaleilta on käytettävä ennen oskilloskoopin sisääntuloa suodatinta joka estää kaikki yli Nyquist rajan (näytetaajuus/2) yli olevat signaalitaajuudet sellaisella signaalin tasolla jolla olisi merkitystä.





MSO (logiikka analysaattori) toiminnot (Optio: vain SDS1000X+ malleissa on MSO hardware valmius )

SDS1000X+ malleissa on vakiona 16 kanavainen LA. Toiminnot aktivoidaan maksullisella lisenssillä. Toimintojen käyttö edellyttää luonnollisesti lisäksi 16 kanavaisen logiikkamittapään. Maksullinen optio sisältää sekä lisenssin että LA mittapään. LA mittaapää voidaan hankkia myös erikseen ilman lisenssiä tarvittaessa. SDS1000X+ kykenee luonnollisesti todelliseen MSO (Mixed Signal Oscilloscope) toimintoon siten että sekä analogiset että digitaaliset signaalit ovat näytöllä yhtaikaa samoin kuin triggaus voi olla yhdistelmä sekä analigisista että digitaalitulojen signaaleista. Myös aikaero digitaaliväylän ja analogisten sisääntulojen välillä voidaan minimoida "skev" säädöillä jolloin signaalien ajoitusta voi tarkastella hyvällä tarkkuudella. Kaikki 16 digitaalituloa sekä molemmat analogiset kanavat voivat olla yhtaikaa käytössä. Myös sijoittelu näytöllä on aseteltavissa. MSO toimintoa käytettäessa on oskilloskoopin ainutlaatuinen historiapuskuri edelleen käytettävissä.

Huomaa tehdä selkeä ero "MSO" oskilloskoopeiksi nimettyjen joidenkin laitteiden kanssa. Varmista että kyseessä ei ole joko-tai laite joka toimii vain joko Logiikka analysaattorina tai oskilloskooppina. Voiko niitä edes rehellisesti kutsua Mixed Signal Oscilloscope (MSO) nimityksellä. Enemmänkin jonkinlaisia 2 in 1 laitteita ovat. Todellisen MSO etu on nimenomaan se että voidaan tarkastella analogisten ja digitaalisten signaalien yhdistelmää siten että ajallinen yhteys on myös luotettava. Erillisen LA laitteen ja erillisen oskilloskoopin ongelma on juuri tuon ajallisen yhteyden luotettava ja tarkka järjestäminen.

Seuraavissa kahdessa kuvassa on erittäin suppeat esimerkit MSO käytöstä. Asetuksia on paljon samoin kuin erilaisia tilanteita joten nämä antavat ainoastaan äärimmäisen rajallisen kuvan mahdollisuuksista.

Kuvassa käyttöön näytölle on otettu 5 digitaalista kanavaa sekä analoginen kanava Ch1. Lisäksi näytölle on otettu desimaalimuodossa digitaalikanavien data. Automaaattisissa mittauksisssa on digitaalikanavan D3 pulssileveys (alataso). sekä analogisen kanavan positiivisen pulssin leveys ja mittauksista näytöllä myös tilasto.
Triggaus: Pattern. Ch1 yli analogikanavan trig tason (jolloin tulkinta H) ja digitaaalikanavat D0 - D3 samaan aikaan 0 tilassa (L)

Kuvan digitaalisten kanavien signaali tulee erään funktiogeneraattorin 8 bittisen DAC digitaalituloista. Analoginen kanava Ch1 signaali on kyseisen DAC piirin aikaansaamaa siniaaltoa. Ch2 on mukana vain esimerkin vuoksi (eräs ko laitteen sisäinen signaali)

Triggaus: Pattern. HLLLLLLL

Huomaa että bittien D4-D7 alkaa näytön resoluutio rajoittaa ja jotta niiden tilat sekä ajoitus olisivat riittävällä tarkkuudella näkyvillä pitäisi pyyhkäisyaikaa (t/div) nopeuttaa. (myös ikkunoitu zoomaus on käytettävissä tarvittaessa)

Digitaalisten kanavien sampleväli on minimissään 2ns (500MSa/s) Jos taarkastellaan analogi- ja digikaanavia yhtaikaa on näiden välillä aikaeroa joka voidaan kompensoida säätämällä kummaankin analogikanavan "Skev" säätöä. Jitteri analogi ja digikanavien välillä on tyypillisesti ± 1 sample väli samoin kuin kuin digitaalisten kanavien kesken 1 sampleväli + 1ns.
Kun t/div ja/tai muistin asetusta muutetaan pysyy analogisten kanavien sekä digitaalisten kanavien muisti ajallisesti saman pituisena.
Jos analogisen kaanavan samplenopeus on 1GSa/s ja Digitaalisten kanavien samplenopeus niiden maksimi 500MSa/s on analogiselle kanavalle käytössä kaksinkertainen muistin määrä (sama ajallinen pituus)

Molemmat digitaaliväylät (8+8ch) ovat käytettävissä samaan aikaan kun molemmat analogiset kanavat ovat käytössä. (eivät jaa resursseja)



Hiukan taajuusvasteesta.


Molemmissa allaolevissa kuvissa käytettu mallia SDS1102X+ (100MHz malli)

Kuvan signaali on peräisin Tektronix 284 pulssigeneraattorista joka tuottaa noin 70ps nousuajan tuolle kuvan esittämälle reunalle. Tietenkään oskilloskoopin tuloliittimellä nousuaika ei ole mainittu 70ps (kaapelista/sovituksesta johtuen). Mutta se on edelleen niin nopea että tässä sitä ei tarvitse huomioida. Nousuaika kuvassa määräytyy siis oskilloskoopin itsensä ominaisuuksien mukaisesti. Karkeaa laskentatapaa käyttäen tuon perusteella oskilloskoopin taajuusvasteen -3dB rajaksi tulisi noin 160MHz. (350/nousuaika ns) joka lienee varsin oikea kun katsoo myös taajusvasteen muotoa (seuraava kuva) joka siis muistuttaa gauss tyyppistä muotoa.

Kuvassa on taajuuspyyhkäisy 1 MHz - 360MHz. Kyseinen pyyhkäisy antaa ainoastaan erittäin karkean kuvan todellisesta taajuusvasteen muodosta. Pyyhkäisevän generaattorin signaalin tasotarkkuus kyseisessä mittauskytkennässä oskilloskoopin tuloliittimessä on hiukan kyseenalainen. Todellisuudessa signaalitaso putoaa hiukan alemmas tuossa A ja B merkkien puolen välin tuntumassa. Ero ei ole iso mutta tuolla alueella 1dB vaikuttaa kohtalaisesti leikkauspisteeseen jossa vaakakursori (-3dB) taso alitetaan. Kuva on ottetu esimerkiksi, ei taajusvasteen kunnolliseen määrittämiseen. Huomaa että tässä kuvassa näyttötapa on "dots" ja käytössä värigradientti kirkkausgradientin sijasta.

Tasokursorit ovat -3dB tasolla. Olen käyttänyt mittausten Gate rajoja vapaasti vain markkereiksi. A on kohdassa 100MHz ja B kohdassa 250MHz joka on Nyquist raja silloin kun käytössä on 2 kanavaa yhtaikaa ja maksimaalinen samplenopeus joka 2 kanavaa käytässä on 500MSa/s kanavaa kohden. Kuvasta havaitaan että mikäli kahdella kanavalla käyttäessä signaali sisältäisi yli 250MHz komponentteja (esim nopeita nousu ja laskuaikoja) voi se helpohkosti johtaa aliasointiin koska oskilloskoopin analoginen kanava ennen ADC muunnosta ei vaimenna 250 MHz taaajuuksilla vielä kovin paljoa. 1GSa/s nopeudella Nyquist raja on 500MHz ja jo kuvankin perustella on selvää että aliasointia ei kovinkaan helposti tapahdu.

--»  Ylös 

--»  Oskilloskoopit

--»  Etusivulle - Home