SDS1104X-U testejä.
Kohinatasoista.
SDS1104X-U testejä.
Kohinatasoista.
Seuraavassa 8 testiä tulojen
kohinatasoista.
(Kiinassa 2019 - 2021)
SDS1104X-U mallin kohinatasoissa ei ole mitään erityisen merkillistä. Jokseenkin normaalia
nykyajan edullisemman pään oskilloskoopeissa.
On kuitenkin hyvä huomioida se että SDS1104X-U tulokanavien herkkyys on koko
alueella, mukaanlukien 1mV/div, täydellä resoluutiolla. Nykyisin myös aika
usein nuo herkimmätkin alueet jätetään kaistaleveydeltään rajoittamatta. Joitain
aikoja sitten oli hyvin yleistä että esimerkiksi 2mV/div sekä 1mV/div olivat
pakotettu 20MHz rajoitukselle. Jopa monissa analogisissa
oskilloskoopeissa herkimmät jännitealueet olivat rajoitetulla taajuusvasteella
vaikka sitä ei missään näkynyt muualla kuin syvällä datalehdissä tai
huoltomanuaalissa, sen lisäksi että niissä oli normaali BW on off painike joka
oli yleensä juuri se 20MHz.
Nykyisin edelleenkin aika yleinen alin on 2mV/div ja sekin
edelleen joissain joko lukittu 20MHz taajuusrajalle tai oletusarvoisesti 20MHz
BW on kytkettynä jonka käyttäjä sitten voi kytkeä pois.
Joissain oskilloskoopeissa myös herkimmät alueet eivät suinkaan aina ole
täydellä jännite resoluutiolla vaan ne on saatettu vain digitaalisesti
"zoomata". Esimerkiksi eräissä Keysight malleissa herkin täysresoluution alue on
4mV/div 2mV/div on siitä vain venyttety digitaalisesti ja edelleen myös 1mV/div.
Tai esim Rigolin DS1000Z sarjassa jossa herkin todellinen on 5mV/div ja 1 sekä
2mV/div on vain siitä venytetty digitaalisesti. Temppu saattaa joissain
hämärtyä.
Kun katselee seuraavia kuvia on hyvä muistaa mikä on vähän ja mikä
paljon.Tässä tulee sellainen ilmiö helposti vastaan kun lähtee mikroskoopin
kanssa etsimään järven rantaa. Ei löydy. Mutta kartassa se näkyy siistinä
tarkkana
viivana ja rantanuotiolla järveä katsellessa ei silloinkaan jää kyseenalaiseksi
missä se ranta on. Mutta, mikroskoopilla se ranta hukkuu... tähän ilmiöön tai
sen analogioihin törmää elmässä kohtalaisen usein.
On hyvä palauttaa mieleen että aika useinhan me tutkimme satojen millivolttien
signaaleita ja siitä sitten yläspäin muutamiin voltteihin ja joskus enempikin.
Eli nyt kun katsot seuraavia kuvia, niissä on kaikissa 1mV/div. Koko näytön
korkeus on 8 mV. Jos kyseessä olisi analoginen skooppi herkimmällä alueella ja
tuo kohina, näkisit suunnilleen kauniin puhtaan viivan. Miksi. Koska se
analogisen oskilloskoopin kuvaputken fosfori on hidas ja se suorataa
satunnaista kohinaa varsin hyvin. Digitaaliskooppi ei niin tee. Se näyttää
jokaikisen näytteen tuohon kuvapinnalle vaikka se olisi se yksi näyte joita
1GSa/s nopeudella tulee nanosekunnin välein ja 250MSa/s nopeudella 4
nanosekunnin välein.
SDS1104X-U kohina on kuitenkin suurempi kuin SDS1000X-E mallien. Siitä ei ole
pienintäkään epälyä. X-E mallien kohina on hintaluokassaan erinomaista luokkaa.
SDS1104X-U kohina ei ole huono mutta kuten mainittu häviää X-E mallille. Tämän
X-U mallin analoginen etupää on jaettu 2 alueeseen kun X-E mallissa se on jaettu
3 eri alueeseen vaikka alueet ovat samat lukuunottamatta X-E mallien 500uV
aluetta.
X-U mallin kohinatasoissa on kuitenkin jotain piirteitä jotka on hyvä huomioida
mikäli tekee asioita näillä pienillä jännitetasoilla ja haluaa minimpida
kohinaan osuutta.
Tässä mallissa on yksi AD muunnin piiri joka sisältää 4 AD muunninta joita
voidaan piirin sisäisesti käytää erikseen 250MSa/s tai pareittain 500MSa/s tai
kaikki yhdessä yhtenä 1GSa/s muuntimena. Jostain syystä kun moodina on
erilliskäyttö 250MSa/s se nostaa tulokanavien kohinaa. En tiedä mikä sen
perimmäinen mekanismi on.
Ennen "kamalia" kohinakuvia yksi tavallinen aesimerkki tavallisten pulssien
kanssa jotka tosin ovat kohtalaisen matalia tasoltaan. Ihan vain esimerkiksi jotta nähdään
se metsä puilta ei kun puut neulasilta... ja pysyy käytännön todellisuus
mielessä.
Paina näkömuistiin tuo mitä näit kun selaat alaspäin. Tuo on juuri samalla
skoopilla mitattu, täydellä kaistaleveydellä ja ihan normaalisti ilman
suodatuksia.
Näyttämuoto dots jolloin ei myöskään ole interpolointeja. Huomaa että esim
kanavan 1 signaalin taso on melko matala, noin 70mVp-p
Kanava 4 vaikuttaa tässä laiteyksilössä olevan matalakohinaisin ja melko
lähellä ovat myös kanavat 2 ja 3. Tässä voi sanoa että kohinataso on asiallista
hyvää tasoa tässä hintaluokassa. Huomaa että mittauksessa on käyttety Stdev mittausta. Sehän siis on sama
kuin RMS ... no ei, eipäs olekaan. Se on sama kuin RMS AC. Se jättää
kesiarvon pois eli DC jätetään pois. Oskilloskoopin mittausten valikoimasta
löytyy toki koko pituudelta RMS sekä Cycle RMS. Jos mittaisin RMS toiminnolla tuo
kuvassakin näkyvä offset tulisi arvoon mukaan. Kuten huomaat, signaali on hiukan
alle tuon nollalinjan.
Mittauksissa olen käyttänyt päätevastuksena tavallista läpimenevää 50ohm
päätevastusta. Kussakin kuvassa on maininta onko se ollut kiinni vai tulo
avoinna. Toinen muuttuva tekijä on 20MHz BW päällä tai pois. Kun skoopin
ruudúlla kanavan infossa näkyy B silloin 20MHz BW on käytössä. Tuo filtteri ei
ole jyrkkä eli on aivan pelkkä 1 kertainen RC.
Seuraavaksi 8 testiä. Ensin 4 testiä (1. - 4.) yksi kanava kerrallaan käytössä
siten että huonoin ja noin paras kanava vertailussa.
Tehty RMS mittaukset neljällä eri asetelmalla tulojen sekä kaistanöleveyden
suhteen.
Sen perään toiset 4 testiä (5. - 8.) joissa kaikki kanavat käytössä samaan
aikaan, kussakin testissä tietenkin kaikki kanavat aina samoin asetuksin.
HUOM!
Sisällytän testeihin myös tilanteen jossa oskilloskoopin tulot ovat täysin auki,
vaikka "aika
harvoin" oskilloskooppia käytetään siten. Mitähän sillä mittaisi.
Tällainen kohinan mittaus tulot avoimena on jokseenkin älyvapaata. Otin ne kuitenkin testiin mukaan
juuri siksi niitä vastaavia esiintyy julkisuudessa silloin tällöin. Näin voi niitäkin sitten
vertailla niin halutessaan.
Aluksi testit kun yksi kanava käytössä, Ch4 tai Ch1 mukana koska ne ovat
huonoin ja noin paras.
1. Ch4 50ohm päätevastus ja 20MHz BW ja alla Ch1 samoin asetuksin
Tässä jo tuli jo esiin pieni kohinaero kavavien välillä. Ch4: 53uVrms ja
Ch1: 63uVrms
2. Ch4 50ohm päätevastus ja täysi kaistaleveys, ja alapuolella Ch1
samoin asetuksin.
Ch1 kohina nyt 79uVrms ja Ch4 kohina
reilu 86uVrms
3. Ch4 tulo avoin ja 20MHz BW ja alapuolella Ch1 samoin asetuksin.
Ch4 kohina nyt 81uVrms ja Ch1 kohina
94uVrms
4. Ch4 tulo avoin ja täysi kaistaleveys sekä alapuolella Ch1 samoin
asetuksin.
Kanavan 4 kohina 98uVrms ja kanavan
yksi kohina 109uVrms
Täysin säännollisesti kanava
1 kohisee hivenen enemmän (tässä
laiteyksillössä).
Tässä pitänee huomauttaa että aika
harvoinhan oskilloskooppia käytetään siten että tuloliitin on avoin.
Mitähän sillä mittaisi. Joten
tällainen kohinan mittaus asetelma on myös jokseenkin älyvapaata.
Otin ne kuitenkin testiin mukaan
koska vastaavia esiintyy julkisuudessa silloin tälläin.
Useita kanavia samaan aikaan käytössä.
Luonnolisesti se myös kiinnostaa vaikuttaako se jos kanavia on käytössä useampia
samaan aikaan. Kun lisätään siihen toinen kanava,
kohinataso nousee hitusen. Samalla maksimi näytenopeus putoaa ollen max
500MSa/s. Hiukan merkittävämmin kohina nousee kun otetaan kolme kanavaa
käyttöön. Tällöin maksimi näytenopeus on 250MSa/s. Kun siihen lisätään neljäs
kanava näytenopeuden maksimi ei muutu enkä havaitse kohinatasossakaan
havaintokynnyksen ylittävää muutosta.
Jätän välistä kahden kanavan testaamisen dokumentit koska muutos on sen verran
vähäinen. Samoin kolmen kanavan yhtaikaa käytön testin jätän pois koska se taas
on sama kuin kaikkien neljän kanavan ollessa käytössä.
Seuraavaksi 4 testiä testit siten että kaikki 4 kanavaa ovat samaan aikaan käytössä jolloin kohina
kasvaa selkeästi jonkin verran.
Tehty RMS ka hippuarvo mittaukset neljällä eri asetelmalla tulojen sekä
kaistanöleveyden suhteen.
5. Kaikki tulot varustettu 50 ohm päätteellä. Kaikkien tulojen kaista
(BW) rajoitettu 20MHz
Mittatu Stdev joka siis on
matemaattisesti AC RMS joka jättää DC offsetin huomiotta.
Kuten edellä mutta mittatu kohinan
huippuarvo, peak - peak.
6. Kaikki tulot varustettu 50 ohm päätteellä. Kaikkien tulojen
kaistaleveys täysi.
Mittatu Stdev joka siis on
matemaattisesti AC RMS joka jättää DC offsetin huomiotta.
Kuten edellä mutta mittatu kohinan
huippuarvo, peak - peak.
7. Kaikki tulot avoimet. Kaikkien tulojen kaista (BW) rajoitettu 20MHz
Mittatu Stdev joka siis on
matemaattisesti AC RMS joka jättää DC offsetin huomiotta.
Kuten edellä mutta mittatu kohinan
huippuarvo, peak - peak.
8. Kaikki tulot avoimet. Kaikkien tulojen kaistaleveys täysi.
Mittatu Stdev joka siis on
matemaattisesti AC RMS joka jättää DC offsetin huomiotta.
Kuten edellä mutta mittatu kohinan
huippuarvo, peak - peak.
Muistutan vielä uudelleen että aika harvoin oskilloskooppia käytetään sen tuloliitin tyhjänä.
Itseasiassa käytin pitkää tikkua jolla painoin mittauksen käyntiin ja
tulostuksen koska avoin kontakti häiriintyy jo kun vie kättä hiukan lähemmäs.
Voin jokseenkin pitkällä kokemuksella sanoa että kyseisen mallin kohinataso on
hyvää asiallista luokkaa tässä hintaluokassa. Harvoissa edes on todellinen
täyden resoluution 1mV/div. Kaikissa ei edes täyden resoluution 2mV/div.
Joissain oskilloskoopeissa on myös pakotettu kaistaleveyden 20MHz rajoitus herkimmillä
jännitelueilla.
Ja sitten taas tavalliseen skoopin käyttöön tavallisilla melko matalilla
signaaleilla. Ai, se ei sitten kohissutkaan lopulta kovinkaan vaikka
edelliset kuvat saattoivat "kauhistuttaa". Toki markkinoilla on
vähäkohinaisempia oskilloskooppeja. Myös Siglentillä. SDS1000X-E mallit,
SDS2000XPlus mallit SDS5000X, SDS6000A jne. Sitten on erikseen ns korkean resoluution
oskilloskoopit joissa on esim 12 (esim Siglent SDS2000X HD) tai 14, jopa 16 bit AD muuntimet yms.
sekä analogiset tuloasteet myös toteutettu sen mukaan. Ihan realiteetit kun
otetaan mukaan niin 1Mohm DC kytketty tuloaste jonka kaistaleveys on vaikkapa
100MHz tai reippaastikin enemmän alkaa olla suorastaan haasteellinen tehtävä kun
halutaan sille lisäksi matala kohina. Jo 1mV/div ja 8 bitin AD muunnin
tarkoittaa sitä että yksi AD muuntimen askel on 40µV kun AD muuntimen koko
256 askelta on 10.24mV. Oskilloskoopin kuvan 8div ei ole AD muuntimen täysi
skaala.
Tässä kuvassa kaikissa kanavissa yksinkertainen signaali kohtalaisen alhaisilla
tasoilla. Kanavan 1 signaali on noin 70mVp-p, kanavan 2 noin 300mVp-p, kanavien
3 ja 4 signaalit ovat karkeasti suuruusluokkaa noin hitusen yli 1Vp-p ja noin
1,1Vp-p jotka kaikki lienee aika tyypillisiä hiukan matalammasta päästä
varsinkin kun huomioi kanavan 1 joka siis oli se aiemmissa testeissä kaikkein
kohinaisin johon valitsin tuon pienimmän signaalin.
Yksi mikä usein unohtuu on se kuinka ratkaisevassa asemassa on signaalien
tuonti oskilloskooppiin joko signaalikaapelita pitkin tai mittapäitä eli
probeja käyttäen.
Muista aina että se proben GND johdin on kelvoton tapa yhdistää GND jos piirissä
on nopeita nousuaikoja tai mitä tahansa muuten korkeita taajuuksis sisältäviä
komponentteja. Tavallinen mittapään GND johdin on usein luokkaa 15cm.
No mitäs, sehän on kuparijohto jonka vastus on pieni.
Kyllä. DC vastus on pieni.
Kun nostetaan taajuutta olkoot se sitten 10Hz kanttiaallon nopea reuna tai
puhdas siniaalto 100MHz. Oskilloskoopin mittapäässä voi ajatella olevan
kapasitanssi piikistä GND napaan ja sitten, mikä joskus unohtuu, se GND johdin.
Se on induktanssi vaikka ei kelaa muistutakkaan. Suurilla taajuuksislla se onkin
kaikkea muuta kuin matalohminen kuparijohdon pätkä. Induktanssi on silloin
suuruusluokkana 200nH. Jos se olisi juuri 200nH sen induktiivinen reaktanssi
olisi noin 126 ohmia. Häiriävirta joka kulkee sen läpi synnytää sen yli
jännitteen ja sotkee meidän skooppikuvaa signaalista. Kuten niin moni muukin
asia.
Loppuun vielä hiukan hassu vertailu. Nimittäin Rigol testi on tehty kontekstissä
jolloin esiintyi näitä open input noise testejä.
Nyt sitten samoilla asetuksilla. Sikäli helppo että koska olen itse tuon Rigol
testin tehnyt niin tässäpä myt prikulleen samat asetukset.
Kuvassa muutama kommentti. Silloin kun Rigol kuva on ollut ajankohtainen oli
koko malli uusi ja aika vähän tietoa. Nyt on selvää se että Rigolin mittaukset
tapahtuu erittäin pienestä välibufferista jossa on rankasti desimoitu data kun
muistin pituus on esim tuo 6M. Eri lähteiden väitteiden mukaan bufferi on
mahdollisesti 600 ehkä max 1200 datapistettä. Lisäksi tiedetään nyt että 1mV/div
herkkyyttä siinä ei ole lainkaan. Toki siinä on 1mV/div näytön skaala (joka siis
pohjautuu ilmeisesti 5mV/div alueeseen jossa täysi resoluutio.) On hyvä huomata
että täysi vertikaali resoluutio antaa paremmat mahdollisuudet esimerkiksi
suodattaa signaalia keskiarvoistamalla. Samoin koska kohina on aikalailla
satunnaista on sen jakautuma sellainen että kirkkausgradienttikin kertoo
paremmin missä se signaali kulkee.
Mataliakin tasoja voi tutkia.
Kuvassa 50Hz 2mVpp kanttiaalto.
Kuvassa täysi 100MHz kaistaleveys ja
signaali siis tulee 50ohm kaapelilla.
Huomaa että zoom ikkuna on 20ms
triggauksen jälkeen eli seuraavasta nousevasta reunasta.
Kuvassa 50Hz 2mVpp kanttiaalto.
Kuvassa 20MHz BW rajoituksella ja
signaali siis tulee 50ohm kaapelilla.
Huomaa että "zoomaus" ikkuna on otetu 20ms triggauskohdan jälkeen seuraavasta
nousevasta reunasta ja persistence mukana jolloin kertyy hiukan näkymää
signaalin ja oskilloskoopin yhteenlasketusta aika jitteristä. Joka ei tässä ole
olennaista vaan se että oskilloskooppia voi käyttää jopa myös tuon tasoisten signaalien
jonkinasteiseen havainnointiin ja joihinkin mittauksiinkin. Luonnollisesti
mikäli signaali on ns jatkuva, sitten vaan keskiarvoistus käyntiin ja alkaapa
nöyttää erilaiselta mutta silloin ei sitten mitata esim aikajittereitä.
Toki noiilla tasoilla aletaan olla äärirajoilla ja tavanomaisessa skoopin käytössä ei
taida aivan useinmiten tuollaisia tarvita. Eihän perinteisesti oskilloskoopeissa
edes ole ollut tavanomaisesti kuin 5 tai 2mV/div suurimpana herkkyytenä.
Tietenkin pienille signaaleille voidaan käyttää matalakohinaista esivahvistinta
ja valita oskilloskoopissa sitten ylempi jännitealue.
Datalehdet ja muuta mallikohtaista materiaalia.
SDS1104X-U Datalehti
(X-U malli, versio E01A) pdf.)
Huom: Datalehdessä E01A on virhe. Peak detect
virheellisesti 2ns.
Oikea on 4ns.
SDS1104X-U User Manual
(versio UM0101E-E05A)
Huom! Uusi manuaali on yhteinen sekä SDS1000X-E että X-U
malleille. Huomaa erot.
SDS1104X-U Quick
Start Guide (versio QS0101E-E05A)
Huom!
Uusi pikaopas on yhteinen sekä SDS1000X-E että X-U
malleille. Huomaa erot.
Tarkasta aina tarvittaessa uusimmat versiot valmistajan sivuilta koska täällä
saattaa ajoittain jäädä vanhat versiot jakoon. Kaikkia manuaaleja datalehtia ja
muuta on niin paljon ettei aina aika riitä jatkuvasti seuraamaan mikä niistä on
uudistunut.
Niihin on vaikea linkittää koska niiden tarkat osoitteet saattavat ajoittain
muuttua kun Siglent päivittää sivujaan ja dokumentteja.
Kulloinkin viimeisimmät julkaistut materiaalit löytyvät nykyisin erittäin
helposti
Siglentin nykyisiltä EU alueen uudistetuilta sivuilta.
--» Ylös
--» Oskilloskoopit
--» Etusivulle - Home