Siglent etusivulle linkki     SDS1104X-U testejä. Kohinatasoista.

 


Seuraavassa 8 testiä tulojen kohinatasoista.

Niissä 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 kun 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 jokseenkin sama tai aivan 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 rajoutus 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 paljon on vähäkohinaisempia oskilloskooppeja. Myös Siglentillä. SDS1000X-E mallit, SDS2000XPlus mallit SDS5000X jne. Sitten on erikseen ns korkean resoluution oskilloskoopit joissa on esim 12 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/din näytön skaala (joka siis pohjautuu ilmeisesti 5mV/div alueeseen joss atäysi 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 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 (versio E01A) pdf.

SDS1104X-U User Mnanual  (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 manuaali 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.

Oskilloskooppitietoa, teoriaa sekä käytäntöä ja joitain Siglent käyttövihjeitä ja hiukan testauksiakin.


    --» Ylös  SDS1000X-U , alkuun

    --»  Oskilloskoopit

   --» Etusivulle - Home