Oskilloskoopit - SDS2000X HD - Sekalaisia testejä

Tällä sivulla joitain sekalaisia testauksia.

Lisään niitä tänne vähitellen. Toistaiseksi en ryhmittele niitä erileen vaan lähinnä sitä mukaa kun niitä saan tehtyä ja dokumentoitua.
Sivusta tulee myös aika pitkä mahdollisesti koska suurin osa testejä kaipaa oskilloskoopin kuvaruutukuvan tai joukon niitä ja ne ei ole ihan pieniä.

 [ TÄMÄ SIVU ON KESKEN - THIS PAGE IS UNDER WORK ]

Alempana sivulla muun muassa hiukan oskilloskoopin wfm/s nopeuksista.


Oskilloskoopin tuloasteiden kohina.

Siglent kertoo mallin olevan varsin vähäkohinainen. Onko se vain mainoshenkilöiden vaaihtoehtoisia "totuuksia" vai... Tässäkin siitä selviää osa. Kohinoita silmäillessä on hyvä tiedostaa että kaistaleveys vaikuttaa olennaisesti kohinan määrään.

Tässä testissä tulokanavat ovat kytketty 50Ω tilaan. Näin saadaan paremmin vertailukelpoisia arvoja koska usein kohinat ilmoitetaan juuri niin että tuloliittimessä on joko 50Ω ulkoinen päätevastus tai oskilloskoopin sisäinen 50Ω (kun selainen on käytettävissä).
Kun oskilloskoopin kohina arvoja esitetään on tapana puhua kohinan Vrms arvosta. Tässä se on mitattu käyttämällä Stdev mittausta. (Stdev eliminoi mahdollisen DC komponentin pois.)
(minulla olisi pari valikoitua sanaa esimerkiksi yleismittareiden tehollisarvo Vrms jutuista ja terminologiasta mutta jätän sen muihin yhteyksiin)

Oskilloskoopissa on mahdollisuus käyttää 500MHz (Optio) kaistanleveyttä, 350MHz, 200MHz ja 20MHz.
500MHz option rajoitus on se että se toimii vain kun kaksi kanavaa on käytössä ja siten että kumpikin kanava on eri AD muuntimella eli kummassakin kanavaparissa saa olla vain toinen käytössä. 
Oskilloskooppi jolla teen testit on 500MHz malli (vastaa 350MHz mallia jossa 500MHz optio). 100MHz mallia vastaavaa tulosta en siis saa ja en tiedä vastaako 200MHz BW valinta samaa kuin jos käytössä olisi 200MHz malliversio.


Täysi normaali "FULL" kaistanleveys 350MHz kun 4 kanavaa käytössä. Koskee myös Opt 500MHz tapausta




200MHz kanavakohtaisesti rajoitettu.




20MHz kanavakohtaisesti rajoitettu.


Täysi "FULL" kaistanleveys 500MHz kun 2 kanavaa käytössä (interleaved) ja oskilloskoopissa 500MHz OPTIO.




200MHz kanavakohtainen BW rajoitus kun 2 kanavaa käytössä (interleaved) ja oskilloskoopissa on 500MHz OPTIO.


Kyllähän tästä on pakko sanoa että skoopin etupää on todellakin "low noise" luokassa aivan reilusti.



Oskilloskoopissa on ERES toiminto. Tässä mallissa se ei ole matematiikkatoiminnoissa vaan ihan tuolla ytimessä ja löytyy Acquisition menusta. Sen tuottama data on myös sitä jota mitataan eli ei ole vain kuvaan vaikuttava!
ERES rajoittaa myös satunnaista kohinaa. ERES yksi vahvuus on siinä että se toimii täysin "single shot" eli signaalin ei tarvitse olla toistuva kuten peräkkäisten tallennusten keskiarvoistuksessa. ERES ei "biteistä" huolimatta lisää resoluutio bittejä signaalipisteiden lukuarvoihin.
ERES asiaa, perusteet - käytäntö ja teoria - on laajasti käsitelty joissakin Teledyne LeCroy julkaisuissa. Niitä ei pidä kuitenkaan lukea siten että kaikki olisi täsmälleen niissä sanotulla tavalla.

Sitä voi käyttää myös ikäänkuin digitaalisena alipäästösuotimena. Siglent SDS2000X HD mallissa seuraavasti.
(huom: Uusimmassa FW versiossa on oskilloskoopin matematiikkatoimintoihin lisätty myös suodatintoimintoja (FIR) josta löytyy säädettävät LP, HP, BP ja BR, filtterit. Niitä käsittelen myöhemmin kun ehdin niitä testailla ja dokumentoida)


Huom: ERES rajaa käytettävissä olevan maksimi muistin pituutta. Samoin kaistanleveyttä - taajuusvastetta.

Kun vertailee ERES asetuksilla kohinatasoja edellisiin kanavan BW rajoituksillaa vastaaviin vaikuttaa kohinanvaimennus olevan samalla tontilla.
Muuttamalla samplenopeutta saa tällä varsin alaskin meneviä alipäästösuodin vaikutuksia. Sen voi tehdä myös t/div muuttamatta. Tässä oskilloskoopissa on manuaalinen mahdollisuus valita samplenopeus (rajoituksin toki).  ERES aikaansaannops on huomattavasti jyrkempi kuin esimerkiksi skoopin 20MHz BW joka on varsin loiva, hiukan kuin  1 kertaluokan RC tyylinen.



Vertailuksi ensin normaali ilman ERES, 1GSa/s (fsample 1GHz) ja BW350MHz

Vertailukuva




ERES 0.5




ERES 1.0




ERES 1.5




ERES 2.0




ERES 2.5




ERES 3.0

Kaikki edelläolevat mittaukset on tehty skooppi kuumana oli ollut itseasiassa yön yli päällä.
Aivan kylmänä jos mittaa kohinat on ehkä hitusen alempana mutta ero ei ole iso - lähinnä merkityksetön.


Myöhemmin pari esimerkkiä signaalin kanssa myös ERES käyttäen.



Dual tone testi kertoo myös omaa tarinaansa.
Tässä pitää kuitenkin huomata että generaattorina on käytetty SDG1032X funktiogeneraattoria joka on, vaikka aika mainio generaattori muuten onkin, kuitenkin varsin vaatimaton kun aletaan puhua oikeista dualtone testeistä. Sehän pitäisi tehdä kahdella erittäin puhtaalla signaalilla jotka ei myöskään pääse muodostamaan mitään sekoituksia ennen oskilloskoopin tms sisääntuloa. Tässä sen lähtökanavat on ulkoisesti kombinoitu yksinkertaisella kotikutoisella resistiivisellä 50Ω  Δ kytkentäisellä  splitterillä.  Sen johdosta tietenkin generaattorin lähdöt on 6dB ylempänä kuin mikä sitten skoopin sisääntuloon tulee. Tulokseen siis tulee suhtautua varauksin.
Testit on siis matalilla taajuuksilla, 10kHz, 100kHz, 1MHz ja 11MHz. Kolmessa ensimmäisessä signaalit ovat 200Hz päässä toisistaan ja 11MHz testissä 2kHz etäisyydellä.


Kesken....  Under work...



Signaali f1 9.9kHz  ja f2 10.1kHz  (200Hz väli.)
2*f1-f2 on   9.7kHz, markkeri 1, -83dBc
2*f2-f1 on 10.3kHz, markkeri 4, -85dBc

Seuraavissa alla vastaavalla tavalla



99,9kHz ja 100,1kHz (200Hz väli.)



999,9kHz  ja 1000,1kHz (200Hz väli. Huomaa FFT samplenopeus nyt isompi jolloin resoluutio pienempi)


10,999kHz ja 11,001kHz  (2kHz väli. FFT samplenopeus nyt vielä isompi jolloin resoluutio pienempi)


Pyrin myöhemmin tekemään testin isommilla taajuuksilla mikäli saan aikaan kunnolliset kaksi erillistä korkealaatuista signaalia etc.
Muutamat epäsuorat omat kokeilut toki kertovat ainakin minulle että Siglentin HW suunnittelu on vähintäänkin hyvä tältä osin.




Seuraavaksi hiukan oskilloskoopin wfm/s nopeuksista. Sekä sen jälkeen hiukan lähemmin tarkasteltuna mitä siellä "pellin alla" tapahtuu.

Tässä pitää ottaa huomioon että asiaan vaikuttavat monet seikat, ja tietenkin mukaanlukien signaali.

Selitän jossain vaiheessa myöhemmin asiaa hiukan laajemmi kun saan tehtyä enemmän testejä ja joitain selittäviä kuvia.

Valmistajat liki poikkeuksetta esittävät tuotetiedoissa sekä mainoksissa ym myyntimateriaaleissa jollain tavalla saavutetun maksimiarvon. Se yleensä pätee vain täsmälleen tietyillä oskilloskoopin asetuksialla ja käytössä olevien kanavien määrällä. Monesti lukuisat oskilloskoopin asetukset ja toiminnon vaikuttavat siihen.  Siglent ei ole poikkeus. Tälle mallille on luvattu jopa 100 kwfm/s normaalissa katselutilassa ja 500 kwfm/s sekvenssimoodissa. Sekvenssitallennksessa pitäisi kuitenkin puhua siitä nopeudesta jolla yksikään triggausehdot täyttävä tapahtuma ei jää tallentamatta! Eli taatusta maksiminopeudesta.
Esimerkiksi jos mitataan sekvenssitallennuksen nopeus samaan tapaan kin normaali wfm/s "keskiarvo" saadaan esimerkiksi 50ns/div ja yksi kanava käytössä lukemaksi lähes 570kwfm/s mutta se ei ole taattu maksiminopeus jolla yksikään triggausehdot täyttävä tapahtuma ei putoa pois.

Seuraavassa kuvassa pieni osa testauksesta. (Sequence toimintavan nopeudet vielä vailla lopputarkastusta (odottaa kunnes tulee seuraava FW päivitys)
Oskilloskoopin triggaus on Auto, Edge ja nouseva reuna.
Mitään mittauksia ei ole aktiivisena. Näytön persistenssi ei ole käytössä, kursorit ei ole käytössä. (jotkin noista eivät vaikuta mainittavasti tai lainkaan)
Triggaustaso on signaalin p-p puolivälissä (eli 0 V) ja triggaus on ajallisesti 0 linjalla joka tässä tapauksessa kuvan keskellä (joka on oletusarvo).
Acquisition moodi on normaali, muistin määrä Auto ja kuvan ylemmässä osassa muistin maksimiraja  200 Mpts. seuraavaksi alempana Auto, max 20kpts. Tällöin oskilloskooppi alkaa tietenkin pudottaa samplenopeutta hitaammilla kuin 1 µs/div nopeuksilla.
Silloin kun ei tarvita suurta näytenopeutta voi tätä luonnolisesti käyttää maksimoimaan historia/segmentti muistiin mahtuvaa (vaakapyyhkäisyjen)  lukumäärää ja saada kuitenkin hiukan lisää wfm nopeutta. Muilla muistin pituuden arvoilla tulos on sitten noiden välimaastossa.





On hyvä huomata että näyttötapa "dots" on usein varsin kelvollinen nopeilla pyyhkäisyajoilla koska nythän puhutaan DPO oskilloskoopista eikä museoaikaisista DSO oskilloskoopeista (ja analogisista vielä vähemmän).
Tässä mallissa interpolointitavan valinta vaikuttaa myös dots moodissa!

Sitten tuolla  on sarake jossa on peak wfm/s nopeus. Se arvo ei ole kovin merkityksellinen.

Tuo peak arvo johtuu siitä että vaakapyyhkäisyt tapahtuvat purskeina ja sen aikana nopeus on hiukan nopeampi kuin keskiarvonopeus. Keskiarvoa laskee purskeiden väliin jäävä pieni tauko jona aikana päivitetään kuvaruutua ja hoidellaan joitain muita asioita. Tämä tauon aikana oskilloskooppi on sokea tulosignaaleille. On siis kaksi erilaista sokeaa (blind time) aikaa. Tuolla purskeen sisällä on jokin minimaika joka vaaditaan ennen seuraavaa triggausta. Ja sitten noiden purskeiden välissä tuo aika on siihen nähden huomattavan pitkä lukuunottamatta noita hitaampia t/div nopeuksia jolloin ei enää toimita purske periaatteella.
Taulukon muut nopeuslukemat on mitattu 1 - 10 s keskiarvona käyttäen HP 53131A.



Tässä seuraaavaksi hiukan hiukan lisää tuosta oskilloskoopin nopeudesta ja tuosta purske asiasta.
Tuo toimintatapa on hyvä tiedostaa. Silloin tällöin esiintyvien "glitch" tyyppisten häiriöiden esiin kaivamisessa keskiarvonopeus on se joka vaikuttaa todennäköisyyteen saada se esiin jollain aikavälillä. Mutta toisentyyppisissä töissä tämä toimintatapa virittää ansan johon voi tippua ellei tiedosta tätä ja huomioi sen vaikutusta. Nimittäin tuossa purskeiden välissä oleva pidempi tauko on täysin sokeaa aikaa. Esim pulssi joka osuu siihen kohtaan jää hav havaitsematta. Joissain oskilloskoopeissa käytetään ping-pong tyyppistä toimintatapaa jolloin voidaan tasavälein trigata ja tallentaa vuorotellen muisteihin ja soitä toista voidaan prosessoida kun toinen tallentaa. Se on kuitenkin hardwarepuolella aika raskas juttu ja saattaa rajoittaa joitain muita seikkoja. Mutta, näissä oskilloskoopeissa on pursketyyppinen DPO ratkaisu. Toisaalta sitten on käytettävissä Sekvenssitallennus joka pystyy taattuun tasanopeuteen koska tallennuksen aikana näytölle prosessointia ei tehdä joten näitä pidempiä pausseja ei tule.

Muutama kuva selventänee asiaa tätä purske (burst) tallennustapaa.
Kuvissa on käytetty täsmälleen samaa asetusta kuin yllä nopeustaulukkoa varten tehdyissä testeissä.




Oskilloskooppiin SDS2000X HD tulee 2MHz siniaaltoa. Näyttötapa: Dots.
Aika asteikko 50 ns/div. Tämähän oli nyt se asetus jolla saavutetaan se noin 100 kwfm/s nopeus. Mittauksissani maksimi on kuitenkin 98 kwfm/s. (sitä voi kuvata myös sanomalla että tuolla nopeudella se toistaa vaakapyyhkäisyjä). Tuo on siis 1 s keskiarvo. Peak nopeus on suurempi. Noin 108 kwfm/s


Tutkitaan miltä se näyttää kun katsotaan toisella oskilloskoopilla SDS2000XHD Trig Out signaalia.


 
Kuvassa SDS2000X Plus oskilloskoopin näyttö. Signaali on SDS2000XHD oskilloskoopin Trig Out. Ylemmässä ikkunassa nähdään noita purskeita joissa oskilloskooppi ottaa mahdolisimman nopeasti signaalia muistiin ja toistaa sitä yhä uudelleen ja sitten tulee pieni tauko (näyttöä päivitetään ym sisäisiä toimintoja). Zoom ikkunassa on yhden sellasen burstin alku. Kaksi triggausta joilla kummallakin siis on otettu sisään 1kpts pätkä signaalia.
Triggausväli noin 9,2us vastaten noin 108,7wfm/s nopeutta. Tuo pysyy tässä melko vakiona koko tuon purskeen ajan. Tuo tauko purskeiden välissä sekä sitten nopeus purskeen aikana on se mistä muodostuu se keksiarvonopeus.






Tässä vielä SDS2000X Plus skoopin ruudulla mitattu tuon burstin koko syklin aika.





Ja tässä itse burstin pituus.




Mitä siis tapahtuu tarkemmin ottaen SDS2000X HD osalta. Tutkitaanpa. Katsotaanpas mitä historiamuistista löytyy.



Klikataan Historian katselu auki. Huomaa että tässä kuvassa vaikka näyttömuoto onkin dots ei niitä tietenkään näy. Näytejonon pituus on kuvassa 1000 kpl.
Mutta koska tämä on DPO (SPO) on kuvaan kerrostettu paljon enemmän kuin yksi vaaka"pyyhkäisy". Itseasiassa tässä noin 1600 wfm yhdessä näyttöframessa ja niitä tulee noin 60 kertaa sekunnissa.






Nyt ollaan Stop tilassa katselemassa historiapuskuria. Kuvassa yksi wfm eli yksi vaakapyyhkäisy joka tässä tapauksessa on pituudeltaan 1kpts.
(sama kuin sekvenssitallennuksen yksi segmentti mikäli aika asetus olisi sama)
Kaikkiaan historiassa oli näitä peräkkäisiä vaakapyyhkäisyjä 80000 kpl. Kuvassa olen kohdassa jossa juuri on yhden burstin ensimmäinen wfm jonka numero tässä historiapuskurissa 73463.
(sen tauon huomaa siitä tässä että edellisen wfm (numero 73462) aikaleima onkin noin 1,6ms aikasemmin (on siis edellisen burstin viimeinen). Kun ne burstin aikana tapahtuu noin hiukan yli 9us välein.
Tuo aikaleima on siis kyseisen wfm triggauksen ajankohta. Muotoa hh:mm:ss.x  (x on mikrosekunteja)



Missä on seuraavan burstin ensimmäinen... kas tässä.



Nyt siis kuvassa seuraavan burstin ensimmäinen wfm. Huomataan että edellisen burstin viimeinen tapahtui noin 1,6ms aiemmin.
Eli numero 75063 oli edellisen burstin viimeinen ja sen ensimmäinenhän oli 73463. Tässä burstissa on siis 1601 wfm.
Nämä 1601 wfm päivitetään näytölle kerrostettuna. Siitä sitten muodostetaan myös intensiteettiä kun tiedetään paljonko osuu samaan kohtaan.
Siglent EI desimoi dataa näytölle! Jos siellä olisi yksikin näyte poikkeava se myös näkyy ja näkyisi kuvassa.






Tässä historiapuskurin aikaleiman näyttötapa on delta. Se ei näytä triggaustrapahtuman reaaliaikaa vaan näyttää eikaeron edelliseen ja resiluutiona mikrosekunti.
En tiedä miksi resoluutiota ei ole laitettu suuremmaksi koska oskilloskoopissahan siihen olisi dataa saatavilla. Tässäkin näkyy se puutos. Koska intervalli purskeen aikana on jonkun verran yli 9us niin aika ajoin sitten näytetään 10 ja muulloin 9. Itseasiassa tästä voi helposti päätelläkin sen että aikaleimalle on suurempi resoluution olemassa mutta siitä näytetään ulos vain lähimpään mikrosekuntiin pyöristetty.
Tällaisessa wfm nopeuden tarkastelussa tuolla ei tietenkään ole juurikaan merkitystä. Voisin kuvitella kuitenkin muunlaisia tarpeita saada historiapuskurista aikaleimaa suuremmalla resoluutiolla. No kaikissa ei ole tätäkään.



Oskilloskoopin Sequence Acquisition toiminta.

Sekvenssitallennuksessa tallennetaan käyttäjän asettama määrä segmenttejä  siten että tallennuksen aikana ei tehdä mitään signaalin näytöön liittyvää prosessointia. Tallennuksen aikana tallennetaan vain raakaa ADC dataa. Prosessointi kuvaksi, interpoloinnin kirkkausgradientit jne tehdään vasta kuin koko määrätty sekvenssi on valmis. Yhdessä sekvenssissä voi olla jopa 80000 framea. Yksi frame on yksi "vaakapyyhkäisy" jos ajetallaan analogiskoopin ternmein. Nopeus maksimissaan jopa 500000 framea (segmenttiä) sekunnissa (wfm/s)

SDS2000X HD  Datalehti   .pdf  (vers. EN01A)

Huom: Datalehdessä on mainittu optionaalisina lisävarusteina: Siglent ISFE, isolated front end module.
Tätä modulia ei ole enää saatavana EU-alueen sisällä Euroopassa  C E -vaatimustenmukaisuuden puutteen vuoksi.

SDS2000X HD User Manual  .pdf  (vers. EN01A)


SDS2000X HD Quick Start    .pdf  (vers. EN01B)


SDS2000X HD Service          .pdf  (vers. EN01A)


Programming Manual          .pdf  (Vers. EN11C  for SDS2000X Plus, SDS2000X HD, SDS5000X, SDS6000A)

--»  Ylös 

--»  Oskilloskoopit

--»  Etusivulle - Home