Siglent etusivulle linkki       Oskilloskoopit - SDS800X HD - Sekalaisia testejä


Tällä sivulla joitain sekalaisia esimerkkejä sekä  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 ja tai esimerkkejä kaipaa oskilloskoopin kuvaruutukuvan tai joukon niitä ja ne ei ole ihan pieniä.

Sivu kesken

SDS800X HD mallisarjan taajusvasteet:

-3dB vertailutaso mittatu 1MHz (signaali 600mVpp)

SDS804X HD nimellinen   70MHz, mitattu    ~89MHz
SDS814X HD nimellinen 100MHz, mitattu  ~153MHz
SDS824X HD nimellinen 200MHz, mitattu  >249MHz * (jos on 3 tai 4 kanavaa samaan aikaan käytössä, mitattu -3dB ~205MHz)
Mittauksessa ulkoinen 50Ω läpimenevä trminaattori ja V/div asetuksena 100mV/div  (joka vastaisi 1V/div jos proben kerroin olisi 10 kuten korkeilla taajuuksilla tulee pääsääntöisesti olla.
Yksilökohtaisia eroja saattaa tietenkin olla.
Datalehti kertoo sen minkä vaalmistaja lupaa kaikkien yksilöiden täyttävän.
*) tässä on syytä huomauttaa että 1 kanava käytössä näytenopeus on 2GSa/s ja 2 kanavaa käytössä 1GSa/s. Kun käytössä on 3 tai 4 kanavaa samaan aikaan on näytenopeus 500MSa/s. Tällöin fNyquist on 250MHz . Tässä tapauksessa myös taajuusvastetta rajoitettaan jyrkemmin ja myös -3dB raja on alempana, hitusen yli 200MHz.


Seuraavaksi taajuusvasteen mittauksesta pari kuvaa. Signaali 0dBm tasolla. Pyyhkäisy 5 - 500MHz
Taajuusvastetta siis mitattu skoopin FFT käyttäen. (FFT  max hold näytöllä ja hyvin hidas sweeppi sisään)
Huomaa että en ollut asetellut kelloa... ja nettiliityntääkään ei ollut joten ei se sieltäkään oikeaa aikaa saanut.
 


SDS804X HD, 70MHz malli.
Huom: Luonnollisesti vaikka skooppi on pysäytetty tuota tason referenssipistettä ja asteikkoa muuttamalla voisi tietenkin katsoa aivan pohjatkin. Kyllä ne kaikki siellä on tietenkin aivan pohjiin saakka.






SDS814X HD, 100MHz malli.
Tuosta alun tasosta. Se ei ole totta. Tässä on käytetty FFT ikkunaa FlatTop ja RBW on 3.6MHz. Eli tuossa ja "0Hz" puskee mukaan.
Paljon kapeammalla "filtterillä" eli FFT ikkunalla pitäisi pyyhkäistä niin hitaasti että minulta loppuisi kahvi ennenkuin se olisi valmis.






SDS824X HD, 200MHz malli  1 kanava käytössä.
Markkerilistat ja FFT infon voi kuvaruudulla siirrellä oletuspaikoista sopivanpaan paikkaan mikäli ne ei miellytä. Kuten olen näissäkin kuvissa tehnyt.

Entäpä jos 3 tai kaikki 4 kanavaa ovat samaan aikaan käytössä.  Tällöin maksimi näytenopeus on 500MSa/s jolloin tietenkin fNyquist on 250MHz

Otan tähän esimerkin vuoksi vain kriittisimmän mallin eli SDS824X HD jossa nimellinen kaistaleveys on 200MHz.


SDS824X HD, 200MHz malli  4 kanavaa käytössä.
Tässä tapauksessa FFT maksimi on luonnollisesti 250MHz joten sillä ei suoraan pääse pidemmälle.
Yllä olevassa kuvassa taajjuus joka olisi esimerkiksi 255MHz näkyisi nyt (fold back) taajuutena 245MHz (fNyquist taajuudesta kun mennään ylöspäin FFT näyttää aliaksen)
Toki olisin voinut sweepata suoraan yli fNyquist mutta silloin ei voi käyttää max-hold näyttötapaa.


Seuraavassa on pyyhkäsity 251MHz - 480MHz Menee siis fNyquist yli ja tässä mennään siis "takaperin". Tämä on ensimmäinen "fold back" alue (250MHz - 500MHz). Jos tästä jatkettaisiin yhä eteenpäin seuraavaan alueeseen eli 500MHz - 750MHz näkyisi taajuuden kasvu taas suoraan eteenpäin alaen nollasta. 501MHz näkyisi 1MHz signaalina ja esim 600MHz näkyisi 100MHz jne...



Huom: Luonnollisesti vaikka skooppi on pysäytetty tuota tason referenssipistettä ja asteikkoa muuttamalla voisi tietenkin katsoa aivan pohjatkin. Kyllä ne kaikki siellä on tietenkin aivan pohjiin saakka
Olen vain jättänyt vertikaaliasetukset samaan kuin 0-250MHz vastaavassa kuvassa yllä.
Markkeri 1 on juuri siinä 251MHz kohdalla (jonka fold back taajuus siis on 249MHz (koska fNyquist on 250MHz)
(nyt siis oikea reuna on se mihin edellisen kuvan oikea reuna päättyi. Kun signaalin taajuus kasvaa sirtyy sitä vastaava paikka kuvassa nyt vasemmalle.)
Markkeri 2 kohdassa signaalin taajuus on 270MHz. Markkeri  3  290MHz, 4 (ei näy) on sijoitettu alimpaan kohtaan 293,75MHz ja Markkeri 5 kohdalla signaali on 300MHz. Markkerin 6 kohdalla 350MHz. Markkerin 7 kohdalla 400MHz ja 8 kohdalla 450MHz. Huomaa että vertikaalin yläreuna on 0dBm kohdalla kun se edellisissä oli 5dBm kohdalla.

Tämä yksinkertaisesti kertoo että kun otetaan enemmän kuin 2 kanavaa käyttöön astuu kuvaan lisäfiltteri jolla rajoitetaan yli fNyquist taajuuksia. Kun kaksi kanavaa on käytössä näytenopeus on 1GSa ja 1 kanava käytössä 2GSa. Tällöin fNyquist on 500MHz tai 1GHz jolloin tällaistelle lisäfiltteröinnille ei ole tarvetta.

Tämä muuten antaa myös vihjeen siitä että joissakin soveltuvissa tilanteissa voi käyttää AD muunninta taajuuskonvertterina.
laitetaanpas esimerkiksi sisään 146MHz ja sitten säädetään FFT ja time domain siten että vaikuttava näytenopeus on 5MSa/s.
Nythän kun tarpeeksi monta kertaa tapahtuu "fold back" niin loppujen lopuksi nähdäänkin 1MHz taajuus. Mutta nyt päästään erittäin paljon suurempaan taajuus resoluutioon. Toki tässä on varjopuolensa mutta, harrastetoiminnassa "kaikki keinot" on sallittuja kun pitää saada aikaan jotain niillä laitteilla joita käsissä sattuu olemaan.

Seuraavassa esimerkki tämän seikan mahdollisesta hyödyntämisestä joissain tilanteissa. (käytetään siis AD muunninta taajuusmuunnokseen)

[kuva]




Perusnäyttö ja zoomaukset (huom vertikaali zoomaus)


Mittauksista


Dekoodaukset



X-Y



Historia



Sekvenssitallennus (Segmentoitu tallennus)



Bode Plot

Tässä ensin vain muutama satunnainen esimerkkikuva eri toiminnoista. Eivät ole varsinaisia testi kuvia.



Tässä kuvassa on BodePlot yhdestä välitaajuus filtteristä. Kyllähän tällä dynamiikalla jo jotain oikeasti tekeekin.
Yksi vaakaruutu on 5kHz ja pystyruutu 15dB. Kuitenkin tässäkin tulee lopulta pääasiassa mittauksen kohina vastaan ennen kuin tuon filtterin todelliset "pohjat".
(Tässä on kaskadissa pari Muratan halpaa filtteriä)
Tämä on pelkkä skalaari ja tuo Phase tieto listassa on täysin merkityksetön (kohinaa)
Tässä ei ole edes ajettu sisään lainkaan referenssi signaalia. Amplitudi näyttö pohjautuu myös pelkkään Vout tietoon.
Näytöstä olen sulkenut vaihe piirron mutta tuosta data taulukosta sitä ei voi sulkea pois (se vaan pitää jättää huomiotta)
Tässä koko BodePlot pituus on 501 pistettä (500 väliä) Koko Span on 50kHz joten näytteiden taajuusvälit on 100Hz.
Maksimi datapisteiden määrä tässä mallissa on 501 ja minimi span 500Hz ja maksimi 119,999990 (10Hz min ja 120MHz max, yläraja alempi jos generaattorin yläraja on alempi.)




Tässä BodePlot kolmella kanavalla. Tutkittavana on passiivinen RC kytkentäinen kaistanpäästö filtteri.
(Vihreä, sen ylipäästö osa jonka rakenne on CR CR. Keltainen varsinainen ulostulo jossa peräkkäin ylipäästö ja alipäästö. Punainen on alipäästö osuuden puolivälistä (se on RC RC)
Tuollahan näkyy myös käytetyn kondensaatorin oma resonanssipiikki punaisella käyrällä. Se myös näkyisi koko lähdössä (keltainen) mutta jää kohinan peittoon)
Huom: vaiheen osalta en ole huolehtinyt siitä että signaaliteiden kuluaikaerot olisi samat.





Tässä 2,46 MHz halvan bulkki kiteen "kurvi". Tuossa on sarja ja rinnakkaisresonanssin piikien tasoero noin 100dB ja niiden väli noin 4kHz.
Tiedossani ei ole ainottakaan tämän hintaluokan tai vähän ylemmänkään oskilloskooppia joka kykenisi tähän. Pitää mennä hintaluokassa aika paljon ylöspäin ennekuin tätä on tarjolla.
Itseasiassa sama koskee kaikkia tässä yllä kuvattua kolmea tapausta. Tuo RC kaistanpäästö filtteri on sinänsä aika helppo, paitsi että - tuossa on kolme DUT out kanavaa rinnakkain.
(Huomautus: Olen käyttänyt Y kursoreina kanavan 2 kursoreita aivan vain värin vuoksi. (kanava 2 ei ole muuten BodePlot käytössä tässä)



Matematiikka, FFT


Kevyt FFT demonstraatio.



Kuvassa on käytössä 2 FFT yhtaikaa. (maksimissaan niitä voi olla 4)
FFT maksimi pituus on 2M ( maksimi siis 4kpl FFT kukin 2M)
F1  Signaali on 3,7MHz joka on AM moduloitu 2% syvyydellä 1kHz. kantoaallon taso -40dBm ja tietenkin tuolla modulaatiolla LSB ja USB sivunauhat ovat siitä 40dB alempana.
Sitten matkitaan tilannetta jossa olisi otettu sama signaali välitaajuus asteesta.
F4  Signaali on 455kHz  joka on siis AM moduloitu 2% syvyydellä 1kHz. kantoaallon taso nyt 0dBm ja tietenkin tuolla modulaatiolla LSB ja USB sivunauhat ovat siitä 40dB alempana eli -80dBm koska kantoaallon taso -40dBm.
Taajusakselilla F1 on 2kHz/div  ja F4 on 1kHz/div
FFT ikkuna on FlatTop (joka on ainoa oikea silloin kun halutaan mitata tasoa. (tasovirhe FFT bin väleissä olematon)

Nostetaanpa vielä hiukan resoluutiota (seuraava kuva)




Kuvassa on nyt alempi FFT sampletaajuus. Kun sama pituus niin resoluutio on nyt suurempi.
Signaalit samat kuin edellisessä.
Tästä seuraava porras alaspäin olisi 5MSa/s mutta tällöin tuo 3,7MHz menisi yli rajan.
Tässä on nyt syytä huomata että vaikka kanavia on 4 erillistä niin AD muuntimien näytenopeus on kaikilla kanaville aina sama (tässä kuvassa 50MSa/s josta sitten FFT ottaa desimoituna (4:1) 12,5 MSa/s.)


Hiukan lisää FFT "rajoista"




Yllä on kantoaalto (carrier) 10µVrms joka siis vastaa -87dBm signaalitasoa (tulossa on ulkoínen 50Ω läpimenevä terminaattori)
Signaali on moduloitu 80% syvyydellä 1kHz sinillä. Tällöin sivunauhojen taso on -8dBc (-8dB kantoaallon tsosta)
Tässä on taajuuserottelun parantamiseksi käytetty Hamming FFT ikkunaa. Sen tasotarkkuus on kuitenkin huono ja riippuu siitä mihin kohden signaalien taajuudet osuvat FFT bin taajuuksien suhteen.
Tuossa myös Blackman ikkuna juuri riittäisi resoluutioltaan ja antaisi hiukan lisää tasotarkkuutta. Kun tarvitaan tarkkaaa tasoa tietenkin silloin FlatTop ikkuna on oikea. Kunhan resoluutio riittää esim silloin kun katsotaan lähellä toisiaan olevia taajuuksia, kuten tässä sivunauhoja. Huomaa myös että 80% modulaatiosyvyys on aika "helppo".



Joskus kiinnostaa myös FFT nopeus.

Tässä mallissa wfm/s nopeus ei ole sama kuin FFT nopeus. Kun FFT on toiminnassa toimii normaali aika-akseli oskilloskooppi samaan aikaan.  Sen wfm/s nopeus kulkee omia latujaan (yleensä paljon nopeammin kunnes tullaan aivan hitaille t/div asetuksille) ja FFT laskenta ja sen näytön päivitys omia aikojaan. Sen huomaa jos samaan aikaan on näytöllä auki sekä normaali oskilloskooppinäyttö ja FFT analyysi.

Monet asiat vaikuttaa nopeuteen ja niiden kaikkien mittaamiseen ei yksinkertaisesti ole mitään mahdollisuusksia.
Seuraavassa kuitenkin taulukko nopeuksista. Mittaus on tehty siten että käytössä on FlatTop FFT "ikkuna" (eri ikkunoiden välillä on joisain kohden pieniä nopeuseroja mutta varsin marginaalisia erot ovat)
Näyttömuotona pelkkä FFT koko ruudulla. Kaikissa tapauksissa FFT näytto start 0Hz - ja end fNyquist. FFT toimintatapa Average. Nopeuden mittaus on tehty kellottamalla sen näytössä olevan Average laskurin lukemaa. Mittauksen aikana huolehdittu ettei hiirtä liikuteta.  Taulukon lukuarvot on hiukan pitkiä koska käytetty näytenopeus näytettä/sekunti ja Δf mittayksikköä Hz sekä FFT pituus suoraan n näytettä. (ainakana minun open office ei oikein tunnu taipuvan "insööri" esitystapaan.


Taulukko pätee vain siinä mainitulla FW versiolla. (mutta en usko ainakaan suuriin muutoksiin koska rauta on se mikä se on, se ei FW päivityksellä muutu)


Nuo vihreät siis on vain havainnollistamassa sitä millä aika-asetuksilla kulloinkin tulee käyttöön se FFT asetuksissa asetettu Max Points.
Sinisellä merkatut nopeudet ovat varmennettu uusintatestauksella kun FW versio oli vaihtunut eka testauksen jälkeen.
En ole testannut kaikilla ajoilla koska tuo on hidasta. Siihen ei ole mitään muuta menetelmää kuin tehdä kullekin mittaukselle asetukset ja antaa sen pyöriä ja sekuntikellolla ottaa aikaa Average laskuria tuijottaen ja sitten toistaa ja varmistaa... .
Kun lukuja on pyöristetty, se on tapahtunut aina alaspäin. Mittaukset on tehty eri aikoina koska tuota ei kukaan jaksa läpi istua edes yhtä testikierrosta.









Tässä yllä olevassa signaalin taso on -107dBm  eli 1µVrms. Edeleen selkeä mutta alkaa olla jo kohinaa häiritsemässä tasomittausta ja eipä tuossa modulaation syvyytta tarvisi paljo apuhdottaa kuin sivunauhat hukkuisivat.

Itseasiassa signaali vielä on havaittavissa jos pudotetaan taso 100nVrms eli -127dBm. Varsinkin jos ottaa keskiarvoa tuosta.

Hämmästyttäviä lukuja edulliselle 12 bitin oskilloskoopille. Muista kuitenkin että tämä ei ole spektrianalysaattori. Tämä on suora 0 - fNyquist  FFT riippumatta siitä vaikka sitten ottaa siitä näytölle vain kapean kaistan.
Tällä taajuudella on kuitenkin käytettävä 500MSa/s jolloin fNyquist on 250MHz. Tällöin maksimi FFT pituudella Δf on 238,42Hz. Tuo on se perus "resoluutio". Siihen sitten käytetyn ikkunan kerroin jolla saadaan "RBW".


Matematiikka (muu kuin FFT)

Tässä mallissa matematiikka on huomattavan kehittynyt verrattuna esimerkiksi SDS1000X-E malliin.

Seuraavat pari kuvaa "todistavat" että matematiikka(kin) käyttää samaa interpolointia AD muuntimelta saatuun datajonoon kuin normaali toiminta. Tämä interpolointi siis on sitä että triggauskohta asemoidaan näytepisteiden väliin erittäin suurella resoluutiolla. (Tietojeni mukaan se käyttää siellä myös Sin(x)/x interpolointia ja se triggauksen sisäinen interpolointi ei ole poiskytkettävissä, sitähän käytetään vain kunkin "vaakapyyhkäisyn" tarkkaan asemointiin aika akselilla). Kuvien tarkoitus eoi suinkaan siis ole osoittaa kuinka tehokas signaalin "siivooja" tuo keskiarvoistus on. Tässä on nimenomaan varsin puhdas sisääntulosignaali.



Kuvassa keltainen Ch1 on suoraan se mitä skooppi näyttää, näyttömuoto Dots ja käytässä pitkä Persistence jolloin pistemuodossakin nähdään yhtenäinen "viiva".
Tietenkin tällaisessa tapauksessa signaalin on oltava vakaa koko ajan. Tässä sisään on tullut 9MHz kanttia. Näytöllä sen nouseva reuna.

Tässä haluttu pudottaa näytenopeus (kanavat 3 ja 4 aktiivisena mutta ei näytöllä jolloin näytenopeus 500MSa/s ja näin ollen näytteiden väli 2ns (yksi näytön ruudun leveys)
F1 on matematiikka kanava (niitä voi olla samaan aikaan max 4)

Tässä tapauksessa se F1 tulo on Ch1 ja siitä lasketaan 256 peräkkäisen "vaakapyyhkäisyn" jatkuvaa keskiarvoa. Kukin niistä vaakapyyhkäisyistä sisältää 2ns välein näytteet joiden sijainti aika akselilla on satunnainen koska sykronia oskilloskoopin kellon ja tulosignaalin välillä ei ole.
Matematiikan tulostusresouutio on vertikaalisuunnassa 1 näytön pixeli. Kun normaalin kanavan piirron osalta se on vastaavasti 2 (joka näkyy myös kuvassa kun tarkkaan katsoo)
Tähän pitänee huomauttaa että näytön "takana" se on kuitenkin aina täyttä resoluutiota. Kun käytetään vertikaalista Zoomausta se tulee esiin.

Toinen huomautus koskee sitä että tuon matematiikka raidan wfm/s nopeus on aivan eri kertaluokkaa kuin tuon kanavan signaalin normaalin raidan.
Kun tarkkaan katsoo on tässä yhdessä näyttöframessa ollut 5 "vaakapyyhkäisyä" matematiikka kanavalla. Tässä kyseisessä tilantessa se on vaihdellut 1 - 5 havaintoni mukaan.
Matematiikka raidan keskimääräinen wfm/s nopeus on tässä ollut erittäin karkella arviolla noin 30 (suuri vaihteluväli) kertaa sekunnissa kun sensijaan tuo suora analogisen kanavan wfm/s nopeus kuvan tilanteessa on mitatusti suuruusluokkaa 1500wfm/s.

Tässä on nimenomaan varsin puhdas sisääntulosignaali. Seuraava kuva vielä täsmentää asiaa tuon piirtoresoluution osalta kanavan suoran piirrin ja matematiikka piirron välillä.



Tässä on nyt kolme raitaa.  (edelleen käytössä Dots ja pitkä persistence)
Ylin keltainen on kanavan Ch1 suora normaali piirto jonka päivitysnopeus on hyvin nopea verrattuna matematiikka kanaviin. (huomaa 2 pixelin vertikaali resoluutio)
Vihreä F4 tulo on Ch1  eikä sille tehdä mitään matemaattista operaatiota eli F4 out = C1  (huomaa 1 pixelin vertikaali resoluutio)
Tässä on vertikaalisuunnassa kuitenkin nyt signaalin ja oskilloskoopin kohina sellasena kuin se on.
Oranssi F1 tulo on Ch1.  (F1 out = Average 256 (Ch1)  (huomaa 2 pixelin vertikaali resoluutio)
Tässä sen pienenkin kohinan on "siivonnut" tuo keskiarvoistus.

Matematiikka toiminnossa on mahdollisuus itse kirjoittaa haluamansa kaava (annetuissa rajoissa) kaavaeditorin avulla.
Se on erittäin monipuolinen fuktioineen ja parametreineen.

Kuten aiemmin mainittu, matematiikka kanavia on 4: F1, F2, F3 ja F4
Matematiikassa tulona voi olla myös toisen matematiikka kanavan lähtö, eli niiden kaskadikytkentä on tuettu.

Tuloina voivat siis olla, analogiset kanavat suoraan tai Zoomattuna sekä sitten toiset matematiikka kanavat. Siis:  C1, C2, C3, C4,  Z1, Z2, Z3, Z3,  F1,F2,F3,F4
vaikka tuolla aiemmin otinkin FFT erilleen tästä (lähinnä koska sitä käytetään niin usein) on se kuitenkin matematiikka toiminto.
Jos siis on käytössä FFT on jäljellä "enää" kolme matematiikkakanavaa muuhuin käyttöön.

Matematiikka mahdollisuudet on hyvä ottaa huomioon kun puhutaan "analyysi" oskilloskoopista. Aikanaan kun oli perinteiset oskilloskoopit jäi matematiikka niissä usein lähes huomiotta koska käyttö oli niin tavattoman rajallista. Sensijaan tällä tasolla millä se nyt on, se avaa aivan uuden "ulottuvuuden". 
Matemaattisiin toimintoihin sisältyy myös aseteltavat LP, BP ja HP FIR filtterit.
Tällaisille masiinoille tulisi keksiä jokin parempi nimi kuin "vain" oskilloskooppi.

Matematiikan päävalikot:

[kuva]

[kuva]

[kuva]

[kuva]




Wfm/s nopeuksista normaali sekä Sekvenssi tilassa.

Jatkuu...




SDS800X HD  Datalehti       .pdf   (vers EN01B)


SDS800X HD User Manual  .pdf   (vers EN01A)


Programming Manual          .pdf  (Vers. EN11F )

--»  Ylös 

--»  Oskilloskoopit

--»  Etusivulle - Home