SDS1202X-E wfm/s ja segment/s nopeus

Siglent SDS1202X-E wfm/s nopeus on varsin hyvä.
Sekvenssitallennuksessa segmenttinopeus on maksimissaan suorastaan huikean nopea.

Tässä hintaluokassa ei ole vastaavaa. 400ksegment/s nopeuksia alkaa tulla vastaan vasta paljon ylemmän hintaluokan oskilloskoopeissa. Esimerkiksi Keysight edullisemman pään oskilloskoopit ovat lähes 10 kertaa hitaampia ja myös segmenttien määrä huomattavan rajallinen. SDS1202X-E oskilloskoopissa maksimi segmenttien määrä on jopa 80000 samoin kuin aina taustalla toimivan historiabufferin pituus.

Tämän sivun tietojen päivitys vastaamaan FW5.1.3.13 versiota on osittain kesken. Taulukko uusittu.

 Wfm/s ja Segment/s Taulukko, sivun alareunassa.

Lisäys: FW 5.1.3.13 sisältää useita korjauksia ja muita parannuksia. Myös muun muassa self cal on optimoitu paremmaksi. On havaittavissa pieni marginaalinen muutos keskiarvonopeuksissa alaspäin. Yleensäkään wfm/s lukemiin ei pidä tuijottaa kovin tarkasti. Se ei kuitenkaan ole niin ylivoimaisen tärkeä asia kuin sitä hypetetään. Esimerkiksi Siglentin visuallinen "sokea aika" on paikoin huomattavan paljon monia kilpailijoita pienempi ja sen vaikutus voi olla satunnaisten poikkeamien tai glitchien havainnoinnissa moninverroin suurempi kuin kwfm/s tai pari tämän luokan nopeuksissa. Asiaan liittyy näkyvä osa signaalista ja samplemuistin pituus.

Seuraava data pohjautuu omiin tutkimuksiini eivätkä tiedot ole Siglentin ilmoittamia. Omissa tutkimukissani olen käyttänyt 6.5.2017 tiedossa ollutta ensimmäistä julkaisuhetken FW versiota. Testaukset on tehty käyttäen ainoastaan yksittäistä oskilloskooppia. Tulevien FW päivitysten johdosta tiedot saatavat olla milloin tahansa vanhentuneita ja niihin on suhtauduttava ainoastaan suuntaa antavina. Lisäys: Nopeasti tarkasteltuna uudempi FW 5.1.3.13 vaikuttaa vastaavan tässä suhteessa edellistä. Kuitenkin pientä muutosta on havaittavissa alaspäin, mutta ei maksimi peak nopeudessa. Sanoisin kuitenkin että todellisuudessa käytössä vaikutus on minimaalinen tai olematon.

Olen testannut SDS1202X-E wfm/s nopeuksia mukaanlukien myös Sekvenssitallennuksen josta käytetään nimenä myös "segmented memory" tallennusta.

Ensin on hyvä hiukan kerrata mitä nämä asiat tarkoittavat.

Wfm/s nopeus.

(älä sekoita tätä TFT näyttöruudun kuvan päivitysnopeuteen joka on luokkaa 25 päivitystä sekunnissa.)

Yksi Waveform (Wfm) tarkoittaa yhtä käytetyn näytemuistin mittaista jonoa AD muuntimen näytteitä kulloinkin käytössä olevalla näytteitys nopeudella (sample speed).
Vastaisi kokolailla hyvin analogisista oskilloskoopeista tuttua yhtä vaakapyyhkäisyä.

Kun oskilloskooppi on saanut yhden tällaisen tehtyä se tekee seuraavan heti kun se on vapaa uudelleen triggaamaan ja signaalista löytyy triggausehdot täyttävä tapahtuma. Kuinka nopeasti oskilloskooppi kykenee toistamaan tätä, on kyseisillä oskilloskoopin asetuksilla sen maksimi wfm/s nopeus. Oskilloskoopin asetukset saattavat vaikuttaa huomattavasti tähän silloinkin kun muisti ja vaakanopeus (t/div) pysyy samana.
Vaikuttavia asioita ovat erityisesti näyttötapaan liittyvät asetukset. Vähiten prosessointia tarvitaan kun näyttömuoto on "dots" eli jokaisesta AD muunnoksesta näytetään vain piste. Lisäksi asiaan voi vaikuttaa interpolointitapa Sin(x)/x. Nopeuteen vaikuttaa myös se kuinka monta kanavaa on yhtaikaa käytössä, jopa sekin mitkä nimenomaiset kanavat. Lisäksi mittaukset, kursorit, ikkunoitu zoomaus jne vaikuttavat joskus paljon, joskus vähän tai jopa ei ollenkaan. Kaiken päälle, itse signaalikin voi vaikuttaa, jopa silloinkin kun se tarjoaa triggaustapuhtumia niin nopeasti että se jää merkityksettömäksi. Sensijaan signaalin sisältö saattaa joissain tapauksissa muutoin vaikuttaa, enemmän tai vähemmän tai "ei ollenkaan". On luonnollista että mitä enemmän signaalin johdosta on prosessoitavaa näytön muodostamiseksi, sitä enemmän siihen kuluu aikaa. On ihan hyvä ajatella asioiden suuruusluokkia tilanteen hahmottamiseksi.

Jos (kuvitteellinen tilanne) oskilloskoopin nopeus olisi 100 000wfm/s ja jos yhden wfm mitta olisi 100 samplea ja jos samplenopeus olisi 1GSa/s ja jos t/div olisi 10ns/div ja jos kuvaruudun leveys olisi 10div. Tämä tarkoittaisi että yhden sekunnin aikana oskilloskooppi ottaisi 100000 kpl 100 näytteen mittaista "pyyhkäisyä". (wfm = yksi vaakapyyhkäisy analogiskoopilla). 100 x 100000 = 10 000 000 näytettä sekunnissa (siis keskimäärin, yhden 100 näytteen mittainen tietenkin nopeudella 1G näytettä sekunnissa). Jos nyt näyttömuotona olisi vectors (lines) pitäisi skoopin tutkia jokainen näyteväli jokaisessa "pyyhkäisyssä" ja piirtää näytteiden väliin suora. Siinä on hiukan kiire. Tämä antaa hyvän osviitan siihen miksi "dots" useinmiten on nopeampi. Kaiken lisäksi noilla pyyhkäisy nopeuksilla "dots" näyttötapa kuitenkin lähes aina muodostaa katkeamattoman viivan. Jos itse näyttö päivitettäisiin vaikka 100 kertaa sekunnissa (on paljon hitaampi) niin yhdessä TFT kuvassa olisi päällekkäin 1000 vaakapyyhkäisyä signaalista. Nyt on helppo ymmärtää miksi myös "dots" piirtää "viivaa" eikä erillisiä pisteitä harvakseltaan.

Edellämainituista syistä asia on varsin kompleksinen. Valmistajat ovat ottaneet tavakseen esittää parhaan nopeuden ja usein vielä jopa niin että sen edellyttämiä asetuksia ja muita seikkoja ei ole kerrottu.

SDS1202X-E skoopille Siglent ilmoittaa max 100000 wfm/s ja Sekvenssitallennuksessa 400000 wfm/s (segmenttiä/s)
(max average wfm/s nopeus jonka olen mitannut omissa testeissäni on noin 88kwfm/s nykyisellä FW versiolla. Ns burst nopeus on 100kwfm/s yhden framen sisällä)

Huippulukemat saadaan vain yksillä asetuksilla. Nämä olen myös todentanut omin mittauksin.

Jos ajatellaan harvinaisten "glitchien" etsimistä signaalista siten että tarkastellaan ruutua livenä ja odotetaan että jotain vilahtaa... mitä nopeampi wfm/s sitä suurempi mahdollisuus että se saadaan kuvaan suht lyhyessä ajassa. Tässä on huomattava että pelkkä wfm/s ei kerro asiassa koko totuutta! Monet skooppivalmistajat ainakin mainostaessaan ja hypetttäessään nopeutta jättävät mielellään kertomatta että todellisuudessa wfm/s lisäksi pitää kertoa millainen siivu yhdestä wfm esitetään kuvaruudulla ja paljonko jää kuvan ulkopuolelle. Se kun ei katsojan silmään näy jos se "glitch" sijaitsee kuvaruudun ulkopuolelle jäävässä osassa. Ajatellaanpa oskilloskooppia jossa minimi muistin määrä on 1k. Ajatellaan samplenopeutta 1GSa/s. (1ns välein näyte) Ajatellaaan sitten että oskillokooppin horisontaalinopeudeksi on valittui esim 2ns/div ja että kyseisen oskilloskoopin horisontaaali on 10div näytöllä. Näytön leveys on tällöin 20 ns Mutta koko muistin pituus on 1000 ns. Näemme siis siitä yhdestä koko wfm vain 2%. Loput on kuvaruudun reunojen ulkopuolella.

Siglent uusimmissa skoopeissa muistin pituus on sama kuin näytön leveys, piiloon ei jää mitään (ei koske vanhempia SDS1000CNL/CML/CFL/DL malleja eikä SHS käsi skooppeja). Toisaalta nyt jos yllämainittu esimerkki tuotaisiin Siglentiin olisi muistin pituus 20 samplea. Asiiasssa on tietenkin sekä hyvät että huonot puolensa kuten aina. On kuitenkin tärkkeää nähdä signaalista mahdollisimman paljon. Jos tarvitset Siglentissä suurta muistin pituutta käytä alhaisempaa horisontaaalinopeutta ja käytä Zoom toimintoa yksityiskohtiin.
Siglent mallien Zoom on osin HW pohjainen ja esimerkiksi SDS1202X-E mallissa voit zoomata jopa 1ms/div (14M) 1GSa/s siten että zoomattu osa on 1ns/div !
Näet siis kokonaisuudessaan 14ms siten että samaan aikaan näet yksityiskohdan sieltä jopa 1ns/div.



Sekvenssi (Sequence) toimintamoodi. Sekvenssi tallennuksesta löytyy lisäselvitystä SDS1000X yhteydestä.

Yksi sekvenssi voi olla 1 - 80000 segmenttiä. 1 segmentti on 1 wfm = yksi "vaakapyyhkäisy"
Sekvenssi toiminnossa oskilloskooppi ei päivitä "pyyhkäisyjä" lainkaan kuvaruudulle (tai näyttömuistiin) kesken sekvenssin. Tällöin oskilloskooppi on erittäin nopeasti valmiina seuraavan segmentin tallennukseen. Vasta kun kaikki sekvenssin segmentit on tallennettu ne prosessoidaan näytettäväksi. Kun se on valmis näytetään kaikki segmentit kerrostettuna näytöllä. Sekvenssi voi olla kertaluontoinen eli "single" tai se voi toistua alusta uudelleen kunnes esimerkiksi käyttäjä päättää pysäyttää tallennuksen. Sekvenssin jälkeinen prosessointiaika ennen kuin tulos näytetään saattaa olla joillain asetuksilla pitkäkin. Vasta sen jälkeen voidaan aloittaa uuden sekvenssin tallennus.
Jos halutaan tarkastella tallennettuja segmenttejä käytetään "History" toimintoa joilla segmentti muistia selataan. Selata voi käsin tai toistaa valitulla nopeudella eteen ja taaksepäin. Käytettävissä on mittaukset sekä matematiikka. Lisäksi käytettävissä on taulukko jossa kunkin segmentin aikaleima.

Segment/s nopeus.

Kuten normaalissa toimintamoodissa, myöskin tässä nopeuteen vaikuttaa jotkin asetukset. Näytön asetukset eivät vaikuta. Samoin Sin(x)/x ei vaikuta, mittaukset, kursorit jne eivät vaikuta. Valitut kanavat vaikuttavat, samoin kuin käytössä oleva segmentin pituus ja t/div nopeus. On myös hyvä huomata että nyt on syytä puhua taatusta nopeudesta jolla varmuudella kyetään kaikki triggaukseen johtavat tapahtumat tallentamaan yhden sekvenssin aikana. Keskiarvonopeus sekä huippunopeus saattavat poiketa tästä.

Keskimääräinen maksimi on SDS1000X, 1000X-E ja 2000X noin 500kwfm/s kun triggaustaajuus on suuri verrattuna maksiminopeuteen jolloin vain osa triggausehdot täyttävistä hetkistä johtaa triggaukseen ja siis tallennukseen.
Ns taattu nopeus jolla yhtään segmenttiä ei jää pois on maksimissaan yli 495 000 segmenttiä sekunnissa SDS1202X-E (1 kanava käytössä, 50us/div,). Tuolla nopeudella oskilloskoopin hetkellinen hitainkin hetki on edelleen niin nopea että segmentti ei jää tallentamatta. Taulukossa on nämä nopeudet kaikille asetuksille 1ns/div - 1ms/div.

Seuraavassa kuvassa on SDS1202X-E osalta omissa testeissäni saadut tulokset. Nämä eivät ole laitteen spesifikaatioita vaan yksittäisen laitteen testituloksia mittaustavalla jota testeissä on käytetty. Siglent (valmistaja) ei takaa näitä arvoja eikä vastaa niistä. (Oheinen taulukko on "suuntaa antava".  Varsinkin ehdottoman varman datan saaminen taulukkoon sekvenssitallennuksen osalta on kohtalaisen aikaavievää)



Laitteen datalehti sisältää ne tiedot jotka Siglent ilmoittaa ja joista Siglent vastaa.

Allaoleva taulukko antaa kuitenkin kuvan siitä mihin laite tässä suhteessa pystyy.

Taulukko ei kerro kaikkea. Hitaat nopeudet ja muistin rajoittaaminen alle maksimin eivät ole taulukossa.

Huomaa että taulukko on tehty vain 1ms/div ja sitä nopeammille vaakapyyhkäisyille ja siten että muistin pituuden max asetus on ollut 14M. Kun t/div asetusta hidastetaan käyttää oskilloskooppi pidempää muistia ja ylläpitää näin maksimi samplenopeutta. SDS1202X-E mallin muistin valinnat ovat 14k, 140k, 1.4M sekä 14M (kun kaksi kanavaa käytössä nuo puolittuvat)
Nyt kun katsotaan taulukkoa huomataan että 1us/div "mem pts" (muisti) on 14k ja samplenopeus 1GSa/s. Mikäli olisimme valinneet käyttöön 14k ja nyt valitsisimme t/div asetukseksi 2us/div joutuisi oskilloskooppi pudottamaan samplenopeuden puoleksi (500MSa/s). Jos tuolla 14k muistivalinnalla valittaisiin 1ms/div nopeus olisi enää 1MSa/s eli tuhannes osa maksimista (kuten muistikin 14M vs 14k).


Jos on tarve tehdä jotain pitkäaikaista seurantaa tätä voi hyödyntää kun ei tarvita maksimaalista samplenopeutta.
Pisimmillään tallenusaika voi olla jopa yli 2 viikkoa.

On kuitenkin huomattava että jokaisen vaakapyyhkäyssyn väliin jää ns "kuollut" aika.

Esimerkkitapaus jossa haluttiin yli 2vrk tallennusaika ja matala 50sa/s riitti erittäin hyvin: 10s/div (ei roll), 2 kanavaa käytössä. Muistiasetus 7k. Nyt tällaisia 7k (molempien kanavien data on samassa segmentissä) segmenttejä mahtuu historiapuskuriin 1958kpl max. Yhden tallennuksen pituus on ajallisesti 140s ja jokaiseen väliin jää noin puoli ruutua eli 5s. Kokonaisaika joka nyt mahtuu historiapuskuriin on 283900 sekuntia joka on tietenkin 78 tuntia ja 51 minuuttia. Muilla t/div ja muistiasetuksilla saa luonnollisesti toisenlaisia aikoja. Myöskin tallennusten välinen aika voi olla eri asetuksilla enemmän tai vähemmän kuin tämän esimerkin puoli ruutua.

Allaoleva taulukko antaa suppean peruskuvan SDS1202X-E nopeuksista.

Kuva 1.   wfm/s sekä segment/s  mitatut nopeudet.

Sekvenssitallennuksessa (Sequence mode)  "maximun guaranteed segment/s speed" kaivannee lisäselvitystä. Ensinnäkään sitä ei mitata trig out lähdöstä lainkaan.
Se mitataan siten että asetetaan sekvenssin segmenttien määrä. (olen käyttänyt kulloisellakin aika asetuksella maksimi määrää, esimerkiksi 1 kanava testissa maksimi 50ns/div nopeudella on 45526 segmenttiä)
Pulssiogeneraattori on asetttu tuottamaan yksittäisiä 20ns pituisia pulsseja burst toimintatilassa eli siten että kun generaattori liipaistaan se tuottaa asetellun kappalemäärän noita pulsseja kulloinkin määritellyllä nopeudella. Oskilloskooppi on asetttu normal trig moodiin ja sekvenssi yksittäis (single) sequence toimintaan. Tässä toiminnossa se tallentaa asetellun segmenttimäärän ja pysähtyy.
Nyt jos segmenttimääräksi skoopissa on asetettu esimerkiksi 10000 on generaattorissa burst moodi asetettu siten että se tuottaa yhden 10000 pullssin jonon taajuudella.
Sitten asetetaan taajuus jolla kokeillaan. Skooppi odottaa ja sitten startataan tuo burst. Mikäli oskilloskooppi saa sekvenssin täyteen se tarkoittaa että se kykeni siihen segmenttinopeuteen joka oli generaattorissa nopeutena.  Tätä nopeutta nostetaan kunnes tullaan pisteeseen jolloin skooppi ei enää saa kiinni jokaista pulssia. Segmenttien määrä jää vajaaksi ja skooppi dottaisi vielä lisää segmenttejä jotta tulisi se 10000 täyteen.
Nyt sitten generaattorin nopeutta (burstin pulssitaajuutta)  hidastetaan kunnes tullaan rajalle jolla skooppi saa segmenttien määrän täyteen.  Sen jälkeen mahdollisesti iteroidaan rajalle jos tehtiin liian karkeita taajuuden muutoksia. Tärkeää on sen jälkeen kun löydetään se maksimi taajuus jolla segmentit tulee täyteen (yhtään pulssia ei jää tallentamatta, (jokasessa segmentissä siis on yksi pulssi)) se että toistetaan kyseisellä taajuudella riittävän monta kertaa ja jos yksikin testi epäonnistuu sitten pudotetaan taajuutta ja uusitaan. Nuo on kokeiltu siten että vähintään kymmenen toistoa ja sitten siitä vielä pyöristys alaspäin sopivaan "tasalukuun".
Jos siis trigattavia tapahtumia tulisi kyseisellä taajuudella, joka on tuo taulukon lukema, ei yksikään triggaustapahtuma jää tallentamatta. Jokainen triggaus siis johtaa tässä yhden segmentin tallennnukseen.
Voiko sen enää "yksinkertaisemmin" selittää...

On hyvä pitää mielessä että laitteiden FW ja muut muutokset voivat jossain määrin muuttaa tilannetta. Taulukko pätee vain sille FW versiolle jolla se on testattu.

Kuva 2.  Esimerkki. Kaikissa mittauksissa wfm/s osalta käytetty kahta "mittaria". Toinen oskilloskooppi Trig Out lähtöä seuraamassa ja sillä mittauksia trig intervallista ja taajuudesta. Myös hetkellisiä peak arvoja. Tämän lisäksi samassa signaalissa on kiinni HP53131A (universal counter - time interval counter) jossa manuaalinen trig level asetettu (jotta "auto" ei sotke mittauksia")  ja porttiajaksi valittu 3 sekuntia. Taulukon keskiarvonopeudet perustuvat HP lukemiin ja jos lukua on pyöristetty niin ei koskaan ylöspäin. Peak arvoja en ole taulukkoon sisällyttänyt mutta selkeästi mainostettu arvo 100kwfm/s löytyy kun oikein etsii.  (50ns/div, 1 kanava, näyttö pisteet jne)
Sivuhuomautus. Mikäli ei ole signaalia ja käytössä "Auto Trig" on wfm/s pääsääntöisesti lähellä kunkin asetuksen maksiminopeutta.

Mielestäni sellaisen "up to peak" arvon esittäminen mainoksissa ilman lisämainintaa on kyseenalaista, joskin mahdollisesti linjassa monien kilpailijoiden kanssa. Minusta keskiarvo kertoo enemmän käytännön todellisuudesta. Mutta esimerkiksi harvoin esiintyvien poikkeusten etsinnässä todellisen näkyvän ajan suhde ns pimeään aikaan on melkoisen tärkeä. Siksi on erittäin tärkeä huomioida nopeuden lisäksi se että Siglent skoopeissa ei ole kuvaruudun ulkopuolelle jätettyä osuutta signaalin vaakapyyhkäisyn muistin pituudesta tosiin kuin useilla muilla. Siitä lisää täällä.

--»  Ylös 

--»  Oskilloskoopit

--»  Etusivulle - Home