Digitális oszcilloszkópok

Az előadások a következő témára: "Digitális oszcilloszkópok"— Előadás másolata:

1 Digitális oszcilloszkópok
Mérés és adatgyűjtés Digitális oszcilloszkópok Mingesz Róbert 2014. március 26.

2 Tartalom BNC kábelek Oszcilloszkópok Jelgenerátorok

3 BNC és koaxiális kábelek

4 BNC Váltakozó jelek átvitele Bajonettzár
Analóg/digitális 3 GHz, 500 V Bajonettzár Jelvezeték (melegpont) + árnyékolás (általában föld) Hullámimpedancia: 50 Ω

5 Vezeték hullámimpedanciája
𝑍 0 = 𝑅+i𝜔𝐿 𝐺+i𝜔𝐶

6 Hullámimpedancia illesztése
Nem megfelelő illesztés ⇒ visszaverődés Kiküszöbölés: lezáró ellenállások

7 Oszcilloszkópok

8 Oszcilloszkóp Cél: váltakozó jelek mérése

9 Analóg oszcilloszkóp felépítése

10 Digitális oszcilloszkóp (DSO) felépítése

11 TDS 2002 C

12 Tektronix TDS 2002 C 250 000 Ft 2 Csatorna, 70 MHz 1 GS/s
2,5 kPont memória ADC: 8 bit USB host USB device

13 Példa kijelzett képre

14 Tektronix DPO 2024

15 Tektronix DPO 2024 Ft Sávszélesség: 200 MHz, Mintavételi ráta: 1 GS/s Rekord hossz: 1 Millió pont, 5000 wfm/s Analóg csatornák: 4 USB Host/Device, Ethernet option, Video out option Serial triggering / decode option (I2C, SPI, CAN, LIN, RS-232/485/UART) 29 automated measurements, FFT, Search, mark, zoom, analyse

16 Oszcilloszkóp bemenete
Bemenő impedancia: 1 MΩ / 50 Ω

17 AC/DC/GND állás

18 Mérőfejek Bemenő impedancia növelése Bemenő feszültség osztása
Erősítés Aktív/passzív mérőfejek

19 Példa passzív mérőfejre: Rigol RP2200
1x: 7 MHz sávszélesség 10x: 150 MHz sávszélesség, leosztja a bemenetet 9 000 Ft (Tipikus márkás mérőfejek: Ft)

20 Passzív mérőfejek felépítése

21 Mérőfej kalibrálása (kompenzálása)

22 Mérőfejek csatlakoztatása

23 Példa aktív mérőfejre: TDP0500
500 MHz, differenciális Ft

24 Kevert jelű oszcilloszkópok
Digitális bemenetek (mixed signal oszcilloscope, MSO) Csatornák száma (8, 16, ...) Választható logikai szintek Kommunikációs jelek értelmezése (busz, RS232) Példa: Tektronix MSO 2024 (kb Ft)

25 Kevert jelű oszcilloszkópok

26 Trigger Trigger forrása Auto (/ Scan) / Normal Edge / Impulse / TV
belső: CH1 / CH2 / ... Külső Line Auto (/ Scan) / Normal Edge / Impulse / TV Pretrigger: már a trigger előtt regisztrálja a jeleket Triggerelés logikai állapotokra

27 Trigger Holdoff Várakozás mielőtt egy új trigger eseményt figyelembe vennénk

28 Trigger: Él (Edge)

29 Trigger: impulzus Paraméterek Nagyobb / kisebb / egyenlő Időtartam
Küszöbszint Pozitív / negatív

30 Trigger: Runt Hibás impulzusok detektálása Paraméterek
Nagyobb / kisebb / egyenlő Időtartam Küszöbszintek Pozitív / negatív

31 Trigger: Rise/Fall time
Felfutási idő Paraméterek Gyorsabb/ lassúbb Időtartam Küszöbszintek Felfutó / lefutó

32 Mintavételezés Normál
Csúcsérték detektálása (peak detect / glitch capture) Átlagolás Ekvivalens mintavételezés: nagyobb mintavételi sebesség periodikus jelek esetén

33 Automatikus mérések Lehetséges kapuzás: Max / Min: csúcsértékek
Teljes mérés / kinagyított rész / periódusidő / kurzorok Max / Min: csúcsértékek Peak-to-peak High / Low: szélső értékek (zavarjelek nélkül) Amplitude Mean: középérték RMS: effektív érték

34 Automatikus mérések Overshot: túllövés Pulse count: ipulzusszám
Edge count: felfutó/lefutó élek száma Area: terület Frequency / Period Rise / Fall fime Pulse with / Duty Cycle Delay / Phase (két jel között)

35 Oszcilloszkópok tulajdonságai I.
Bemenő csatornák Analóg bemenetek (1, 2, 4) Bemenő impedancia (1 MΩ / 50 Ω ) Analóg sávszélesség (pl. 100 MHz) Függőleges érzékenység, felbontás (pl. 8 bit) Mintavételi frekvencia Valós idejű (pl. 500 kHz) / ekvivalens (5 GHz) Megoszlik a csatornák között? Glitch-ek érzékelése Vízszintes eltérítési sebesség

36 Oszcilloszkópok tulajdonságai II.
Memória Pl. 1 MSample Megoszlik a csatornák között? Kijelző Kapcsolat a külvilággal PC (USB, GPIB, ...) Monitor Egér, billentyűzet Pen-drive Nyomtató Eszköz vezérlése

37 További példák oszcilloszkópokra

38 Agilent MSOX3024

39 Agilent MSOX3024 8,5-inch WVGA 1 000 000 Waveform/s Memória: 2 M pont
4 csatorna, 200 MHz; 16 digitális csatorna 1,2 MFt Szoftveresen bővíthető: (memória, jelgenerátor, sávszélesség)

40 Agilent U1620A

41 Agilent U1620A 850 000 Ft Sávszélesség: 200 MHz
Mintavételi ráta: 2 GS/s* Rekord hossz: 2 Millió pont* *: egy csatorna mérése esetén Analóg csatornák: 2 USB Host/Device Beépített 4,5 digites multiméter

42 PicoScope 2105

43 PicoScope 2105 70 000 Ft Sávszélesség: 25 MHz
Mintavételi ráta: 100 MS/s (2 GS/s*) 8 bit felbontás Rekord hossz: 24 kMinta Analóg csatornák: 1 USB Device

44 PicoScope 5203

45 PicoScope 5203 450 000 Ft Sávszélesség: 250 MHz
Mintavételi ráta: 500 MS/s (20 GS/s*) 8 bit felbontás Rekord hossz: 16 MMinta Analóg csatornák: 2 Beépített jelgenerátor USB Device

46 PC szoftver

47 Jelgenerátorok

48 Jelgenerátorok Váltakozó jelek előállítása (szinusz, négyszög, ...)
Gerjesztőjelek előállítása a vizsgált rendszer számára (pl. átviteli függvénymérése)

49 Jelgenerátorok tulajdonságai I.
Analóg / digitális vezérlésű / DDS Előállított jelalakok: Szinusz Háromszög Négyszög (esetleg külön TTL kimenet) Impulzus Tetszőleges jelalak (memória) Moduláció Sweep (pl. frekvencia lineáris változtatása)

50 Jelgenerátorok tulajdonságai II.
Pontosság, stabilitás Frekvenciafelbontás Sávszélesség, maximális frekvencia Csatornák száma Logikai kimenetek Szinkronizáció/trigger

51 Agilent 33512B 160 MS/s mintavételi frekvencia 20 MHz sávszélesség
2 csatorna, 1MS/channel memória USB (host/device) / LAN / GPIB Ft

52 Rigol DG1022 100 MS/s mintavételi frekvencia 20 MHz sávszélesség
2 csatorna, 4 kS/channel memória USB (host/device) Ft

53 Tektronix AWG70002A 50 GS/s, 20 GHz, 10 bit
2 csatorna, 16 GS/channel memória USB (host/device) / LAN / GPIB Ár: Ft-tól

54 Spektrumanalizátorok

55 Spektrumanalizátorok
Jelek spektrális analízise Elsődleges alkalmazás: Rádiófrekvenciás áramkörök vizsgálata Pl. bluetooth, wifi Működés elve analóg / digitális szürőkörök / FFT

56 Spektrum analizátor - blokkvázlatok

57 Rohde Schwarz – R&S®FSVR30
Használtan: Ft

58 Köszönöm a figyelmet ... vége ...