Oscyloskop cyfrowy Rohde&Schwarz RTO 1024 z modułem MSO – pogoń za straconym czasem

Jedną z większych zalet oscyloskopu RTO 1024 jest bardzo długi rekord danych 200 Mpróbek dla każdego kanału cyfrowego oraz duża rozdzielczość skali czasu. Parametry te stwarzają bardzo dobre warunki do wnikliwej analizy danych zarejestrowanych w długim czasie. Na rys. 14 przedstawiono oscylogram pewnej transmisji realizowanej interfejsem szeregowym trwającej ponad 3,5 sekundy. Po zastosowaniu Zoomu można bardzo dokładnie rozróżniać pojedyncze bity trwające 65 µs.

 

Rys. 14. Działanie funkcji Zoom

Rys. 14. Działanie funkcji Zoom

 

 

Nie tylko MSO

Oscyloskop RTO 1024 kryje w sobie prawdziwy komputer z systemem Windows XP Embedded, dysponujący własnym dyskiem twardym, interfejsami LAN i USB, wyjściem dla monitora zewnętrznego. Dziś trudno sobie wyobrazić pracę na komputerze bez myszki i klawiatury, ale nie stanowi to większego problemu. Ekran dotykowy nieźle rozwiązuje problem ewentualnego braku myszki, a klawiatura jest dostępna w wersji ekranowej. Jeśli jednak ktoś lubi komfort, zawsze może dołączyć oba urządzenia w wersji USB. Oczywiście aplikacja oscyloskopu jest najważniejsza i dlatego została umieszczona w autostarcie. W ten sposób przeciętny użytkownik może nawet nie wiedzieć, ze pracuje pod systemem Windows, do czasu… Niestety, zdarzyło się kilka razy zawiesić program, i choć nie zakończyło się to słynnym niebieskim ekranem, to twardy reset okazał się konieczny.

Oprogramowanie oscyloskopu zostało napisane z zamiarem maksymalnego uproszczenia obsługi przyrządu. Liczba możliwych do ustawienia opcji, parametrów, trybów pracy itp. jest jednak tak duża, że opanowanie wszystkiego nie jest proste. Instrukcja obsługi oscyloskopu RTO 1024 liczy 567 stron. Użytkownicy innych urządzeń firmy Rhode&Schwarz będą prawdopodobnie mieli nieco ułatwione zadanie, natomiast posiadacze urządzeń producentów amerykańskich wręcz przeciwnie. Wyraźnie bowiem widoczne jest nieco inne podejście do obsługi przyrządów. Większość parametrów oscyloskopu RTO 1024 jest ustawiana albo po wybraniu polecenia z linii komend wyświetlanej w dolnej części ekranu, albo przy wykorzystaniu klasycznych pokręteł na panelu przednim.

Oscylogram związany z jednym kanałem może być tworzony jednocześnie trzema sposobami, przy zastosowaniu różnych metod decymacji, z zastosowaniem filtrów cyfrowych lub bez nich. Jak w każdym oscyloskopie cyfrowym próbkowanie może przebiegać w czasie rzeczywistym i ekwiwalentnym. Dodatkowo dostępny jest tryb Interpolated Time, w którym częstotliwość próbkowania jest zwiększana metodami matematycznymi (interpolacja), a więc sztucznymi. Zdarza się czasami, że wprowadzenie poszczególnych parametrów nie daje oczekiwanych wyników, a nawet pogarsza działanie wcześniejszych nastaw. Nieocenioną rolę pełnią więc przyciski ekranowe Undo i Redo pozwalające przywracać stan po nieopatrznie wykonanej czynności. Na ekranowym pasku narzędziowym znajdują się ponadto ikony: tzw. zoomu sprzętowego, zoomu cyfrowego, kursorów ekranowych, masek pomiarowych, histogramów, opcji pomiarowych, funkcji FFT, funkcji przeszukiwania danych, kasowania okien, automatycznego poszukiwania poziomu wyzwalania.

Duża liczba niezależnie ustawianych parametrów może powodować trudne do opanowania reakcje oscyloskopu, wręcz utratę kontroli nad przyrządem zakończoną zerwaniem pomiarów. Użytkownik staje wtedy wobec problemu znalezienia plamki znanego z epoki oscyloskopów cyfrowych. Wtedy wybawieniem z opresji był przycisk Beam Locate, w oscyloskopie RTO 1024 sytuację ratuje przycisk Preset przywracający ustawienia domyślne. Natomiast nastawy umożliwiające obserwację nowego, jeszcze nie badanego sygnału najlepiej uzyskuje się po naciśnięciu przycisku Autoset i ewentualnej dalszej, już ręcznej ich korekcie.

Wsparcie matematyczne

To już jest bezapelacyjnie standard, nie tylko w oscyloskopach najwyższej klasy. Użytkownikom nie wystarczy już samo oglądanie oscylogramów. Nie wystarczą też najprostsze operacje matematyczne, jakie są dostępne w najtańszych przyrządach cyfrowych. Zostały w nich skopiowane bezpośrednio z oscyloskopów analogowych, w których łatwo je było zrealizować sprzętowo. Oscyloskop cyfrowy to jednak jeden wielki komputer, dla którego obliczenie niemal dowolnej funkcji nie powinno stanowić większego problemu. Stąd w zestawie RTO 1024 znalazły się m.in.: pierwiastkowanie, logarytmowanie, potęgowanie, różniczkowanie, całkowanie, funkcje trygonometryczne, hiperboliczne, funktory logiczne. Wynikom operacji matematycznych można nadawać miana wielkości fizycznych wyświetlanych później na ekranie. Rozszerzeniem są obliczenia statystyczne, a więc histogramy dla osi X i Y (rys. 15), wartości średnie, ekstremalne, odchylenie standardowe itp. Nie mogło oczywiście zabraknąć analizy FFT, która dzięki wsparciu sprzętowemu działa bardzo szybko i dokładnie (rys. 16). Oscyloskop RTO 1024 oblicza również na bieżąco parametry badanych przebiegów, znane jako pomiary automatyczne.

 

Rys. 15. Histogram jako przykład obliczeń statystycznych

Rys. 15. Histogram jako przykład obliczeń statystycznych

 

 

Rys. 16. Analiza FFT

Rys. 16. Analiza FFT

 

 

Czas – można go spowolnić lecąc szybką rakietą

Już Albert Einstein udowodnił, że czas upływa wyraźnie wolniej, jeśli znajdujemy się w rakiecie poruszającej się z szybkością porównywalną z szybkością światła. Ale firmie R&S do dogonienia liderów produkcji oscyloskopów cyfrowych potrzebne jest nie spowolnienie lecz przyspieszenie czasu. Najlepsze byłoby więc wysłanie w kosmos właśnie ich, co przy okazji spowodowałoby pozbycie się konkurencji. Żyć, nie umierać. Ale nie, tak się nie da. Wróćmy zatem na Ziemię. Jeśli przyjrzymy się temu, co osiągnął Rhode&Schwarz przez dwa lata, to jest od chwili podjęcia decyzji o produkcji oscyloskopów cyfrowych, okaże się, że żadne podróże kosmiczne nie są potrzebne, a konstruktorzy tej firmy widocznie znaleźli jakąś inną metodę przyspieszenia czasu. Najwyższe modele oscyloskopów R&S bez wahania można już teraz zaliczyć do topowych wyrobów światowych, a w kolejnych latach należy zapewne spodziewać się dalszego poszerzania oferty. Nowe oscyloskopy z pewnością będą odznaczały się jeszcze bardziej wyrafinowanymi możliwościami i jeszcze lepszymi parametrami technicznymi.

O autorze