Fot. 5. Narzędzie nawigacji i wyszukiwania Wave Inspector

Rys. 6. Wyniki wyszukiwania powiększone w oknie Zoom

Wejścia oscyloskopu są przystosowane do współpracy z pasywnymi i aktywnymi sondami napięciowymi, sondami prądowymi i różnicowymi. W przypadku pasma wejściowego 1 GHz Tektronix zapewnia sondy pasywne o takim paśmie. Interfejs automatycznie rozpoznaje typ sond firmowych i przeprowadza autoskalowanie wraz z doborem jednostki wielkości mierzonej.

Parametry techniczne w znacznym stopniu decydują o możliwościach oscyloskopu, a więc i o jego zastosowaniach. Nie można jednak pomijać wbudowanych funkcji pomiarowych i obliczeniowych. Konstruktorzy z firmy Tektronix przywiązują do tego dużą wagę, szczególnie w sprzęcie wyższej klasy. W oscyloskopie MDO3104 zaimplementowano automatyczne pomiary 33 parametrów sygnału, a także zaawansowane obliczenia matematyczne, m.in. takie jak: całkowanie, różniczkowanie, pierwiastkowanie, logarytmowanie i wiele innych. Nie zabrakło oczywiście bardzo szybko działającej analizy FFT (rys. 7).

Rys. 7. Wyniki analizy FFT

Analizator stanów logicznych

Obok oscyloskopu, na stole elektronika często stoi analizator stanów logicznych. Urządzenie to obecnie przyjmuje postać małej przystawki dołączanej do komputera via USB. Analizator logiczny jest niezastąpiony podczas pomiarów urządzeń cyfrowych, a te przecież dominują we współczesnej elektronice. Funkcja ta jest dołączana do oscyloskopów przez większość producentów. Mają ją nawet przyrządy niższych klas, trudno więc wyobrazić sobie, aby oscyloskop taki, jak MDO3104 był jej pozbawiony.

Sonda logiczna analizatora jest dołączana do gniazda znajdującego się na płycie czołowej oscyloskopu. Za jej pomocą można badać 16 sygnałów cyfrowych różnych standardów. Jeśli do danego sygnału cyfrowego zostanie dołączona sonda logiczna i analogowa, możliwe są pomiary parametrów analogowych sygnału cyfrowego (czasy narastania i opadania, ewentualne oscylacje, poziomy napięciowe itp. – rys. 8) Stany logiczne, a także przejścia między nimi (zbocza) są zaznaczane różnymi kolorami na wykresach cyfrowych. W pewnych sytuacjach może to ułatwiać analizę wykresów.

Rys. 8. Sygnały cyfrowe mierzone analizatorem stanów logicznych wyświetlane wraz z analogową reprezentacją jednego z nich uzyskaną kanałem oscyloskopowym

Analizator logiczny próbkuje sygnały z szybkością do 500 MSa/s. Uzyskiwana rozdzielczość czasowa jest więc równa 2 nanosekundy. Możliwe jest jednak włączenie trybu MagniVu, w którym parametr ten jest zwiększany do 121,2 ps.

Analizator protokołów

Pochodną funkcją analizatora logicznego jest analizator protokołów, umożliwiający badanie transmisji danych w szeregowych interfejsach komunikacyjnych. Funkcja ta zapewnia także wyzwalanie oscyloskopu charakterystycznymi dla danego protokołu zdarzeniami. Są one jednocześnie zaznaczane na wykresach czasowych. MDO3104 rozpoznaje protokoły: I²C, SPI, RS-232/422/485/UART, USB2.0, CAN, LIN, FlexRay, MIL-STD-1553 i I²S/LJ/RJ/TDM. W jednej chwili mogą być analizowane dwa protokoły. Na rys. 9 przedstawiono badanie interfejsu I²C. Pomiar polega na sprawdzeniu czy w transmisji występuje dana o wartości 22h. Intuicyjną metodą jest wybranie wyzwalania po wykryciu takiej danej (rys. 9a). Jak widać na rys. 9b dana 22h wystąpiła w transmisji, co spowodowało oczekiwane wyzwolenie oscyloskopu. Na oscylogramie wyraźnie dostrzegamy sekwencję START, adres urządzenia, do którego kierowane są dane, dane i sekwencję STOP. Analizator automatycznie dekoduje przesyłane informacje i wyświetla je w formatach zależnych od protokołu, np. binarnym, heksadecymalnym, ASCII, dziesiętnym, dziesiętnym ze znakiem. Widoczna jest też postać cyfrowa przebiegu. Uwaga, protokoły podzielono na kilka grup, dostępnych jako niezależne opcje. Są to: Embedded, Computer, USB, Automotive, Military and aerospace, Audio. Użytkownikom rzadko potrzebny jest pełny zestaw protokołów, ale opcje mogą być rozszerzane w każdej chwili stosownie do wymagań. Ponadto interpretacja zarejestrowanego protokołu może być pokazywana w „tabeli zdarzeń” z zachowaniem skali czasowej zapisanej w pełnej pamięci 10 M.

Rys. 9. Pomiary analizatorem protokołów a) wprowadzenie warunku wyzwolenia, b) wyzwolenie na wprowadzonym warunku

Generator arbitralny

Czwartym przyrządem zawartym w oscyloskopie MDO3104 jest generator funkcyjny/arbitralny – kolejne podstawowe narzędzie każdego elektronika. Jest to bardzo porządny przyrząd generujący sygnał sinusoidalny o częstotliwości maksymalnej 50 MHz. Lista predefiniowanych przebiegów zapisanych w pamięci wewnętrznej zawiera ponadto sygnały typu: square, pulse, ramp/triangle, DC, noise, sin(x)/x, (Sinc), Gaussian, Lorentz, exponential rise/fall, Haversine, cardiac (rys. 10). Ważną cechą tego przyrządu jest generowanie przebiegów arbitralnych definiowanych przez użytkownika. Jedną z metod ich tworzenia jest przechwytywanie przebiegu z oscyloskopu i zapisywanie go w pamięci generatora lub w zewnętrznej pamięci masowej. Przebieg taki jest następnie dostępny w dowolnej chwili jako arbitralny. Metoda ta jest często stosowana przy badaniu zjawisk fizycznych, magistral komunikacyjnych, w elektronice motoryzacyjnej itp. Przebieg arbitralny składa się ze 128 k punktów, które są generowane z szybkością 250 MSa/s. Tektronix oferuje specjalne oprogramowanie – ArbExpress, służące do ręcznego definiowania własnych sygnałów.

Rys. 10. Jeden z predefiniowanych przebiegów wbudowanego generatora arbitralnego

Analizator widma

Przyszła kolej na analizator widma. Można powiedzieć, że przyrząd ten w odniesieniu do oscyloskopu MDO3104 wprowadza małą rewolucję w technice pomiarowej. Tektronix jako pierwszy zintegrował oba te przyrządy w jednym urządzeniu. Zakres pomiarowy analizatora pokrywa się od góry z pasmem oscyloskopu, od dołu zaś standardowo jest to 9 kHz. Opcja MDO3SA rozszerza zakres analizowanych częstotliwości do 3 GHz, co jest parametrem pokrywającym większość potrzeb użytkowników. Analizator widma ma wydzielony blok na płycie czołowej oscyloskopu, zawierający gniazdo wejściowe sygnału w.cz. (RF) oraz elementy regulacyjne (rys. 11). Moduł wejściowy w analizatorze jest realizowany w osobnym przetworniku A/C, dzięki temu wyświetlany średni szum jest określany na poziomie –138 dBm/Hz. Oprogramowanie firmowe zawiera procedury konfigurujące przyrząd (ustalenie częstotliwości środkowej i zakresu analizy, czułości, rozdzielczości RBW itp.) oraz obsługę podstawowych pomiarów widma z użyciem markerów. Możliwość kreślenia spektrogramu nadaje 3 wymiar wykresom widma. Dzięki niemu obserwujemy zmiany poziomu sygnału w funkcji częstotliwości, rejestrowane w czasie. Na rys. 12 przedstawiono przykładowe badanie nadajnika wykorzystującego rozpraszanie widma.

Fot. 11. Elementy regulacyjne wbudowanego analizatora widma

Rys. 12. Analiza widma sygnału RF z włączoną opcją spektrogramu