Nagrywanie sekwencji

Producenci oscyloskopów prześcigają się w pomysłach związanych z metodami wykrywania rożnego rodzaju anomalii sygnału. Szczególnie trudne do rozpoznania są zakłócenia przypadkowe, w dodatku pojawiające się bardzo rzadko. Dodatkową trudnością są bardzo krótkie na ogół czasy ich trwania. Przypadki ekstremalne wymagają stosowania oscyloskopów o najwyższych parametrach, do prostszych można wykorzystywać przyrządy tańsze, o nie tak wyśrubowanych parametrach. Warunkiem jest implementacja odpowiednich narzędzi w oprogramowaniu firmowym oscyloskopów. Rigol spełnia ten warunek w rodzinach od DS2000 w górę, w tym także w oscyloskopach MSO.

Jednym z narzędzi, które może być wykorzystywane do wykrywania anomalii sygnału, jest rejestrator oscylogramów. Jest to funkcja zapisująca w pamięci oscyloskopu sekwencję oscylogramów, które mogą być poddawane późniejszej analizie. Zapis jest inicjowany poleceniem Utility->Record lub Utility->Open. Liczba zapisywanych ramek jest zależna od długości rekordu i podstawy czasu. Komenda „Record” powoduje jednorazowe zapisanie pamięci, komendą „Open” dokonuje się cyklicznego zapisu, w którym po przekroczeniu pamięci nowsze dane przykrywają starsze. Wszystkie zarejestrowane ramki mogą być później odtwarzane w postaci animacji na ekranie oscyloskopu, albo analizowane specjalną funkcją „Analyze”. Przykład jej działania przedstawiono na rys. 10. Funkcja „Analyze” porównuje wszystkie zarejestrowane ramki z ramką wzorcową, która powinna być wcześniej zdefiniowana przez użytkownika. Jako ramka wzorcowa może być wskazana jedna spośród wszystkich zapisanych ramek, można też zdefiniować ją przez uśrednienie wszystkich ramek. Podczas analizy obliczane są procentowe różnice pomiędzy każdą z ramek i wzorcem. Na tej podstawie w dolnej części ekranu rysowany jest kolorowy wskaźnik odchyleń. W ten sposób można szybko lokalizować położenie anomalii sygnału, a po wyświetleniu ramki zawierającej błąd można ocenić jakiego jest ona rodzaju.

Rys. 10. Lokalizacja anomalii sygnału z użyciem funkcji rejestratora i analizy ramek

Innym rodzajem wzorca jest maska testu Pass/Fail. Tworzy się ją tak, jak w teście wykonywanym niezależnie, bez rejestracji ramek (rys. 11). Analiza, której poddawana jest każda ramka polega tym razem na sprawdzeniu czy przebieg nie wychodzi poza obszar wyznaczony maską. Jeśli to nastąpi, ramka jest oznaczana jako błędna.

Rys. 11. Lokalizacja anomalii sygnału z użyciem maski Pass/Fail i analizy ramek

Narzędzia pomiarowe

Oscyloskop wykonuje w czasie rzeczywistym pomiary 29 różnych parametrów sygnału w każdym kanale. Wyniki pięciu dowolnie wybranych są wyświetlane na stałe w dolnej części ekranu (rys. 12). Selekcja parametrów polega na wybraniu żądanej pozycji z menu obsługiwanego zestawem specjalnie do tego celu wydzielonych przycisków rozmieszczonych wzdłuż lewej krawędzi wyświetlacza. Pomiary są uzupełniane statystyką wyświetlaną na żądanie. Wyniki pomiarów wyświetlane w dolnej części ekranu nie zakrywają oscylogramu i w zasadzie nie przeszkadzają użytkownikowi w pracy. Oprócz nich może być wyświetlany również pełny zestaw pomiarów, jednak jest on umieszczany na wykresie i może nieco utrudniać obserwację przebiegów.

Rys. 12. Pomiary automatyczne ze statystyką

Użytkownicy oscyloskopów cyfrowym przyzwyczaili się też do pomiarów kursorowych. Dzisiaj już trudno byłoby się bez nich obyć. W oscyloskopie MSO2102A do dyspozycji są po dwa kursory poziome i pionowe, ale pojawił się nowy tryb pracy – X-Y (rys. 13) pozwalający określać jednocześnie parametry czasowe oraz amplitudowe. Co więcej, kursory te są aktywne także podczas pracy oscyloskopu w trybie X-Y (bez podstawy czasu).

Rys. 13. Pomiary kursorowe

Musimy wrócić jeszcze na chwilę do pomiarów automatycznych. Jak wiemy, niektóre parametry są obliczane przez całkowanie przebiegu po czasie. Ustalenie granicy całkowania ma tu istotne znaczenie dla dokładności obliczeń. W algorytmach przyjmowany jest czas wynikający z szerokości ekranu. Przykładowo, dla podstawy czasu 2 [ms/dz] szerokość ekranu jest równa 14 ms. Przykładowo, wynik pomiaru napięcia skutecznego będzie więc prawidłowy tylko dla częstotliwości równej 1/14 [ms]=71,43 [Hz] lub jej całkowitej wielokrotności. Dla każdej innej częstotliwości wystąpi błąd obliczeniowy. Podążający zwykle za nowościami Rigol jakoś ociąga się z wprowadzeniem pomiarów, w których zakres całkowania byłby wyznaczany za pomocą kursorów.

Do narzędzi pomiarowych zaliczane są ponadto obliczenia matematyczne. Oprogramowanie oscyloskopu MSO2102A zawiera szereg zaawansowanych operacji matematycznych wykraczających poza standardowe dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie. Są to: funkcje trygonometryczne, całkowanie, logarytmowanie, funkcja wykładnicza, pierwiastkowanie, operacje logiczne oraz funkcja FFT. Obliczenia matematyczne są przydatne szczególnie podczas badania zagadnień fizycznych, biofizycznych, motoryzacyjnych, w automatyce, cybernetyce itp.

Wyzwalanie

Podczas badania zagadnień związanych z wyżej wymienionymi dziedzinami często zachodzi konieczność obserwacji „trudnych” przebiegów, to znaczy takich, których stabilne wyświetlenie na ekranie oscyloskopu wymaga specjalnych trybów wyzwalania. W tym zakresie Rigol daje w oscyloskopie MSO2102A naprawdę dużo możliwości. Są więc opcje standardowe, takie jak: wyzwalanie zboczem, szerokością impulsu, nachyleniem zbocza, sygnałem wideo (HDTV), ale dodano również zdarzenia wyzwalające znane z najbardziej zaawansowanych oscyloskopów, a więc: runt, windows, Nth edge, pattern, delay, time out, duration, setup/hold. Dochodzą do tego jeszcze opcje związane z analizatorem protokołów.

Dla amatora czy dla profesjonalisty?

O przeznaczeniu oscyloskopu decyduje poniekąd już sam producent przydzielając dany przyrząd do określonej rodziny. Krąg użytkowników jest też w pewnym stopniu wyznaczany ceną. Rigol klasyfikuje oscyloskop MSO2102A, i całą rodzinę MSO2000, do urządzeń niskobudżetowych. Jednak o tym czy cena wyrażona w liczbach bezwzględnych jest niska czy wysoka trudno jednoznacznie przesądzić. Część potencjalnych klientów uzna ją jako niską, dla innych będzie wysoka. Często przy rozstrzyganiu takich dylematów bierze się pod uwagę stosunek ceny do możliwości, a ten parametr dla oscyloskopu MSO2102A wypada całkiem korzystnie. Decydują o tym liczne opcje wyzwalania, zaawansowane obliczenia matematyczne, możliwość jednoczesnych pomiarów sygnałów cyfrowych i analogowych, analiza protokołów. Podążając za obecnymi trendami Rigol zastosował w oscyloskopach MSO2000 wyświetlanie oscylogramów w 256-stopniowej skali odcieni. Stało się to możliwe m.in. dzięki dużej szybkości przechwytywania przebiegów osiągniętej poprzez wykorzystanie opracowanego przez Rigola chipsetu realizującego technologię Ultra Vision (rys. 14).

Rys. 14. Oscylogram wyświetlany z 256-stopniową skalą odcieni

Jarosław Doliński