Oscyloskop UTD2052CEX

Spis treści

UTD2052CEXOscyloskop UTD2052CEX

Wstęp

Tym czym dla fotografii było zastąpienie błony matrycą krzemową, tym dla pomiarów elektronicznych stało się zastosowanie w urządzeniach pomiarowych  procesorów. Dotyczy to również oscyloskopów, które z urządzeń typowo warsztatowych przeistoczyły się w urządzenia "biurowe" (desktop).

Niniejszy artykuł omawia podstawowe czynności związane z uruchomieniem i użytkowaniem oscyloskopu Uni-T UTD2052CEX. Czasami zawiera informacje, których nie znalazłem w Instrukcji (tak anglo-, jak i polskojęzycznej).

Niestety Instrukcja dotyczy całej rodziny oscyloskopów, więc czytając trzeba uważać co czytamy. I zwracać uwagę na odnośniki.

Co ciekawe na niektórych stronach dystrybutorów w specyfikacji urządzenia nie podano wartości "Waveform acquisition rate", czyli szybkości akwizycji przebiegów. Tam gdzie ją podano wskazano, że wynosi: ≥20,00wfms/s.

Co to jest? Oscyloskop cyfrowy oprócz obrazowania zużywa pewną ilość czasu na "samoobsługę". Jest to jakby czas "martwy". Określany też jako "blind time". Ogólnie rzecz ujmując "wmfs/s" określa ilość możliwych powtórzeń pomiarów. Z reguły im wskaźnik ten (określany czasami jako Waveform Capture rate) im większy tym lepiej. Jeśli jest zbyt mały to np. szybkie sygnały impulsowe mogą pozostać niewykryte.

Warto również zwrócić uwagę na pasmo (Bw!) dla czułości 1mV/Div i 2mV/Div.

 
Panel "sterowania"Wydawałoby się, że stosowane technologie oprócz udogodnień nie wprowadzą  istotnych różnic w metodyce pomiarów. 

Ale (podobnie jak w fotografii) nie zawsze tak jest. Niewielka ilość przycisków funkcyjnych panelu kryje w sobie znaczną ilość funkcji ukrytych w wielopoziomowych menu. Dla każdego z nich przewidziano wiele trybów i opcji. Dotyczy to nie tylko podstawowych bloków oscyloskopu, takich jak: odchylanie poziome, pionowe czy też wyzwalanie. 

GeneratoryDo sprawdzenia niektórych parametrów oscyloskopu niezbędnym było zbudowanie:

  • generator FEPG by zweryfikować obrazowanie przez oscyloskop szybko narastających i opadających zboczy,
  • moduł QCO by sprawdzić jak oscyloskop obrazuje częstotliwości na granicy deklarowanego pasma. A także poza nim! :)

Pomiary

Stosowane kiedyś w domowych "laboratoriach" urządzenia wspierano różnymi urządzeniami uzupełniającymi. Takimi jak np. woltomierze elektroniczne, częstotliwościomierze, itp.

Dziś na ekranie oscyloskopu nie tylko możemy dokładnie obejrzeć wybrany wycinek przebiegu, ale i uzyskać szereg innych użytecznych informacji.

Cymometr

(Chyba) wszystkie wyposażono w dwa kanały analogowe. Parametry pomiaru dla każdego z nich mogą być ustawiane (i zapamiętane) oddzielnie.

Dodatkowo każdy z kanałów może być porównywany z każdym, z poprzednim pomiarem. Wobec przebiegów można stosować operacje i analizę matematyczną. 

W menu przyrządu znalazłem pozycję "Cymometr" (3 strona menu przycisku "UTILITY"). Chwilę trwało, aż ustaliłem, że chodzi o... częstotliwościomierz i pomiar częstotliwości.

Ukompletowanie

Sondy i inne drobiażdżkiOscyloskop Uni-T UTD2052CEX dostarczany jest wraz z instrukcją obsługi oscyloskopu (w języku angielskim, w sieci dostępne są w języku polskim jedynie instrukcje dla oscyloskopów o zbliżonych parametrach np. UT2025C). Ponadto otrzymujemy:

  • dwie sondy pomiarowe UT-P03 60Mhz. Charakteryzują się one następującymi parametrami:
    • dzielnik: 1x / 10x,
    • szerokość pasma: 60MHz (10x), 6MHz (1x),
    • oporność wejsciowa: 1M +/- 2% (1x ), 10M+/-2% (10x),
    • pojemność wejściowa: 100pF~150pF (1x), 18.5pF~22.5pF (10x),
    • zakres kompensacji: 8pF~35pF,
    • zakres napięć wejściowych: 300Vp-p (1x), 600Vp-p (10x),
    • długość kabla: 120cm,
      Trzeba pamiętać, że wejścia pomiarowe oscyloskopu dostosowane są do pracy przy maksymalnie U= 400V! Z wykresu w Instrukcji sondy wynika, że dla f>60MHz napięcie robocze nie powinno przekraczać 30V! (Warto pamiętać też o składowej stałej).
      Niestety nie zamieszczono wykresu oporności sondy w funkcji częstotliwości.
  • kabel zasilający (PC) oraz USB,
  • wkrętak używany w trakcie korekty kompensacji sond,
  • sprężynkę uziemiającą (1szt.),
  • kapturki na groty sond,
  • CD ze sterownikami i oprogramowaniem (niestety tylko!) dla MS Windows,
  • zestaw kolorowych markerów (pierścieni) na sondy i na wtyki.

SprężynkaWarto zwrócić uwagę na sprężynkę uziemiającą (i nie zgubić!), której zadaniem jest maksymalne skrócenie przewodu uziemiającego. Standardowe uziemienie (krokodylkiem) może w niekorzystnych warunkach stać się źródłem błędnych odczytów badanych przebiegów. Ale o tym później.


UTD2052CEXSpecyfikacja UTD2052CEX

Pewien kłopot w posługiwaniu się Instrukcją polega na tym, że dotyczy ona wszystkich modeli z grupy UTD2000/UTD3000.

Oscyloskop UTD2052CEX charakteryzuje się następującymi (podstawowymi) parametrami:

Ilość kanałów: 2
Szerokość pasma 50MHz
Maks. częstotliwość próbkowania (1 kanał) 1GS/s
Czas narastania =<7ns
Rozmiar pamięci: 25Kpts (na 1 kanał)
Waveform acquisition rate >=20,00wfms/s
Czułość toru Y (Volts/div) 1mV/div~20V/div*)
Zakres podstawy czasu (sec/div) 2ns/div ~ 50s/div
Zapis: Setup (ustawienia), wave, bitmap
Tryb wyzwalania: zboczem, impulsem, naprzemienne
Interface: USB OTG
Wyświetlacz: 7" kolorowa 64K matryca TFT, 800x480
Waga: 2.2 kg
Wymiary 306mm x 147mm x 122mm
Zasilanie: 100-240VAC, 40-440Hz

*) - dla dwóch najniższych (1mV, 2mV) zakresów pasmo oscyloskopu podlega zawężeniu (Bw).

Powstaje pytanie: jak to czytać i co to oznacza w rzeczywistości? Z własnego doświadczenia wiem, że nie ma lepszej metody niż uruchomienie urządzenia i zapoznanie się z wszystkimi oferowanymi funkcjami.

By jednak zapoznać się z nimi i poprawnie zinterpretować wyniki testów okazało się niezbędne zbudowanie dwóch generatory sygnałów "wzorcowych": Fast Edge Pulse Generator (FEPG) oraz moduł QCO. Oba generatory były wpinane bezpośrednio do gniazd toru Y. I było na co patrzeć.

Czy warto sprawdzać? Proponuję zapoznać się z artykułem: "How to Choose an Oscilloscope" by wiedzieć, że warto! Nawet po dokonaniu wyboru i zakupie.

Uruchomienie

Co i gdzie?Po wyjęciu z pudełka warto obejrzeć urządzenie nie tylko by ustalić, gdzie co jest?

Również po to, by sprawdzić, czy nic nie przydarzyło się w "transporcie".

Odbierając urządzenie zimą warto odczekać, aż temperatura urządzenia osiągnie temperaturę pokojową.

Tu uwaga: jeśli urządzenie jest bardzo zimne nie zaleca się uruchamiać do natychmiast po wyjęciu z pudełka. M. in. w związku z możliwością wykroplenia się wody na chłodnych elementach wewnątrz urządzenia. Warto odczekać nawet 24h.Po pierwszym uruchomieniu

Czas oczekiwania można wykorzystać na lekturę instrukcji. Jest co czytać. Nie należy podłączać sond do gniazd na panelu czołowym.

Po odczekaniu można włączyć, ale...

Jeśli w gnieździe USB oscyloskopu znajduje się pendrive to zamiast powitania uaktywni się procedura aktualizacji firmware (oprogramowania systemowego). Obecnie (11.2013) oscyloskop (patrz "SysInfo" - UTILITY, F5, F5, F1 ) wyposażony jest w firmware w wersji 1.01.

Po wciśnięciu F1 (rezygnacja z aktualizacji oprogramowania) pojawi się komunika o konieczności wyjęcia nośnika i zrestartowania oscyloskopu.

I jeśli wszystko jest ok. to przy pierwszym uruchomieniu po ekranie powitalnym na ekranie winniśmy zobaczyć jedynie linię kanału pierwszego (CH1).

Zanim przystąpimy do pierwszych (nawet testowych) pomiarów niezbędnym jest wykonanie kilku czynności. Pierwszym z nich jest Samokonfiguracja (specjalnie nie nazywam tego "autokonfiguracją", by nie myliło się z procedurą uruchamianą po wciśnięciu klawisza "AUTO").

Reset

 Może się zdarzyć, że operując przyciskami niechcący ustawimy parametry oscyloskopu w sposób utrudniający jego prawidłowe wykorzystywanie (np. ustawimy w menu język chiński).

Warto zatem pamiętać jak ustawić tzw. ustawienia fabryczne. Standardowy czas wyświetlania menu to 5s więc trzeba się sprężać, by dokonać wyboru zanim menu zniknie. Poniższy opis pozwala na wykonanie tego niemal "na ślepo". Należy:

  1. wcisnąć przycisk "UTILITY" ,
  2. pojawi się (prawa strona wyświetlacza) menu. Wciśnij 1 raz przycisk F5 co odpowiada w wyświetlanym menu pozycji: "Next" i przejściu na 2 z 3 stron menu,
  3. naciśnij 1 raz przycisk F1 co jest równoznaczne z wyborem pozycji "Reset" w menu,
  4. naciśnij 1 raz przycisk F1 co oznacza wybranie w meniu pozycji "Execute". Pojawi się pasek postępu i zostaną przywrócone domyślne ustawienia oscyloskopu.
    Jeśli zamiast F1 wciśniesz F2 (oznacza to wybór pozycji "Close") jest to równoznaczne z rezygnacją z ustawień domyślnych. Urządzenie będzie pracowało z dotychczasowymi ustawieniami.

SysInfo

Informacja o urządzeniu (SysInfo)

Wciśnij przycisk "UTILITY", a następnie dwukrotnie przycisk F5 ( czyli przejdź na 3 stronę menu), po czym wciśnij przycisk F1 (co oznacza wybranie pozycji "Version"). Spowoduje to wyświetlenie na ekranie okienka z informacją o urządzeniu.

By zamknąć okienko należy ponownie wcisnąć przycisk F1.

 


Autokonfiguracja

Samokonfiguracja

Procedurę "Samokonfiguracji" (Self Adj, nie należy mylić z procesem realizowanym po przyciśnięciu przycisku "AUTO") winno się uruchomić nie tylko przy pierwszym uruchomieniu urządzenia, ale również co najmniej... 1 raz na rok lub przy zmianie temperatury otoczenia o 5st. C.

Jeśli pośpieszyłeś się i podłączyłeś sondy to niestety trzeba je odłączyć.

Samokalibrację oscyloskopu nie wcześniej niż po 30 minutach od chwili włączenia urządzenia (czas zalecany w Instrukcji).

Czy te 30 min ma jakieś znaczenie? Proponuję wykonaj następujący eksperyment:

  • odłącz wszystkie przewody od gniazd CH1 i CH2,
  • po 30 minutach wygrzewania i Samokonfiguracji ustaw czułość pionową na 1mVBw/div i wyłącz oscyloskop (winien pozostawać przez ten czas w mniej więcej tej samej temperaturze! U mnie: ok. 20stC.),
  • po 24 h włącz (będzie on pamiętał ustawienia) i obserwuj jak się zmienia położenie linii bazowej. U mnie już w ciągu pierwszych 10 min przesunęła się o 1 (pełną, 5 małych) działkę ekranową. Stan pierwotny osiągnęło po ok. 20 min. Czyli warto poczekać.

Jeśli masz to (30min) już za sobą wciśnij kolejno:

  • przycisk UTILITY (prawy górny róg panelu czołowego),
  • na ekranie (jego prawy bok) zostanie wyświetlone menu. Na tę chwilę interesuje Cię jedynie pierwsza pozycja: "Self Adj" (pojawi się na wysokości klawisza F1),
  • aktywujesz pozycję "Self Adj" wciskając przycisk F1, Pojawi się nowe menu zawierające dwie pozycje: "Execute" (na wysokości klawisza F1) oraz "Close" (na wysokości klawisza F2),
  • wciskając klawisz F1 uaktywnisz procedurę autokonfiguracji. Na ekranie pojawi się pasek postępu procesu,   wciskając na tym etapie klawisz F2 zrezygnujesz z uruchomienia procedury samokonfiguracji.

Warto wiedzieć:

Samokonfiguracja nie zmienia ustawionych przez użytkownika jasności (intensywności) wyświetlania "Grid Bright" (jasność podziałki, siatki - 1 strona menu przycisku "UTILITY") oraz WaweBright (jasność wykresu - 1 strona menu przycisku "DISPLAY").
Ale robi to "Reset" (2 strona menu przycisku "UTILITY").

 

Ale to jeszcze nie koniec czynności wstępnych. Teraz kolej na przeprowadzenie kompensacji obu sond.

 

Kompensacja

KalibracjaW prawym, dolnym rogu panelu czołowego oscyloskopu widoczne jest charakterystyczne gniazdo kalibracji. Na górny zacisk gniazda wyprowadzony jest sygnał prostokątny o wartości ok. 3V. Częstotliwość przebiegu wynosi ok. 1kHz.

By przeprowadzić czynność kompensacji sond należy:

  • wtyk BNC sondy wpiąć do gniazda CH1 na panelu przednim,
  • przełącznik podziału napięcia na sondzie ustawić w pozycji 10:1,
  • wciśnij przycisk CH1, na ekranie (z prawej strony) pojawi się menu ustawień odchylania pionowego kanału CH1,Kompensacja sond
  • wciskając przycisk F4 ustaw stopień podziału (Probe) na 10:1,
  • podłącz odpowiednio (zgodnie z pierwszym rysunkiem) sondę do gniazda sygnału wzorcowgo (kalibrującego),
  • wciśnij przycisk AUTO (zauważ, że ew. własne ustawienia przesunięcia skal: wolty na działkę oraz sekundy na działkę zostaną ustawione w pozycji wyjściowej tj.prawie jakbyś wcisnął przycisk "SET TO ZERO" - dlaczego "prawie" opiszę później),
  • obracając śrubokrętem w otworze trymera sondy należy doprowadzić do tego by linia stanu niskiego i wysokiego miała kształt poziomej linii prostej. Pochylenie i/lub ugięcie tych odcinków świadczy o niedo- lub przekompensowaniu sondy.

Kompensacja

Dostarczone wraz z oscyloskopem sondy wymagały jedynie niewielkiej korekty w tym zakresie.

W trosce o żywotność naszego urządzenia trzeba pamiętać, że nie należy:

  • zwierać wyprowadzeń gniazda kalibrującego,
  • doprowadzać do jego zacisków jakiegokolwiek (zwłaszcza wysokie) napięcia.

Słowo o sondzie

Po zapoznaniu się z "Instrukcją" sond nadal nie znalazłem odpowiedzi na pytanie: jak duży wpływ na pomiar będzie miała sama sonda?

"Instrukcja" sond nie zawierała informacji dotyczących zmian jej własności wraz ze wzrostem częstotliwości. Ponieważ posiadałem sondę P2100 100MHz postanowiłem porównać obie sondy. Jako źródło sygnału "wzorcowe" wykorzystałem monolityczny generator kwarcowy IQX0-350B 40.000000MHz.

Porównanie sond

Zanim przystąpiłem do pomiaru:

  • oscyloskop wygrzałem przez ok. 1h,
  • przeprowadziłem zgodnie z procedurą kompensację obu sond w kanale CH1.

Na zdjęciu obok czerwoną linią nakreśliłem przebieg wynikający z noty technicznej generatora. I tak:

  • wyświetlone na ekranie (MEASURE, F5) wyniki odnoszące się do: Freq, Period,Rise, Fall, +Width, -Width, +Duty, -Duty zdają się być bardzo zbliżone do danych zaprezentowanych w nocie generatora,
  • wątpliwości budzą dane dotyczące zmierzonych napięć (Peak, High, Low, Middle, Max, Min, Amplitude).

Przebiegi zbliżone do oczekiwanych uzyskałem dopiero w wyniku bezpośredniego podania sygnałów na gniazdo CH1 z generatora FEPG czy modułu QCO.

Nie oznacza to, że sonda jest zła, ale trzeba być świadomym jej wpływu na uzyskiwany wynik pomiaru. Na marginesie: przełączenie "ACQUIRE" na:

  • tryb (Mode) - uśrednione (Average),
  • ilość próbek uśredniających (Averages) - 8,
  • próbkowania na "Equ-time" oraz
  • włączenie  trybu szybkiej akwizycji (FastAcq)

nie zmieniło kształtu obwiedni mierzonego sygnału (czego się spodziewałem), ale zdecydowanie korzystnie wpłynęło na czytelność wyników pomiaru.

Uwaga: w artykule generator FEPG szerzej omówiłem przyczyny zaobserwowanego zjawiska.

Nie ma co ukrywać, że warto zapoznać się np. z tą publikacją "Probing High-Speed Digital Designs" (z 1997roku!). Zdanie zawarte w konkluzji: "W analizie sygnałów szybkozmiennych stosowanie wszechobecnych sond 10pF 10:1 nie jest już wystarczające (adekwatne). Istnieją dwa rozwiązania alternatywne: aktywne sondy FET i pasywne sondy rezystancyjne." ("...In high-speed system developments, the ubiquitous 10-pF 10:1 capacitive-input probe is no longer adequate. The two alternatives are the FET-input probe and the resistive-input probe...".

40MHz i 160MHz na gnieździeSzkoda, że producenci oscyloskopów nie zauważają tego problemu. Dlatego też jedną z pierwszych konstrukcji "wspomagających" mój UTD2052CEX  stała się aktywna sonda pomiarowa. A nawet kilka jej wersji (prototypów, wg. różnych schematów).

Na pierwszy ogień poszła sonda zbudowana wg. schematu zawartego w artykule: "Poor Man's 1-GHz Active Probe" (Aktywna sonda 1GHz dla biedaka) :)

Po zbudowaniu układów (generatora FEPGmodułu QCO) włączanych bezpośrednio do gniazda CH1 oscyloskopu stwierdziłem, że pasmo oscyloskopu nie budzi moich zastrzeżeń (patrz "Tor Y").

Na marginesie: z wykorzystaniem modułu QCO nie tylko kształt przebiegu uległ poprawie, ale zmierzone (oraz wyliczone) czasy narastania i opadania zboczy dla generatora 40.000000MHz wynosiły teraz ok. 4,4ns. Czyli jest OK!


Na ekranie

Ekran

 Niemal wszystkie informacje związane z badaniem przebiegów doprowadzonych do gniazd pomiarowych oscyloskopu prezentowane są na jego ekranie.

Ten oscyloskop ma większy (w stosunku do wcześniejszych konstrukcji) wyświetlacz. Warto więc przyjrzeć się sposobowi wyświetlania danych na ekranie. Moim jednak zdaniem obraz jest wyraźny, czytelny i "nieprzerysowany". Widoczny na zdjęciu efekt "mory" nie występuje na ekranie oscyloskopu.

Niektóre z parametrów konfiguracji systemu pomiarowego (np. skale: wolty na działkę, sekundy na działkę, poziom wyzwalania, itd.) prezentowane są wyłącznie na ekranie.Double, double

Dodatkowo - ponieważ każdy przycisk funkcyjny posiada własne menu - na ekranie (w prawym, górnym rogu) wyświetlana jest informacja o tym, które akurat menu jest "aktywne".

Oznacza to tyle, że po wciśnięciu przycisków F1-F5 na ekranie zostaną wyświetlone parametry właściwe dla aktywnego menu.

IMO z ekranem związany jest przycisk funkcyjny DISPLAY. Menu obejmuje następujące pozycje:

  • Rodzaj (Type) - sposób wyświetlania wykresu:
    • wektorowo (Vector, wartość domyślna) ,
    • punktowo (Dots),
  • Tryb (Format) - tryb wyświetlania przebiegów:
    • YT - oś pionowa odpowiada napięciu, oś pozioma - czas (tryb domyślny),
    • XY - oś pionowa odpowiada napięciu kanału CH1, oś pozioma - odpowiada napięciu kanału CH2,
  • Poświata (Persist) - czas trwania poświaty: wyłączona (OFF, wartość domyślna lub 1s, 2s, 5s, ew. nieskończona - Infinite),
  • Jaskrawość wyświetlanego przebiegu (WaveBright) ustawiona domyślnie na 100%. Ja zmniejszyłem (MULTI PURPOSE KNOB) tę wartość do 35%. Teraz obraz jest  IMO bardziej czytelny i... precyzyjny. Ustawiona przez użytkownika wartość nie jest zmieniana po wywołaniu procedury "Self Adj" (1 strona menu przycisku "UTILITY"). 

Przycisk AUTO

Przycisk AUTOWykorzystanie przycisku AUTO pozwala jedynie oszacować podstawowe parametry badanego sygnału. Po jego wciśnięciu oscyloskop spróbuje automatycznie dobrać optymalne: czułość toru odchylania pionowego (Y), podstawę czasu (T) oraz sposób jej wyzwalania. Często ustawienia te będą wymagały dalszego (ręcznego) skorygowania.

Funkcja Nazwa ang. Ustawienie po AUTO
Akwizycja Obtainment mode próbkowanie (sampling)
Format wyświetlania Display format YT
Typ wyświetlania  Display type Wektorowo (Vector)

Położenie poziome

Horizontal position Ustawiana automatycznie (Automatic)

Czułość odch. poziomego

Sec/Div dobrana do częstotliwości sygnału

Rodzaj sygnału wyzwalania poziomego

Trigger coupling AC

Czas martwy wyzwalania

Hold off Wartość minimalna

Poziom wyzwalania

Trigger level 50%
Tryb wyzwalania Trigger mode Automatyczny (Automatic)
Źródło wyzwalania Trigger source sygnał kanału CH1 lub CH2, jeśli brak sygnału w CH1
Inklinacja wyzwalania Trigger gradient Narastająca (Ascending)
Typ wyzwalania Trigger type Zboczem (Edge)
Szerokość pasma (pionowego) Vertical band width Pełna (All)
Czułość toru pionowego  Volt/grid Ustawiana odpowiednio do przetwarzanego sygnału

Trzeba jednak pamiętać, że automatyka ta zadziała prawidłowo jedynie w przypadku sygnałów o częstotliwości powyżej 50Hz i współczynniku wypełnienia większym od 1%.


Przycisk DISPLAY

Przycisk DISPLAYPrzycisk ten znajduje się w strefie przycisków kontrolnych i służy do konfiguracji opcji wyświetlania. Menu (obsługiwane przyciskami F1-F3 oraz gałką wielofunkcyjną) obejmuje następujące ustawienia:

  • typ wyświetlania (Display type):
    • wektorowo (Vector, wartość domyślna) - między poszczególnymi punktami kreślone są linie,
    • punktowo (Dots) - wyświetlane są wyłącznie punkty.
  • format wyświetlania (Display format)
    • YT - oś pionowa (Y) jest osią napięcia, zaś oś pozioma jest osią czasu (T). Jest to podstawowy tryb pracy wszystkich oscyloskopów,
    • XY - oś pozioma jest osią, której wartości są proporcjonalne do napięcia sygnału kanału CH1, a oś pionowa jest osią, której wartości są proporcjonalne do napięcia sygnału kanału CH2,
  • poświata (Persist) - czas wyświetlania punktów na ekranie:
    • wyłączona (OFF, wartość domyślna) wyświetlanie danych w czasie rzeczywistym,
    • 1s, 2s, 5s - wykres jest aktualizowany po: 1s, 2s, 5s,
    • nieskończona (Infinite) - do czasu wyłączenia tej funkcji wykres jest uzupełniany nowo wyświetlanymi punktami).
  • jasność (WaveBright, 1% - 100%, wartość domyślna) - jasność wyświetlania wykresów. Zmienia się za pomocą gałki wielofunkcyjnej. Ja ustawiłem na 35%. 

    Ustawiona przez użytkownika wartość nie jest zmieniana po wywołaniu procedury "Self Adj" (1 strona menu przycisku "UTILITY").

Napięcie (słownik)

Napięcie (sł.)Podstawowym rodzajem badań obwodów przy pomocy oscyloskopu jest analiza zmian napięcia w funkcji czasu. Zatem zanim przejdziemy do dalszych czynności niezbędnym jest ujednolicenie nazewnictwa w tym zakresie. I tak:

(Uwaga: etykiety w nawiasie odpowiadają parametrowi prezentowanemu w formatce menu przycisku "Measure" , następnie przycisku F5 i wybraniu pozycji "Parameters" (F5):

Wartość napięcia Oznaczenie Opis
międzyszczytowa

Vpp

(Peak)

wartość napięcia pomiędzy najwyższym a najniższym punktem przebiegu

maksymalna

Vmax

(Max)

wartość napięcia pomiędzy najwyższym punktem przebiegu a standardowym punktem odniesienia (ziemią, GND)

minimalna

Vmin

(Min)

wartość napięcia pomiędzy najniższym punktem przebiegu a standardowym punktem odniesienia (ziemią, GND)
uśredniona

Vmid

(Middle)

średnia arytmetyczna amplitud sygnałów podczas jednego cyklu

amplituda

Vamp

(Amplitude)

napięcie mierzone pomiędzy wierzchołkiem impulsu Vtop a lini bazowej Vbase

przebiegu (podstaw impulsu)

bazowa Vbase

wartość napięcia pomiędzy poziomem bazy przebiegu a standardowym punktem odniesienia (ziemią, GND)

szczytowa

Vtop

(High)

wartość napięcia pomiędzy najwyższym poziomem a standardowym punktem odniesienia (ziemią, GND)

skuteczna

Vrms

(RMS)

energia generowana przez sygnał zmienny (AC) np. w jednym cyklu, odpowiadająca energii ekwiwalentnej wytwarzanej przez prąd DC (w tym
samym czasie)

przeskok

Overshoot

współczynnik równy:

Vmax–Vtop/Vamp (%)

przedskok

Preshoot

współczynnik równy:

Vmin-Vbase/Vamp (%)

 Czas, okres (słownik)

Czas, okres (sł.)Większość pomiarów wykonywanych przy pomocy oscyloskopu używa czasu (okresu trwania) jako parametru pomiaru. Mało tego również one same podlegają pomiarowi. Zatem i w tej dziedzinie niezbędnym jest ujednolicenie nazewnictwa. I tak:

Parametr 

Nazwa

angielska

Opis

czas narastania

sygnału

Rise

time

czas narastania sygnału, w którym

napięcie rośnie z 10% do 90%

czas opadania

sygnału

Fall

time

czas narastania sygnału, w którym

napięcie opada z 90% do 10%

szerokość dodatniej 

części przebiegu

Positive

pulse width

(+Width)

szerokość dodatniej części przebiegu

mierzona na poziomie 50%

szerokość ujemnej 

części przebiegu

Negative

pulse width

(-Width)

szerokość ujemnej części przebiegu

mierzona na poziomie 50%

Opóźnienie

zbocza narastającego

Delay

ascending

edge

opóźnienie zbocza narastającego

w kanale CH2 w stosunku do zbocza

narastającego w kanale CH1

Opóźnienie

zbocza opadającego

Delay

descending

edge

opóźnienie zbocza opadającego

w kanale CH2 w stosunku do zbocza

opadającego w kanale CH1

wsp. wypełnienia

dodatniej 

części przebiegu

Positive duty

cycle (+Duty)

współczynnik wypełnienia dodatniej części przebiegu

wsp. wypełnienia

ujemnej

części przebiegu

Negative duty

cycle (-Duty)

współczynnik wypełnienia

ujemnej części przebiegu

 


 

Przycisk MEASURE

Gniazda wejścioweTen opis zacznę niejako od końca. Powody są dwa:

  • mnogość parametrów podlegających pomiarowi,
  • menu umożliwiające wybór kanałów i danych z nich pochodzących podlegających pomiarowi wymaga szerszego omówienia.

PomiarBy móc ocenić bogactwo możliwości pomiarowych oscyloskopu wciśnij kolejno: przycisk MEASURE, F1, a następnie F5 (wybranie pozycji menu pod nazwą "Parameters". Wynikiem będzie ukazanie się na wyświetlaczu prezentowanej obok formatki.

Menu MEASURE

Po wciśnięciu przycisku MEASURE po chwili w prawym górnym rogu ekranu pojawią się wyniki 5 (wybranych) pomiarów. Do każdej z tych pozycji przypisane są klawisze funkcyjne F1 - F5.

Wciśnięcie któregoś z nich pojawia się submenu dla tej pozycji. Obejmuje ono:

  • powrót do ekranu głównego,
  • (w danej pozycji) wskazanie dla którego kanału ma być wykonany pomiar,
  • wejście do submenu (4 podstrony, 11 parametrów) pomiarów napięcia (Volts),
  • wejście do submenu (3 podstrony, 9 parametrów) pomiarów czasu lub okresu,
  • wyświetlenie formatki zawierającej zestawienie wyników pomiarów 19 parametrów.
    Jeśli nie wyłączymy formatki (F5) możemy przęłączać (F2) kanały (CH1/CH2) dla których na ekranie prezentowane są wyniki pomiarów.

 

 

Przycisk ACQUIRE

Przycisk ACQUIRENie mniej ważnym (od poprzednio wymienionych) jest przycisk ACQUIRE. Znajduje się on w bloku przycisków "operacyjnych" i pozwala skonfigurować zgodnie z potrzebami użytkownika procedury próbkowania i ich wizualizacji na ekranie.

Obok (kolaż dwóch zdjęć) zaprezentowano jaki wpływ na ostateczny wynik (obraz) ma np. wybór sposobu Wpływ sposobu próbkowaniapróbkowania. Zmieniono jedynie sposób doboru czasu próbkowania z "Real time" (czas rzeczywisty) na "Equ-time" (pomiar ekwiwalentny). Pozostałe ustawienia były takie same dla obu pomiarów.

I znów nie oceniam, który z nich jest lepszy, a jedynie wskazuję na istnienie istotnego wpływu tego parametru na wynik (obraz obwiedni).

Pierwsza pozycja menu ekranowego (Mode - F1) daję możliwość wyboru trzech opcji:

  • Sample - standardowy sposób pomiaru 
  • Peakwykonywany jest pomiar wartości maksymalnych i minimalnych (w wielu cyklach akwizycji), które następnie prezentowane są na ekranie oscyloskopu. Tryb wykorzystywany głównie do prezentacji szybkich przebiegów,
  • Average - w tym trybie następuje określona liczba pomiarów (przebiegów), których wyniki są uśredniane. Wynik uśrednienia prezentowany jest na ekranie. Tryb korzystny do pomiaru sygnałów zakłóconych i/lub o zaburzonej powtarzalności niektórych parametrów (np. utrudniających stabilne wyzwalanie).

Druga pozycja (Averages) w przypadku wybrania poprzednio pomiaru uśrednionego (Average) pozwala (pokrętłem wielofunkcyjnym) ustawienia ilości pomiarów (przebiegów) na podstawie których tworzony jest obraz. Domyślna wartość to 2. Kolejne wartości są równe kolejnym potęgom liczby 2: 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256.

Trzecia pozycja (F3) to Sampling, czyli wybór sposobu w jaki mają być gromadzone dane (rekord):

  • w czasie rzeczywistym (Real time) - gdy dane gromadzone w jednym przebiegu, z ustaloną częstotliwością, w równych odstępach czasu i niezwłocznej ich prezentacji na ekranie,
  • w czasie ekwiwalentnym (Equ-time) - w wyniku zwielokrotnienia przebiegów niezbędnych do zgromadzenia wszystkich danych rekordu danych uzyskuje się rozszerzenie "podstawy czasu" umożliwiającą precyzyjniejszą analizę badanego przebiegu.

Instrukcja zaleca, by:

  • tryb Real time - stosować przy pomiarach pojedynczych impulsów,
  • W przypadku sygnałów o wysokiej częstotliwości, o charakterze okresowym należy korzystać z trybu Equ-time,
  • w przypadku analizy sygnałów o złożonym widmie należy skorzystać z trybu Peak,
  • w celu wyeliminowania szumów (i/lub przypadkowego rozrzutu wyników) pomiaru należy skorzystać z trybu Average.

Niestety nie znalazłem (w Instrukcji) opisu zasad działania opcji FastAcq (F4). Na dziś wyniki moich prób nie są jeszcze jednoznaczne, więc nie będę ich tu opisywał.


Kanały odchylania pionowego - CH1 i CH2

Gniazda wejścioweW prawej, dolnej części panelu czołowego oscyloskopu umieszczone są gniazda BNC, z których dwa opisano jako CH1 i CH2.

W podstawowym trybie pracy oscyloskopu (nazwanego też trybem YT) doprowadzenie sygnału (napięcia) do któregokolwiek z gniazd spowoduje pojawienie się na ekranie wykresu, którego amplituda (oś Y) będzie proporcjonalna do doprowadzonego napięcia.

Natomiast podziałka na osi poziomej (oś X) odwzorowuje jednostki czasu (T). Stąd nazwa tego trybu: YT.

Drugim jest tryb XY, w którym oś pozioma X reprezentuje napięcie kanału CH1, natomiast oś pionowa Y napięcie kanału CH2 (odpowiednie oznaczenia znajdują się również po lewej stronie każdego z gniazd pomiarowych CH1 i CH2).

Zanim omówimy poszczególne zagadnienia związane z ustawieniami oscyloskopu warto wiedzieć, że UTD2052CEX wyposażony jest w tzw. tryb AUTO.

AUTO + SET TO ZEROBy z niego skorzystać należy:

  1. podłączyć sondę pomiarową do gniazda wejściowego CH1 (lub CH2) a następnie do źródła badanego przebiegu (obwodu),
  2. wcisnąć przycisk AUTO.

 

Opisując kompensację sond wspominałem, że funkcja AUTO kasuje przesunięcia na osi pionowej jak i poziomej i jest zbliżona do wciśnięcia przycisku "SET TO ZERO".

Jednak bardzo ciekawy efekt uzyskamy, gdy do obu gniazd doprowadzimy sygnały zmienne w czasie i kolejno wciśniemy przyciski "AUTO", a następnie "SET TO ZERO". IMO pożyteczna możliwość! Dla każdego z kanałów możesz niezależnie zmieniać ustawienia dla toru odchylania pionowego, regulując odpowiednimi pokrętłami poszczególnych torów.

 

Tor Y (odchylania pionowego)Tor Y

Oba kanały: CH1 i CH2 są identyczne toteż omawiając jeden z nich poznajemy funkcje obu. Musisz pamiętać, że każdy tor ma swoje niezależne menu. I każde z nich musisz ustawiać oddzielnie. W prawym górnym rogu wyświetlacza widoczny jest symbol ostatnio wciśniętego przycisku funkcyjnego.

Jeśli chcemy zmienić ustawienia toru Y (czyli odchylania pionowego) dla kanału CH1 to musimy wcisnąć klawisz CH1. I odpowiednio dla kanału CH2.

Na panelu czołowym moduł odchylania pionowego (tor Y) obejmuje :

  • przyciski: CH1 i CH2, które wyłączają lub włączają (odpowiednio) kanał CH1 lub CH2. Przycisk aktywnego kanału zostaje podświetlony. W lewym dolnym rogu ekranu wyświetlany jest status kanału.
  • pokrętło "POSITION" służące do przesuwania (w górę lub dół) obrazu badanego przebiegu. Marker kanału przemieszcza się wskazując na poziom linii bazowej,
  • pokrętło "VOLTS/DIV" służące do zmiany czułości toru YW menu kanału CH1 w pozycji "Volts/Div" można wybrać sposób w jaki zmieniać się będzie czułość:
    • skokowo (Coarse) czyli w szeregu 1 - 2 - 5 (x10V, x1V, x100mV, x10mV, x1mV, maks. to 20V/dz., min. 1mV, z ograniczeniem pasma Bw, bez ograniczenia x5mV) lub
    • płynnie (Fine) czyli co x0,01 ustawianej wartości. 
  • dwa przyciski: "CH1" i "CH2" (przycisk "MATH" chwilowo pominiemy).Ekran

Zwróć uwagę, że zwiększanie czułości następuje w wyniku obrotu pokrętła zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Osiągniecie granicy zakresu sygnalizowane jest pojawieniem się na ekranie komunikatu: "Operation at limit".

Rzeczywistą wartość czułości możesz odczytać w lewym dolnym rogu ekranu. Dla każdego kanału osobno.

Istotnym pytaniem było jaka jest rzeczywista szerokość pasma przenoszonego przez tor Y oscyloskopu?

By nie być zaskoczonym w trakcie pomiarów  postanowiłem sprawdzić dwie kwestie:

  • szybkość narastania zboczy (wykorzystałem generator FEPG wg. schematu Alana (W2AEW) oraz
  • maksymalną częstotliwość sygnału jaka zostanie (IMO) poprawnie odwzorowana na ekranie oscyloskopu. W tym celu zbudowałem płytkę (moduł QCO) wyposażoną w gniazdo DIL14 (umożliwiającą szybkie podłączanie zintegrowanych generatorów kwarcowych w obudowach DIL8/DIL14), zintegrowaną z zasilaczem (3,3V/5V) i gniazdem BNC.

Bezpośredni pomiarBy nie przedłużać powiem krótko: Oscyloskop spełnił moje oczekiwania. Z nawiązką.

Wiedząc jakie wpływ na kształt przebiegu prostokątnego ma zawartość kolejnych harmonicznych obraz mnie nie zaskoczył. Przetestowałem generatory o różnych częstotliwościach.

Do 160MHz!? Co prawda przy tej częstotliwości:

  • wzmacniacz sygnału (zmiana Volts/Div) działał czasami zaskakująco,
  • synchronizacja "szukała" poziomu synchronizacji,
  • czas narastania i opadania (tryb Measure) nie mógł być policzony,
  • pomiar napięcia (np. Upp) wskazywał różne wartości chwilowe (blisko teoretyczne, ale wahająca się w granicach -20% - +5%

ale z czystym sumieniem mogę powiedzieć, że się nie zawiodłem.

Ciąg dalszy nastąpi

Materiały związane z eksploatacją oscyloskopu Uni-T UTD2052CEX będą tu uzupełniane i zamieszczane. Jeśli okażą się użyteczne dla kogokolwiek oznaczać to będzie, że czas poświęcony na ich przygotowanie nie był czasem straconym.