Выбираем цифровой осциллограф

[koyodza]

Периодический сигнал, например, меандр, пила, треугольник и др. являются чуждыми цифровому осциллографу? В таком случае надо указать, что прибор правильно отображает исключительно синус в пределах своей полосы пропускания. Всё остальное - как получится, с учётом настроек прибора.
Производитель мог бы просто указать на некоторые частотные ограничения приводящие к искажениям формы при отображении прибором стандартных периодических сигналов

Любой периодический сигнал является суммой синусоидальных сигналов. Меандр - это сумма нечётных гармоник, теоретически бесконечного количества. Как только Вы начнёте ограничивать амплитуду высших гармоник, так сразу получите искажение формы прямоугольного сигнала. Например, меандр частотой 10МГц после ФНЧ первого порядка с частотой среза 25МГц выглядит так

Реально АЧХ осциллографа может отличаться от АЧХ ФНЧ первого порядка, поэтому искажения формы может тоже несколько отличаться, но смысл в том, что чем ближе частота исследуемого сигнала к верхнему значению полосы пропускания, тем больше любой сигнал будет напоминать синусоиду. Это относится не только к цифровым осциллографам, но и к аналоговым, и вообще к любым электрическим цепям. Для понимания реальных ограничений осциллографа вполне достаточно знания полосы пропускания и понимания физики процесса, не нужно выдумывать всякую ересь типа "для синуса полоса такая а для прямоугольника такая", нужно просто понимать как будет искажаться форма прямоугольного сигнала на той или иной частоте для определённой полосы пропускания.

[Sergeinn]

Меандр - это сумма нечётных гармоник, теоретически бесконечного количества.

Да верно, также как то, что треугольник - это сумма чётных гармоник, что это меняет кроте того, что и сигнал такой формы будет тоже искажаться если его частота превысит некоторый уровень?

понимания физики процесса

О том и речь, что не каждый пользователь понимает сути этого процесса применительно к осциллографу и купив прибор под какие либо свои задачи может столкнуться по незнанию с такой особенностью обработки сигнала. Производителю сложно указать на эти нюансы в своей документации потратив лишний тонер на принтере для информирования пользователя?

нужно просто понимать как будет искажаться форма прямоугольного сигнала на той или иной частоте для определённой полосы пропускания.

Опять повторюсь. По Вашему получается, что покупатель осциллографа, которому прибор нужен для начала освоения работы, допустим, цифровых устройств (контролёров например), должен сразу знать как изменится форма меандра при отсечении гармоник n-ого порядка. Он хочет рассматривать нормальный меандр в пределах полосы пропускания осциллографа не ломая голову над вопросом - "Этот сигнал действительно такой формы или это результат его "обработки" прибором?"
В случае если бы производитель указал в руководстве, что не гарантировано правильное отображение сигнала вида меандр (один из стандартных периодических сигналов) с частотой выше определённого значения, то пользователю не пришлось бы гадать в поисках источника искажения сигнала. Естественно в таких условиях опытный пользователь сам может оценить то, насколько форма сигнала на экране осциллографа соответствует реальному сигналу.
Речь идёт лишь об облегчении жизни начинающим пользователям. Те кто занимается электроникой профессионально и имеют большой опыт в этой области и без этого смогут во всём разобраться.
Моё личное мнение, если производитель укажет в руководстве на прибор о такой особенности его работы, я как потенциальный покупатель буду доверять ему больше, чем тем производителям которые не предоставляют более развёрнутую информацию. Это сказано с точки зрения начинающего радиолюбителя, мало знакомого со спецификой работы цифрового осциллографа.
Я не хочу заставить производителей разъжёвывать все аспекты работы с такими приборами (достаточно основных), просто высказал своё мнение по возможности более подробного разъяснения для новичка. Чтобы он потом не сожалел о том, что купленный им прибор не в полной мере оправдал его ожидания, пусть и по вине (недосмотру) его самого.

[koyodza]

По Вашему получается, что покупатель осциллографа ... должен сразу знать как изменится форма меандра при отсечении гармоник n-ого порядка.

Именно так. Осциллограф - это не колбаса и не носки, и его использование предполагает наличие некоторых знаний у пользователя. Начинающие пользователи не являются целевой аудиторией потребления данного продукта, поэтому их проблемы непонимания принципов работы это исключительно их собственные проблемы, и не нужно валить их на производителей.

[Sergeinn]

Осциллограф - это не колбаса и не носки, и его использование предполагает наличие некоторых знаний у пользователя.

Естественно, покупатель сам должен заранее озаботиться изучением того прибора который он планирует приобрести и использовать.

Начинающие пользователи не являются целевой аудиторией потребления данного продукта

С этим я не могу согласится. Профессионалы, с их требованиями к измерительной аппаратуре выбирают приборы другого, более высокого уровня. Прибор такого уровня более подходит для наиболее массового применения в любительской сфере.

поэтому их проблемы непонимания принципов работы это исключительно их собственные проблемы

Как раз в этом плане у производителей, по моему, не всё так плохо. Принципы управления и работы с прибором описаны вполне неплохо для понимания сути. Если у пользователя туго с пониманием работы какого либо прибора даже при наличии подробной инструкции, это естественно проблемы самого пользователя.

[igor48]

Да, конечно, Вы купили БП с номинальной мощностью 50 Вт и он сгорел при 45? Никто кроме пользователя не виноват Надо было подключать нагрузку не более 20 Вт, потому что так решил производитель, но ни где не указал этого потому как пользователь сам должен был догадаться об этом. Какой недалёкий умом пользователь При этом производитель (наверняка китайский) взял с пользователя деньги за БП мощностью 45 Вт (типа честных) по шильдику на БП. Опять пользователь виноват, надо было смотреть что покупаешь.

Вы так и не поняли суть. И китайцы тут не причем. Мораль в том, что 50 ватный трансформатор может отдать в нагрузку свои 50 Вт только при синусоидальном выходном токе. А если Вы на его базе изготовите блок питания постоянного тока, то максимально отдаваемая мощность очень сильно будет зависить от схемы выпрямителя и сглаживающего фильтра. Но тут надо делать расчеты. А это в лом. Пусть лучше производитель трансформатора приложит к нему толмут страниц эдак на 30 и предусмотрит там все возможные варианты, куда мы его захотим использовать. И подобных примеров - масса. А вообще радиотехника - не для домохозяек. На каждом шагу нужно думать, рассчитывать, анализировать, разбираться в заявленных параметрах. Иначе постоянно будет казаться, что производитель обманывает.

Да верно, также как то, что треугольник - это сумма чётных гармоник...

Очень спорно. Сигнал, который обычно подразумевается под названием "треугольник", вообще не содержит четных гармоник.

[Sergeinn]

Мораль в том, что 50 ватный трансформатор может отдать в нагрузку свои 50 Вт только при синусоидальном выходном токе.

Позвольте не согласиться с Вами. Импульсные трансформаторы лучше всего работают при питании прямоугольным током, даже при условии, что мощность такого трансформатора составляет те-же 50 Вт.

А если Вы на его базе изготовите блок питания постоянного тока, то максимально отдаваемая мощность очень сильно будет зависить от схемы выпрямителя и сглаживающего фильтра.

Ну, правильно, на корпусе блока питания производитель обычно указывает не максимальную выходную мощность этого блока питания, а мощность отдельного его элемента, в нашем случае трансформатора.

Пусть лучше производитель трансформатора приложит к нему толмут страниц эдак на 30 и предусмотрит там все возможные варианты, куда мы его захотим использовать.

Обычно указываются критичные параметры, например такие как максимально допустимый ток и напряжение на выходе. В особых случаях производитель может указывать уровень пульсаций напряжения на выходе, уровень нестабильности напряжения и тока и т.д., в зависимости от области применения БП для питания специфичных устройств требующих соответствия таких параметров от БП.
Куда мы можем использовать этот БП, да куда угодно в пределах его функционального назначения, лишь бы не превышать предельные параметры выходных характеристик БП. Соблюдение соответствия параметров источника питания и его потенциальной нагрузки лежит, естественно, целиком на пользователе.

На каждом шагу нужно думать, рассчитывать, анализировать, разбираться в заявленных параметрах.

Полностью согласен.

Очень спорно.

Это не ко мне. Постараюсь вспомнить название книги где были описаны методы формирования и преобразования гармонических сигналов сложной формы, и сообщу Вам, с автором книги можете дискуссию развивать. В книге в частности было описано, что для формирования прямоугольного вида сигнала необходимо минимум 5 нечётных гармоник, для треугольника (не "пилы") нужно не менее 5 чётных гармоник.

[koyodza]

Естественно, покупатель сам должен заранее озаботиться изучением того прибора который он планирует приобрести и использовать.
Профессионалы, с их требованиями к измерительной аппаратуре выбирают приборы другого, более высокого уровня. Прибор такого уровня более подходит для наиболее массового применения в любительской сфере.

Не имеет значения какой это осциллограф. Любой осциллограф будет искажать форму несинусоидального сигнала вверху полосы пропускания. Нет никаких других особенностей, которые могут иметь принципиальное значение в данном случае. Разве что реальная полоса пропускания отличается от заявленной.

[igor48]

Позвольте не согласиться с Вами. Импульсные трансформаторы лучше всего работают при питании прямоугольным током, даже при условии, что мощность такого трансформатора составляет те-же 50 Вт.

Понятие "габаритная мощность 50 Вт" обычно применяется к сетевым трансформаторам. В сети обычно синусоидальное напряжение. Про импульсные речь не шла. Для импульсных мощность, как минимум, зависит от частоты. Но и здесь все зависит от скважности импульса, схемы выпрямителя... Так что без определенных знаний и расчетов никак не обойтись.

Это не ко мне. Постараюсь вспомнить название книги где были описаны методы формирования и преобразования гармонических сигналов сложной формы, и сообщу Вам, с автором книги можете дискуссию развивать. В книге в частности было описано, что для формирования прямоугольного вида сигнала необходимо минимум 5 нечётных гармоник, для треугольника (не "пилы") нужно не менее 5 чётных гармоник.

Тема называется "Ряды Фурье". Изучается по математике на младших курсах технических ВУЗов. Развивать дискуссию с Вашим автором - это все равно, что спорить о таблице умножения. Но мне думается, что виноват не автор, а Вы что-то напутали. Посмотрите разложение некоторых востребованных функций.

analysis-and-fourier.gif

(10.54 КБ) 463 скачивания

Видно, что меандр и треугольник (не пила) содержат только нечетные гармоники. А пила (не треугольник) содержит как четные, так и нечетные гармоники. Вообще о наличии четных и нечетных гармоник можно судить визуально по форме симметрии сигнала. Если сомневаетесь в правильности катринки, то откройте любой справочник по высшей математике.
"Первые пять гармоник" весьма условно. Вам уже говорили, что иногда требуется и пятьдесят.

[62256]

Производитель мог бы просто указать на некоторые частотные ограничения приводящие к искажениям формы при отображении прибором стандартных периодических сигналов, например, как это сделано для генератора DG1022A.

генератор - он САМ эти сигналы выдает. Он - источник. Соответственно, производитель генератора про них рассказывает, про каждый из выдаваемых сигналов (вы их перечислили - три или четыре штуки).
А осциллограф - не выдает. Осциллограф - принимает. И производитель осциллографа описывает ограничения своего принимателя сигналов - это полоса пропускания. От и до. А какой из бесконечного множества сигналов в эту полосу поместится - должен решать хозяин этих сигналов. Это ж его сигналы, а не производителя осциллографа.

В случае если бы производитель указал в руководстве, что не гарантировано правильное отображение сигнала вида меандр (один из стандартных периодических сигналов) с частотой выше определённого значения, то пользователю не пришлось бы гадать в поисках источника искажения сигнала.

нет такой характеристики - "правильное отображение сигнала". Характеристика - это то, что можно измерить, выразить численно и сравнить с допуском.
У каждого - своё понимание "правильно", как же такое можно гарантировать? Применительно к меандру - кому-то "правильно" уже при полосе =5F, а кому-то чуть наклонный фронт (или выброс 1%) - уже неправильно, и ему не только подавай полосу 100F, но и луч сверхтонкий, и никаких геометрических искажений, и нулевые шумы.... Ах да, и всё это - под лупой!

[Sergeinn]

А какой из бесконечного множества сигналов в эту полосу поместится - должен решать хозяин этих сигналов. Это ж его сигналы, а не производителя осциллографа.

На какие параметры, при выборе осциллографа, должен ориентироваться хозяин сигналов? Один осциллограф при заявленной полосе пропускания имеет запас по частоте для отображения сложных сигналов, другой, при той-же полосе не имеет такого запаса или имеет но сильно ограниченный. Этот факт ни где не отражён для обоих приборов. Как в такой ситуации хозяин сигналов сможет сделать правильный выбор не имея возможности сравнить эти приборы вживую.

У каждого - своё понимание "правильно", как же такое можно гарантировать? Применительно к меандру - кому-то "правильно" уже при полосе =5F, а кому-то чуть наклонный фронт (или выброс 1%) - уже неправильно, и ему не только подавай полосу 100F, но и луч сверхтонкий, и никаких геометрических искажений, и нулевые шумы....

В этом плане, производитель ни как не полагается на мнения пользователя. Для этого есть нормируемые пределы допустимых отклонений формы тестового калибровочного сигнала. Если отображаемый тестовый сигнал калибратора не соответствует нормам по форме и временнЫм параметрам, прибор требует настройки (при наличии такой возможности). Если, в случае соответствия параметров заявленным, пользователя что то не утраивает, производитель всегда может сослаться на допусковые нормативы и послать недовольного пользователя лесом, потому как в этом случае производитель полностью прав. Если тесовый сигнал имеет отклонения от нормы, выявленные при поверке прибора с использованием заявленного тестового оборудования, это уже вина производителя как не обеспечившего соответствия реальных характеристик определённым нормам.

[Jurkin]

...вот затеяли диспут безтолковый - учите матчасть ! Осцилограф купить эт вам не игровая приставка! Лучший способ - это пощупать вживую и на реальных схемах. Все эти заявляемые параметры полюбому дают только общее представление о девайсе и никак не отражают всех нюансов той или иной модели.
Всё фигня Вот за что я люблю китайпром, так это за их дешёвку - что заставляет в свою очередь снижать цены и солидных производителей. Вот буквально вчера узнал, что Agilent с 1-го апреля(дату то выбрали ) запускает акцию снижения цен на опции к своим скопам: http://www.home.agilent.com/agilent/editorial.jspx?cc=AU&lc=eng&ckey=2430287&nid=-53827.3925750.00&id=2430287
Т.е. за $500 я к примеру смогу включить в своём скопе все закрытые опции!!! (цена некоторых отдельных опций теперь выше данной суммы). Конечно, уже имеется вариант и бесплатно активировать эти опции , правд не такой удобный как в случае с тем же Rigol но вполоне работоспособный. Но как говорится - всё равно приятно, когда производитель идёт на такие уступки

[62256]

На какие параметры, при выборе осциллографа, должен ориентироваться хозяин сигналов? Один осциллограф при заявленной полосе пропускания имеет запас по частоте для отображения сложных сигналов, другой, при той-же полосе не имеет такого запаса или имеет но сильно ограниченный. Этот факт ни где не отражён для обоих приборов.

такого факта нет. Осциллографы с одинаковой полосой - отображают сигналы приблизительно одинаково.
Нет такой характеристики: "запас по частоте". Никакой производитель не может документировать характеристику, которой не существует.

[Adagumer]

Интереса ради, с целью определения способности осциллографа правильно
отображать сигнал был поставлен эксперимент.
Осциллограф SDS1102CML со щупом PP510 в положении х10
Генератор Г5-60 со штатной нагрузкой.
С генератора подавались прямоугольные импульсы следующих величин.
1. период 10 мкс, длительность 1 мкс.




2. период 1 мкс, длительность 0,1 мкс.




3. период 0,1 мкс, длительность 0,01 мкс.




Хоть заявленная полоса у осциллографа и 100 МГц, но показывает
быстрые сигналы не очень корректно.

[koyodza]

Картинка вполне соответствует заявленной полосе.

[Adagumer]

Картинка вполне соответствует заявленной полосе.

Оно то да, но менталитет требует чтоб картинка на 100МГц, была такая-же как на 1кГц.

[Sergeinn]

Лучший способ - это пощупать вживую и на реальных схемах. Все эти заявляемые параметры полюбому дают только общее представление о девайсе и никак не отражают всех нюансов той или иной модели

Согласен с Вами полностью. Но, увы, не каждый продавец позволяет полноценно проверить прибор пред покупкой, разве что посмотреть сигнал со встроенного калибратора, что мало информативно для полноценного тестирования.

Хоть заявленная полоса у осциллографа и 100 МГц, но показывает быстрые сигналы не очень корректно.

Попробуйте подать на вход например меандр частотой от 30-40 МГц, и на экране осциллографа не останется ничего кроме нечто похожего на синус. В такой ситуации, на мой взгляд, есть два варианта:
Первый вариант, это действия (увы, абсолютно невыполнимые по ряду причин) со стороны производителя - уменьшить заявленный верхний потолок полосы пропускания (не физически, а документально), что позволит пользователю будет уверенным в том, что в пределах полосы пропускания он наблюдает на экране прибора именно тот сигнал который поступает на его вход. Все сигналы, частота которых превышает значение этой задокументированной полосы являются "обзорными", не подходящими для измерений (кроме чистого синуса).
Второй вариант, это когда пользователь сам определяет тот частотный диапазон сигналов в пределах которого он может довериться показаниям осциллографа, и работать с прибором с учётом этих факторов.
Естественно, что я, ввиду отсутствия выбора, пошёл по второму пути. Осциллограф ATTEN ADS1152 с полосой 150 МГц я покупал как раз с учётом вышесказанного (запаса по полосе пропускания).
Возможно, что в дорогих осциллографах ситуация другая и с этим у них всё в порядке. Это надо уточнять у приста, он наверняка имеет возможность потестить с пристрастием как дорогие, так и очень дорогие приборы.

[Прист]

Возможно, что в дорогих осциллографах ситуация другая и с этим у них всё в порядке. Это надо уточнять у приста, он наверняка имеет возможность потестить с пристрастием как дорогие, так и очень дорогие приборы.

возможность есть , времени заниматься ерундой нет
Jurkin , 62256, igor48 привели достаточно аргументов и примеров как выбирать осциллограф по полосе пропускания , форма сигнала и знания, как использовать осциллограф, лежит на пользователе. В руководство пользователя знания не впихнешь.
мы тестируем множество осциллографов по их параметрам и если вы хотите гарантированно получить осциллограф полезностью проверенный и соответствующий своим заявленным техническим характеристикам, то выбирайте осциллограф включенный в государственный реестр средств измерения РФ
и повторюсь еще раз - выбор осциллографа для измерения 5-й или 50-й гармоники лежит на пользователе

[Adagumer]

Попробуйте подать на вход например меандр частотой от 30-40 МГц, и на экране осциллографа не останется ничего кроме нечто похожего на синус.

Дык третий этап испытаний как раз это и показывает.

[S.W.P.]

Попробуйте подать на вход например меандр частотой от 30-40 МГц, и на экране осциллографа не останется ничего кроме нечто похожего на синус.

Дык третий этап испытаний как раз это и показывает.

Вы подали трапециидальные импульсы длительностью 10нс, следующие с частотой 10МГц. Осциллограф вполне отчетливо показывает импульсы с именно этой частотой 10МГц. Что касается собственно импульсов 10нс: если гугл не врет, Г5-60 гарантирует фронт и спад не более 10нс (т.е. там вообще уже на выходе генераторы м.б. треугольник, а не трапеция). Но похоже реально генератор работает пошустрее плюс НОРМАЛЬНАЯ для 100МГц-ового осциллографа переходная характеристика и имеем, то что имеем (вполне приличная картинка, позволяющая понять, что идут примерно 10нс импульсы примерно трапециидальной формы с частотой 10МГц - и это - МАКСИМУМ, что можно ожидать и требовать от осциллографа "с полосой пропускания 100МГЦ"). Кстати, для целого РЯДА задач этого будет ДОСТАТОЧНО (например, посмотреть логический сигнал (значение бит, а не форму сигналов!) на линии вплоть до 100...150 Мбод).
А менталитет надо приводить в соответствие с реальностью

[S.W.P.]

Для Прист-а, 62256 и др. По осциллограммам испытаний "1102" (на предыдущей странице этой темы) все же остался вопросик: лучше всего поглядеть на 3-ей картинке (частота 1МГЦ, импульсы 100нс, развертка 250нс/дел). Видно, что звон на полочках имеется не только после перепадов, но и перед ними (хотя он чуть поменьше, чем после перепадов). Вы обсуждали это в теме про Хантеки, но так и не договорились окончательно ("пугали" форумчан эффектом Гиббса, "цифровой химией" и т.п. терминами) . Я выбрал именно 3-ю картинку потому, что на ней видно, как звон, вызванный перепадом "в ноль", постепенно затухает (сотен наносекунд для этого достаточно), но перед перепадом "в единицу" снова на полочке видны колебания (более детально-на 4-ой картинке при развертке 5нс/дел). Это - нормально? (для ЦЗО или только для "не дорогих" ЦЗО?)
Заранее спасибо.