Корзина пуста

Статьи


Серия АКИП-4133А USB-осциллографы с полосой пропускания 5/16 ГГц

Cерии:  АКИП-4133А


Совсем недавно, при необходимости приобрести осциллограф с полосой пропускания 5 ГГц пользователь сталкивался с необходимостью значительных финансовых затрат. Серия осциллографов АКИП-4133А устанавливает новый стандарт соотношения цена/качество для USB осциллографов с полосой пропускания свыше 1 ГГц

Серия АКИП-4133А состоит из одно- и двухканальных приборов, с полосой пропускания 5 или 16 ГГц, синхронизацией во всем диапазоне частот, возможностями сбора, отображения, измерения и анализа сигналов сложных форм в диапазоне от пикосекунд до сотен секунд.

Эта серия осциллографов предназначена для инженеров, работающих как в исследовательских лабораториях, так и в производственных цехах, и которым, прежде всего, необходимы приборы для измерения и анализа широкополосных сигналов.

Будучи прямой альтернативой, традиционным настольным осциллографам, эти устройства являются портативными и компактными, а также более доступные по цене. Доступность и функциональность делают новую серию USB осциллографов АКИП-4133А предпочтительной для использования при обучении в специализированных технических, инженерных училищ и высших учебных заведениях. Набор функциональных возможностей, который был ранее доступен только в дорогих настольных лабораторных осциллографах, позволяет использовать АКИП-4133А в качестве мощного решения для исследований и разработок.

АКИП-4133/1А и АКИП-4133/2А
Рис. 1. АКИП-4133/1А и АКИП-4133/2А – полоса пропускания 5 ГГц, время нарастания 70 пс
АКИП-4133/3А и АКИП-4133/4А – полоса пропускания 16 ГГц, время нарастания 21,9 пс

Особенности серии:

  • Число каналов: 1, 2.
  • Полосы пропускания: 5 ГГц, 16 ГГц.
  • Самый низкий в отрасли, для USB осциллографов, уровень джиттера 1,5 пс.
  • 12-разрядное АЦП с частотой дискретизации 500 Мвыб/с на канал в реальном времени.
  • Самая высокая в отрасли, для USB осциллографов, эквивалентная частота дискретизации, до 5 Твыб/с.
  • Минимальный коэффициент развертки 10 пс/дел.
  • Возможность синхронизации сигнала в полной полосе пропускания (до 16 ГГц) для захвата и анализа сложных широкополосных сигналов.
  • Дополнительный вход: внешняя синхронизация с восстановлением тактовой частоты до 11,3 Гб/с.
  • Мощное и гибкое программное обеспечение, простой и интуитивно понятный пользовательский интерфейс со встроенной “OnLine” справкой и демонстрационными обучающими сигналами.
  • Дисплей с цветовой градацией сигнала, автоматические измерения, построение глазковых диаграмм, тест по маске, гистограммы, математические осциллограммы, встроенный 7-разрядный частотомер, функция БПФ для анализа спектра сигнала, автоматическое масштабирование, сохранение осциллограмм и профилей настроек.
  • Потребляемая мощность не более 15 или 22 Вт.
  • Масса, не более 370 или 790 грамм.
Программное обеспечение осциллографов АКИП-4133А для оптимального и быстрого измерения параметров глазковых диаграмм
Рис. 2. Программное обеспечение осциллографов АКИП-4133А для оптимального и быстрого измерения параметров глазковых диаграмм

Обзор ключевых спецификаций серии АКИП-4133А

Модель

АКИП-4133/1А

АКИП-4133/2А

АКИП-4133/3А

АКИП-4133/4А

Число каналов

1

2

1

2

Полоса пропускания

5 ГГц

16 ГГц

Коэф. отклонения

10 мВ/дел … 250 мВ/дел

Погрешность установки коэф. отклонения

±1,5 % от полной шкалы

Постоянное смещение

-1 В … +1 В

Входной импеданс

50 Ом

Коэф. развертки (реальное время)

10 нс/дел … 1000 с/дел

Коэф. Развертки (эквивалентная дискретизация)

50 пс/дел … 5 мкс/дел

10 пс/дел … 5 мкс/дел

Частота дискретизации реального времени

500 Мвыб/с (макс)

Частота эквивалентной дискретизации

5 Твыб/с (макс)

1 Твыб/с (макс)

Погрешность установки коэф. Развертки

± 35*10-6

Погрешность измерения временных интервалов

± (± 35*10-6 * измеренное значение + 0,1% * Котл*10 + 5 пс)

АЦП

12 бит

Длина памяти

250 кБ (макс)

Источник синхронизации

Внутренний, Внешний

Тип синхронизации

Непосредств.

Непосредств., Раздел.,

С восстан. тактовой

частоты

Непосредств.

Непосредств., Раздел.,

С восстан. тактовой

частоты,

С делителем частоты

Полоса пропускания непосредственного (прямого) запуска

3 ГГц

Полоса пропускания с делителем

Нет

6 ГГц

Нет

6 ГГц

Диапазон частот с делителем частоты

Нет

1 … 16 ГГц

Нет

1 … 16 ГГц

Диапазон частот с восстановлением тактовой частоты

Нет

6,5 Мвыб/с … 5 Гвыб/с

Нет

6,5 Мвыб/с …

11,3 Гвыб/с

Джиттер синхронизации (скз)

1,5 пс

USB осциллографы АКИП-4133А, относящиеся к классу дигитайзеров, построены на базе самого современного оборудования и предназначены для выполнения широкого спектра функций совместно с специально разработанным программным обеспечением. Созданные как одноплатный осциллограф, они управляются с компьютера через интерфейс USB. Плата сбора данных включает в себя сверхширокополосные следящие запоминающие усилители, 12-разрядные АЦП с частотой дискретизации 500 МВыб/с, высокоскоростную схему синхронизации с суб-пикосекундным разрешением по времени для точной синхронизации. Современный микропроцессор, ПЛИС (FPGA) и прецизионный генератор тактовой частоты обеспечивают гибкость схемы, высокую скорость сбора данных и эффективное взаимодействие с ПК.

Плата сбора данных USB осциллографа АКИП-4132/2А
Рис. 3. Плата сбора данных USB осциллографа АКИП-4132/2А

Полоса пропускания и переходные характеристики

USB осциллографы серии АКИП-4133А, в зависимости от модели, имеют один и два входных канала, полосу пропускания 5 ГГц или 16 ГГц, разрешение АЦП 12 бит, высокую скорость синхронизации и обработки данных для захвата, визуализации и измерения высокоскоростных широкополосных аналоговых и цифровых сигналов. Данная серия идеально подходит для захвата импульсных сигналов и переходных процессов с временем нарастания 70 пс или 22 пс, и тактовых сигналов или глазковых диаграмм с частотой 5 Гбит/с или 11,3 Гбит/с. Большинство приложение с высокой пропускной способностью представляют собой непрерывные повторяющиеся процессы, с заданной тактовой частотой, что позволяет выполнять их захват и анализ на эквивалентной развертке.

“Сердцем” каждого измерительного канала является широкополосный следящий запоминающий усилитель, который запоминает входной уровень аналогового сигнала в точку выборки с частотой дискретизации до 500 МГц. Входное сопротивление каналов (50 ± 1,5) Ом. Максимальное допустимое входное напряжение ± 2 В, динамический диапазон ± 1 В.

Частотная характеристика двенадцати каналов (шесть осциллографов), измеренная на АКИП-4133/4А
Рис. 4. Частотная характеристика двенадцати каналов (шесть осциллографов), измеренная на АКИП-4133/4А

Рис. 4 Частотная характеристика двенадцати каналов (шесть осциллографов), измеренная на АКИП-4133/4А

Выбираемое пользователем аппаратное ограничение полосы пропускания снижает уровень вертикального шума. Широкая полоса пропускания повышает качество измерений, за исключением тех случаев, когда необходимо ограничить уровень вертикального шума, из за широкой полосы пропускания. При необходимости выполнения измерений с низким уровнем шума, необходимо аппаратно ограничивать полосу пропускания, так как дополнительная ширина полосы пропускания приводит к захвату высокочастотного шума, как части содержимого высокочастотного сигнала.

Все четыре модели осциллографов обеспечивают два режима пропускной способности. Их переходные характеристики показаны на рисунках с 5 по 8.

Переходная характеристика на осциллографе АКИП-4132/4А, сигнал с генератора Keysight N2806A. Общее измеренное время спада составляет 23,71 пс, джиттер (скз) составляет 1,256 пс, отрицательный выброс превышает 5,495%.
Рис. 5. Переходная характеристика на осциллографе АКИП-4132/4А, сигнал с генератора Keysight N2806A. Общее измеренное время спада составляет 23,71 пс, джиттер (скз) составляет 1,256 пс, отрицательный выброс превышает 5,495%.
Сравнение переходных характеристик на осциллографе АКИП-4133/4А сделанных для двух разных полос пропускания. Левая осциллограмма отклик показывает время нарастания 35 пс, полученное в режиме полной полосы пропускания (16 ГГц), а правая осциллограмма показывает время нарастания 721 пс, полученное в режиме узкой полосы частот 450 МГц. Время нарастания сигнала на входе 25 пс.
Рис. 6. Сравнение переходных характеристик на осциллографе АКИП-4133/4А сделанных для двух разных полос пропускания. Левая осциллограмма отклик показывает время нарастания 35 пс, полученное в режиме полной полосы пропускания (16 ГГц), а правая осциллограмма показывает время нарастания 721 пс, полученное в режиме узкой полосы частот 450 МГц. Время нарастания сигнала на входе 25 пс.
Глазковая диаграмма 8 Гбит/с на осциллографе АКИП-4133/4А
Рис. 7. Глазковая диаграмма 8 Гбит/с на осциллографе АКИП-4133/4А
Переходная характеристика в полосе пропускания 5 ГГц, измеренное время нарастания менее 75 пс, входной сигнал с генератора Tektronix 1251 PPG (время нарастания 25 пс)
Рис. 8. Переходная характеристика в полосе пропускания 5 ГГц, измеренное время нарастания менее 75 пс, входной сигнал с генератора Tektronix 1251 PPG (время нарастания 25 пс)

В режиме полной полосы пропускания, уровень шума (скз) составляет менее 1,6 мВ (для полосы 5 ГГц) и 2,2 мВ (полосы 16 ГГц). при использовании ограничения полосы пропускания до 450 МГц, уровень шума снижается до 0,65 мВ. Это позволяет пользователю выполнять измерения с высокой чувствительностью. На рисунке 9, отображена глазковая диаграмма с частотой 800 Мбит/с, которая получена в режиме ограничения полосы пропускания, что обеспечивает лучшую переходную характеристику. Суженная полоса пропускания может так же использовать в качестве сглаживающего фильтра.

Диаграмма “открытого” глаза (800 Мбит/с), полученная в режиме узкой полосы пропускания, хорошая переходная характеристика
Рис. 9. Диаграмма “открытого” глаза (800 Мбит/с), полученная в режиме узкой полосы пропускания, хорошая переходная характеристика

Каналы вертикального отклонения и пробники

Обеспечивая разрешение по вертикали до 12 бит, осциллограф серии АКИП-4133А позволяет регулировать разрешение по вертикали от 10 мВ/дел до 250 мВ/дел. Полная шкала по вертикали составляет 8 делений и может быть масштабирована, для увеличения чувствительности до 100 раз. Погрешность измерения напряжения постоянного тока составляет ± 1,5%, диапазон регулировки постоянного смещения ± 1 В, что обеспечивает широкий входной динамический диапазон от -1 В до +1 В.

На рисунке 10 приведен сигнал импульсной формы с амплитудой 1,9 В. При времени нарастания 10 нс выброс на вершине составляет менее 1%.

Осциллограф имеет входной импеданс 50 Ом, входные коннекторы SMA типа и обеспечивает максимальный входной уровень сигнала ± 2 В (DC + ACпик).

Для подключения, рекомендуется использовать низкоомные высокопроизводительные пассивные пробники из семейства PicoConnect 900 со сверхмалой емкостью, которые предназначены для подключения к линиям передачи со скоростью передачи данных до 18 Гбит / с (9 ГГц). В серии PicoConnect 900 доступны два вида пробников: для широкополосных сигналов до 5 ГГц (10 Гбит/с) и гигабитные пробники для потоков данных, таких как USB 2, HDMI 1, Ethernet, PCIe и SATA до 9 ГГц (18 Гбит/с).

Импульсный сигнал с временем нарастания менее 10 нс, амплитудой 1,9 В и выбросом на вершине менее ± 1%
Рис. 10. Импульсный сигнал с временем нарастания менее 10 нс, амплитудой 1,9 В и выбросом на вершине менее ± 1%

Сбор данных и коэффициент развертки

Осциллографы серии АКИП-4133А могут работать в нескольких режимах сбора данных: режим дискретизации в реальном времени, режим эквивалентной дискретизации и режим регистратора (Roll).

Режим дискретизации реального времени обеспечивает достаточно высокую частоту дискретизации для захвата и отображения переходного, неповторяющегося сигнала в полосе пропускания 250 МГц. Согласно теореме выборки Найквиста, для точного захвата и отображения сигнала, частота дискретизации осциллографа должна как минимум вдвое превышать ширину полосы сигнала.

Несколько режимов сбора данных позволяют пользователю выбрать, как осциллограф захват точек выборки для формирования сигнала. В режиме реальной и эквивалентной развертки доступны измерения минимальных и максимальных значений, усреднение сигнала по нескольким разверткам, построение огибающей. Режим Peak Detect (Пиковый Детектор) доступен только в режиме реального времени, позволяет захватывать максимальные и минимальные точки выборки в заданном интервале выборки для построения осциллограммы. В режиме высокого разрешения все выборки, захваченные в течение установленного интервала сбора данных, усредняются для создания точки выборки с более высоким разрешением, при этом происходит уменьшение полосы пропускания. Данный режим работает только при дискретизации в реальном времени.

Диапазон установки коэффициента развертки играет важную роль при анализе различных сигналов. Режим дискретизации в реальном времени в осциллографах серии АКИП-4133А благодаря частоте дискретизации 500 МГц, позволяет устанавливать значение коэффициента развертки от 10 нс/дел до 1000 с/дел.

Измерение погрешности временных интервалов осциллографом АКИП-4133/4А.
Рис. 11. Измерение погрешности временных интервалов осциллографом АКИП-4133/4А.

Временной сдвиг 5,75 нс при задержке 1 мс, что эквивалентно погрешности 5,75 ppm.

Для анализа сигналов на частоте придельной или выше Найквиста, осциллограф можно переключить в режим дискретизации эквивалентного времени. Этот режим используется с периодическими сигналами, дающими устойчивый запуск. В эквивалентном режиме можно достичь максимальной эффективной частоты дискретизации 1 ТГц (для АКИП-4133/1А и АКИП-4133/3А) и 5 ТГц (для АКИП-4133/2А и АКИП-4133/4А). Выборки данных, регистрируются таким образом, что отстоят друг от друга на минимальное расстояние. Процесс регистрации выборок и определение временного интервала является случайным. Относительный интервал между моментами выборки АЦП и запускающим событием дает необходимую вариацию, измеряемую разверткой с разрешающей способностью 1 пс (для АКИП-4133/1А и АКИП-4133/3А) и 0,2 пс (для АКИП-4133/2А и АКИП-4133/4А). Эквивалентная дискретизация это оптимальный выбор для повторяющихся сигналов или для шаблона данных, когда необходимо построить глазковые диаграммы.

Растяжка

Благодаря большому объему памяти растяжка (масштабирование сигнала) позволяет одновременно просматривать и сравнивать до четырех увеличенных по вертикали и горизонтали участков сигнала. При этом можно перемещать любую из увеличенных зон как по вертикали, так и по горизонтали (рис. 12). Максимальный вертикальный масштаб составляет x100, а максимальный горизонтальный - x2048.

Шаблон данных со скоростью 50 Мбит/с захваченный при частоте дискретизации 500 МГц, коэффициент развертки 50 мкс/дел и глубина памяти 250 КБ (вверху). Благодаря горизонтальному масштабированию в 2000 раз есть возможность детального анализа осциллограммы с временной разверткой 25 нс/дел (внизу)
Рис. 12. Шаблон данных со скоростью 50 Мбит/с захваченный при частоте дискретизации 500 МГц, коэффициент развертки 50 мкс/дел и глубина памяти 250 КБ (вверху). Благодаря горизонтальному масштабированию в 2000 раз есть возможность детального анализа осциллограммы с временной разверткой 25 нс/дел (внизу)

Синхронизация

Так как осциллографы серии АКИП-4133А представляют собой комбинированный прибор, который может работать как в режиме реального времени, так и в режиме эквивалентной дискретизации, то существуют свои особенности в работе синхронизации.

Для полноценного функционирования схемы синхронизации осциллографа, для данной серии были разработаны быстрые логические микросхемы (IC), которые работают с тактовой частотой 10 ГГц и обеспечивают скорость нарастания по уровню порядка 4 В/с.

Благодаря использованию данных IC микросхем осциллограф обеспечивает стабильную синхронизацию как от внутренних источников (любой аналоговый канал) и так и от внешних, без делителя, в полосе до 3 ГГц. Входные высокоскоростные компараторы позволяют регулировать уровень запуска и обладают низким гистерезисом, обеспечивая чувствительность запуска в 50 мВ. Синхронизацию можно выполнять по любому фронту сигнала, а так же одновременно по двум фронтам (фронт и срез) для построения глазковых диаграмм.

Пример стабильной синхронизации АКИП-4133/1А сигнала синусоидальной формы частотой 2,5 ГГц со среднеквадратичным джиттером 1,62 пс с использованием внутреннего источника запуска
Рис. 13. Пример стабильной синхронизации АКИП-4133/1А сигнала синусоидальной формы частотой 2,5 ГГц со среднеквадратичным джиттером 1,62 пс с использованием внутреннего источника запуска

Для расширения диапазона частот синхронизации до 6 ГГц в серии АКИП-4133А предусмотрен режим делителя частоты. Этот режим особенно актуален для измерений в таких популярных диапазонах частот, как 3,25 ГГц и 5 ГГц.

Модель АКИП-4133/4А обеспечивает синхронизацию в полосе частот до 16 ГГц, при использовании режима синхронизации с внешним с делителем частоты (Ext. Prescaled). Делитель имеет программируемый коэффициент деления от 1 до 8, а также минимальный аддитивный фазовый шум, который помогает достичь низкого уровня джиттера схемы синхронизации (рис. 14).

Синхронизация сигнала синусоидальной формы частотой 16 ГГц осциллографом АКИП-4133А, джиттер синхронизации 1,37 пс
Рис. 14. Синхронизация сигнала синусоидальной формы частотой 16 ГГц осциллографом АКИП-4133А, джиттер синхронизации 1,37 пс

Отличительной особенностью всех моделей осциллографов серии АКИП-4133А является их способность синхронизировать по ультракоротким импульсам. Это важно как при захвате импульсных сигналов, так и при анализе быстрых шаблонов данных.

На рисунке 15 показано, как АКИП-4133/3А синхронизируется по короткому импульсу длительностью менее 81 пс. Такие импульсы являются самыми короткими в структуре данных со скоростью 12,5 Гбит/с.

Синхронизация сигнала импульсной формы осциллографом АКИП-4133/3А. Параметры сигнала: длительность импульса 81 пс, уровень 400 мВ, частота следования 781 МГц
Рис. 15. Синхронизация сигнала импульсной формы осциллографом АКИП-4133/3А. Параметры сигнала: длительность импульса 81 пс, уровень 400 мВ, частота следования 781 МГц

Восстановление тактовой частоты

Осциллографы серии АКИП-4133А обеспечивают синхронизацию сигнала с восстановлением тактовой частоты. Этот режим синхронизации необходим, когда нужно отобразить глазковую диаграмму на основе тактового сигнала, восстановленного из шаблона входных данных. АКИП-4133/2А позволяет восстанавливать тактовую частоту до 5 Гбит/с, а АКИП-4133/4А до 11,3 Гбит/с, тем самым обеспечивая перекрытие наиболее популярных тактовых частот стандартов передачи данных и телекоммуникаций.

На рисунке 16 показана глазковая диаграмма шаблона данных 8 Гбит/с, полученного с помощью синхронизации с восстановлением тактовой частоты.

Захвата сигнала 8 Гбт/с и отображение глазковой диаграммы осциллографом АКИП-4133/3А при использовании синхронизации с восстановлением тактовой частоты
Рис. 16. Захвата сигнала 8 Гбт/с и отображение глазковой диаграммы осциллографом АКИП-4133/3А при использовании синхронизации с восстановлением тактовой частоты

Параметры отображения

Параметры отображения включают в себя такие функции, как послесвечение, «градации серого» и «цветовой градиент», различные форматы отображения и параметры сетки, а также настройку цвета.

В режиме послесвечения осциллограф обновляет отображение вновь собранных сигналов в интервале от 0,1 до 20 с. В режиме «градации серого» (рис. 17) осциллограф использует пять различных степеней интенсивности одного и того же цвета.

Сигнал синусоидальной формы, частотой 16 ГГц в режиме «градации серого»
Рис. 17. Сигнал синусоидальной формы, частотой 16 ГГц в режиме «градации серого»

Разная интенсивность цвета зависит от количества накопленных выборок (частоты повторения события). Интенсивность накапливается между их возможными минимальным и максимальным значениями. Максимальные значения выборок автоматически получают самую высокую яркость, а минимальные значения выборок - самую низкую. Время обновления можно выбрать от 1 до 200 с.

В формате «цветового градиента» (рис. 18) отображение формируется накопленными точками разных цветов. Цвет указывает на плотность точек выборок на осциллограмме. Формат «цветовой градиент» полезен при работе с гистограммами, глазковыми диаграммами, масками, то есть в том случае, когда необходимы статистические измерения. Он также используется, когда необходимо получить как можно больше визуальной информации о сигнале. Время обновления здесь также можно выбрать от 1 до 200 с.

Сигнал синусоидальной формы, частотой 16 ГГц в режиме «цветовой градиент»
Рис. 18. Сигнал синусоидальной формы, частотой 16 ГГц в режиме «цветовой градиент»

Функция отображения определяет, сколько независимых координатных сеток можно использовать при отображении информации: одна, когда вся информация отображается на одной комбинированной сетке, две, когда вся информация отображается на двух идентичных сетках, или четыре, когда вся информация отображается на четырех идентичных сетках. Причем любой из сигналов можно перенести на любой из экранов (рис. 19).

Режим отображения с четырьмя координатными сетками
Рис. 19. Режим отображения с четырьмя координатными сетками

Для фазовых измерений используется формат отображения XY. В формате XY, по горизонтальной оси отображается уровень напряжения одного источника сигнала, а по вертикальной оси отображается уровень напряжения другого источника сигнала. Так же имеется возможность выбора одновременного отображения в форматах XY и YT на одном экране. В данном случае, формат YT расположен вверху экрана, а формат XY - внизу.

Формат XY используется для сравнения частот и / или разностей фаз между двумя сигналами, а также для отображения взаимной зависимости двух величин, например, тока от напряжения или напряжения от частоты.

Маркеры

Маркеры представляют собой вертикальные или горизонтальные линии, перемещаемые по экрану, а также пересечение этих линий с сигналами. Поскольку маркер можно установить в любой точке экрана, то он позволяет производить индивидуальные измерения параметров осциллограммы.

Координаты маркера отображаются на основе вертикальной и горизонтальной шкалы. Маркерные измерения являются более точными, чем визуальные измерения по координатной сетке. Два Y-маркера измеряют абсолютное значение по вертикали (напряжение) и разность значений. Два X-маркера измеряют абсолютное значение по горизонтали (время), разницу значений, а также ее эквивалентную частоту.

Измерение выброса на вершине импульса амплитудой 1 В с помощью Y-маркеров (1,27% пиковой амплитуды)
Рис. 20. Измерение выброса на вершине импульса амплитудой 1 В с помощью Y-маркеров (1,27% пиковой амплитуды)

Независимо от того, измеряете ли вы напряжение, время или частоту, набор маркеров X и Y поддерживает точное измерение, определяемое пользователем. Наилучшее разрешение при маркерных измерениях следующее: напряжение - 80 мкВ, время - 0,1 пс.

В зависимости от режима отображения маркеры позволяют измерять фазу в градусах и процентах, а также соотношение в децибелах.

Автоматические измерения

Осциллографы сери АКИП-4133А обеспечивают широкий спектр автоматических измерений. Поддерживается более 50 типов автоматических измерений параметров осциллограммы. Они разделены на четыре категории: амплитудные, временные, межканальные и спектральные измерения. Каждое измерение может быть выполнено для сигналов в реальном времени, сохраненных сигналов или математических функций.

На экране одновременно может отображаться до десяти отдельных измерений
Рис. 21. На экране одновременно может отображаться до десяти отдельных измерений

До 10 измерений с постоянно обновляемыми статистическими данными могут отображаться на экране (рис. 22). При статистических измерениях осциллограф измеряет минимальное, максимальное, среднее и текущее значения, а также стандартное отклонение.

Пример вкладки с результатами десяти измерений с полной статистикой
Рис. 22. Пример вкладки с результатами десяти измерений с полной статистикой

Измерения амплитуды включают 17 параметров, таких как максимум, минимум, верхнее значение, основание, пик-пик, амплитуда, середина, среднее значение, среднее значение цикла, среднеквадратичное значение и т. д.

Измерение временных параметров включают 18 видов, таких как период, частота, длительность положительного или отрицательного импульса, время нарастания или спада, скважность и т. д.

Межканальные измерения - это измерения двух сигналов. К ним относятся задержка, фаза и усиление.

Спектральные измерения выполняются с помощью БПФ и включают величину и дельта-амплитуду БПФ, общее гармоническое искажение, частоту БПФ и дельта-частоту.

Все алгоритмы измерения основаны на нескольких вспомогательных параметрах, таких как верхний и базовый вертикальные уровни, пороговые значения.

Пороговые значения используются при измерении времени нарастания и спада или длительности импульса, они могут быть установлены в процентах от амплитуды, единицах вертикальной шкалы или в делениях. Стандартные пороговые значений: 10% -50% -90% и 20% -50% -80%. Измерения могут быть ограничены зоной, определяемой произвольными горизонтальными маркерами, внутри которых выполняются измерения.

Гистограмма

Гистограмма - это статистическое представление сигнала или результатов его измерения. Осциллографы серии АКИП-4133А используют два типа гистограмм - вертикальную и горизонтальную. Вы можете включить гистограмму для сигналов в реальном времени, сохраненных сигналов или математических функций. Отображение уровня цвета обычно используется с гистограммой на осциллограмме для добавления статистического представления.

Вертикальная гистограмма - это вероятностное распределение данных, собранных о сигнале, вдоль вертикальной оси в пределах заданного окна гистограммы. Информация, собранная такой гистограммой, используется при статистическом анализе источника сигнала. Вертикальная гистограмма - наиболее приемлемый способ измерения шумовых характеристик сигналов (рис. 23).

Вертикальная гистограмма сигнала синусоидальной формы частотой 2,5 ГГц, измерение амплитуды 609,38 мВ (значение - Макс-Макс)
Рис. 23. Вертикальная гистограмма сигнала синусоидальной формы частотой 2,5 ГГц, измерение амплитуды 609,38 мВ (значение - Макс-Макс)

Горизонтальная гистограмма чаще всего используется для измерения и характеристики временного джиттера отображаемых сигналов (рис. 24).

Горизонтальная гистограмма, измерение среднеквадратичного джиттера 1,64 пс сигнала синусоидальной формы частотой 5 ГГц (значение - стандартное отклонение)
Рис. 24. Горизонтальная гистограмма, измерение среднеквадратичного джиттера 1,64 пс сигнала синусоидальной формы частотой 5 ГГц (значение - стандартное отклонение)

Глазковая Диаграмма

Глазковая диаграмма - это эффективный графический метод оценки качества цифрового сигнала. Результаты его измерений представляют собой интегральные характеристики, которые описывают качество канала данных и его способность воспроизводить формы сигналов в неискаженной форме. Глазковая диаграмма помогает визуализировать целостность сигнала.

Известно соотношение между требуемой полосой пропускания осциллографа и максимальной скоростью передачи данных. Для получения третьей гармоники потока данных это соотношение составляет 1,8, а для пятой гармоники уже 3.

Следуя этим соотношениям, осциллографы серии АКИП-4133А с полосой пропускания 16 ГГц позволяют получить до третей гармоники цифрового сигнала со скоростью 8,8 Гбит/с и до пятой гармоники сигнала со скоростью 5,3 Гбит/с.

Регистрация и измерения параметров глазковой диаграммы NRZ 11,3 Гбит/с осциллографом АКИП-4133/4А
Рис. 25. Регистрация и измерения параметров глазковой диаграммы NRZ 11,3 Гбит/с осциллографом АКИП-4133/4А

Как правило, глазковые диаграммы представляют собой многоуровневые сигналы. Осциллографы серии АКИП-4133А измеряют двухуровневые глазковые диаграммы, такие как NRZ («без возвращения к нулю») или RZ («с возвращением к нулю»).

Глазковую диаграмму высокого качества на экране можно получить двумя способами.

Первый метод доступен, когда на вход канала подается шаблон данных измерения, и он также выбирается в качестве источника синхронизации. В качестве режима синхронизации необходимо выбрать «Clock recovery» (восстановление тактовой частоты).

При использовании этого метода диапазон скорости передачи данных достигает 11,3 Гбит/с для АКИП-4133/4А и 5 Гбит/с для АКИП-4133/2А.

Второй способ заключается в том, что шаблон данных измерения подается на вход канала, а тактовый сигнал, используемый в качестве источника запуска, подается на другой канал или на вход любого внешнего входа синхронизации.

В этом случае, можно достичь скорости передачи данных до 16 Гбит/с для АКИП-4133/4А, 6 Гбит/с для АКИП-4133/2А и 3 Гбит/с для АКИП-4133/1Ао и АКИП-4133/3А.

Чтобы сделать правильные измерения, глазковая диаграмма автоматически масштабируется так, что ее размер по вертикали составляет четыре деления, а размер по горизонтали - шесть делений (рис. 26).

Если после автомасштабирования глаз полностью открыт и принимает форму, близкую к прямоугольной - канал передачи сигнала идеален. Когда уровень шума и джиттера увеличивается, время нарастания и спада становится больше, другие виды искажений становятся более заметными, «глаз» закрывается. При полностью закрытом глазу различение фрагментов шаблона становится затруднительным.

Раскрытая глазковая диаграмма 2,5 Гбит/с, полученная с помощью АКИП-4133/1А
Рис. 26. Раскрытая глазковая диаграмма 2,5 Гбит/с, полученная с помощью АКИП-4133/1А

Измерения глазковой диаграммы включают такие параметры, как высота глаза, ширина глаза, среднеквадратичное значение джиттера, процент пересечения, коэффициент добротности и искажение скважности. Всего в осциллографах серии АКИП-4133А имеется возможность измерять 27 вертикальных и 15 горизонтальных параметров глазковой диаграммы NRZ, десять из них могут быть измерены одновременно.

Для глазковой диаграммы RZ доступно измерение 26 вертикальных и 17 горизонтальных параметров.

Тест по маске

Тест по маске используется, когда необходимо контролировать форму измеряемого сигнала и может использоваться для анализа глазковых диаграмм и поиска аномалий в сигнале.

Тест по маске широко применяется на производстве, при контроле качества, а также при проверке на соответствие требованиям стандартов. Данный тест будет полезен, когда необходимо проверить стабильность электронных компонентов и систем.

Тест по маске работает как допусковый контроль – результат теста может быть Годен или Не Годен.

Маска представляет собой несколько геометрических полигонов, которые обозначают допустимые области экрана, на которые не должна попадать форма тестового сигнала. В программном обеспечении используются три типа масок – по стандарту, автоматическая и произвольная.

Форма стандартных масок зависит от типа стандарта и скорости его передачи. Осциллографы позволят анализировать сигналы по маскам следующих международных стандартов - SONET / SDH, Ethernet, RapidIO, G.984.2, Fibre Channel, ITU G.703, PCI Express, ANSI T1.102, InfiniBand, Serial ATA и XAUI. Форма стандартных масок обычно четырехугольная или шестиугольная. Есть варианты редактирования масок по стандарту (рис. 27).

В зависимости от полосы пропускания осциллографы серии АКИП-4133А поддерживают до 161 типа стандартов масок.

Принцип теста маски состоит в том, чтобы определить, попадает ли форма сигнала в границы маску, либо их нарушает. Такое попадание или не попадание обнаруживает превышение заданных пределов. При нарушении границ маски часть осциллограммы меняет на красный цвет сигнализируя об ошибке в форме сигнала.

Тест по маске осциллографом АКИП-4133/1А – стандарт SONET/SDH со скоростью 2,5 Гбит/с
Рис. 27. Тест по маске осциллографом АКИП-4133/1А – стандарт SONET/SDH со скоростью 2,5 Гбит/с

Второй тип, часто используемой маски это автоматическая маска. Автоматическая маска создается в соответствии с формой тестируемого сигнала путем добавления к ней определенных предустановленных допусков по вертикали и горизонтали.

Пример автоматической маски созданной для сигнала импульсной формы длительностью 80 пс
Рис. 28. Пример автоматической маски созданной для сигнала импульсной формы длительностью 80 пс

На рисунке 28 показан пример автоматической маска, построенной для короткого импульса длительностью 80 пс. Маска состоит из двух полигонов, которые плавно повторяют форму осциллограммы с обеих сторон. Полученные точки на импульсе, выходящие за пределы допусков, отмечены красным. В данном примере, предел горизонтальных значений допуска составляет ± 5 пс.

Последний тип маски - это маска произвольного типа. Данный вид маски полностью создается пользователем по произвольной форме. Максимальное число полигонов шаблонов может достигать восьми, а их форму можно свободно редактировать и сохранять.

Математические функции

На основе данных о захваченной осциллограмме программное обеспечение позволяет одновременно вычислять до четырех математических функций. Любая математическая функция может быть выбрана в качестве оператора для одного или двух операндов (источников). Например, инверсия - это функция с одним операндом, а сложение - с двумя операндами. В качестве операнда можно выбрать текущие формы сигналов, сохраненные формы сигналов или другие математические функции.

В осциллографах серии АКИП-4133А используются несколько категорий математических функций. Это арифметические (12 функций), алгебраические (14 функций), тригонометрические (12 функций), спектральные (6 функций), логические (7 функций) и т.д. Также возможно использование редактора формул.

К арифметическим функциям относятся такие функции, как сложение, вычитание, умножение, деление, абсолютное значение, инверсия, полусумма, масштабирование и т. д. (Рис. 29).

Пример арифметических функций (сверху вниз): а) канал 1, б) канал 2, в) сумма, канал 1 + канал 2, г) умножение канал 1 x канал 2
Рис. 29. Пример арифметических функций (сверху вниз): а) канал 1, б) канал 2, в) сумма, канал 1 + канал 2, г) умножение канал 1 x канал 2

Алгебраические функции включают такие функции, как показатель степени по основанию e, 10 или по произвольному основанию, логарифм, дифференцирование, интегрирование, квадрат, куб, квадратный корень и т. д. (Рис. 30).

Тригонометрические функции включают такие функции, как синус, косинус, тангенс, котангенс, арксинус, арккосинус, арктангенс, арктангенс, гиперболический тангенс и гиперболический котангенс.

Пример алгебраических функций (сверху вниз): а) канал 1 (цифровые данные), б) канал 2 (синхросигнал), в) интеграл канала 1, г) дифференциал канала 1
Рис. 30. Пример алгебраических функций (сверху вниз): а) канал 1 (цифровые данные), б) канал 2 (синхросигнал), в) интеграл канала 1, г) дифференциал канала 1

БПФ включает в себя уровень и фазу БПФ, действительную и мнимую части, а также обратное БПФ (рис. 31).

Чтобы компенсировать внутренние ограничения БПФ, пользователь можем использовать различные окна БПФ. Тип окна определяет полосу пропускания и наклон соответствующего математического фильтра. Осциллограф поддерживает шесть типов окон БПФ. Прямоугольное окно БПФ не изменяет данные сигнала, полученные во временной области. Другие пять окон БПФ имеют другие характеристики фильтра во временной области. Это окно Хэмминга, окно Ханнинга, плоское окно, окно Блэкмана-Харриса и окно Кайзера-Бесселя.

Быстрое преобразование Фурье осциллографом АКИП-4133/3А сигнала с частотой 1 ГГц и шириной импульса 100 пс. Первая измеренная гармоника БПФ составляет 1 ГГц при уровне -19,21 дБВ
Рис. 31. Быстрое преобразование Фурье осциллографом АКИП-4133/3А сигнала с частотой 1 ГГц и шириной импульса 100 пс. Первая измеренная гармоника БПФ составляет 1 ГГц при уровне -19,21 дБВ

К логическим функциям относятся такие функции, как И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, исключающее ИЛИ, исключающее ИЛИ-НЕ, а также НЕ.

При дискретизации в реальном времени, когда соотношение между частотой дискретизации и входной частотой может значительно уменьшиться, возникают искажения наложения спектров. Чтобы избежать таких искажений, в осциллографах предусмотрены функции линейной интерполяции или интерполяции Sin(x)/x. Функция интерполяции Sin(x)/x эффективно восстанавливает форму входного сигнала.

В осциллографах серии АКИП-4133А имеется возможность использования функции тренда как математической функции, которая показывает характер изменения параметра сигнала во времени. По вертикальной оси отображается значение выбранного параметра, а по горизонтальной оси отображается период сигнала, для которого этот параметр был рассчитан.

Тренд периода, измерение нелинейности временной развертки осциллографа с сигналом синусоидальной формы с частотой 10 ГГц (период 100 пс). Максимальный тренд периода = 102,3 пс. Минимальный тренд периода = 98,98 пс
Рис. 32. Тренд периода, измерение нелинейности временной развертки осциллографа с сигналом синусоидальной формы с частотой 10 ГГц (период 100 пс). Максимальный тренд периода = 102,3 пс. Минимальный тренд периода = 98,98 пс

Частотомер

Встроенный частотомер показывает частоту (или период) сигнала в любое время, независимо от настроек измерения и временной развертки, с разрешением 7 разрядов. Для АКИП-4133/4А максимальная частота составляет 16 ГГц.

Результаты измерений частотомера
Рис. 33. Результаты измерений частотомера

Подключение к ПК

Встроенные USB интерфейсы упрощают подключение к ПК для всех моделей осциллографов серии АКИП-4133А. Для обеспечения надежного подключения вам понадобится USB-кабель и внешний адаптер питания AC/DC (через USB-соединение питание не используется). USB кабель и адаптер питания входят в стандартный комплект поставки.

Программное обеспечение Femto 4 имеет удобный пользовательский интерфейс, который позволяет легко контролировать, визуализировать, измерять и анализировать формы сигналов, полученные с помощью осциллографов серии АКИП-4133А.

Портативность

Модели осциллографов АКИП-4133/1А и АКИП-4133/3А с USB-интерфейсом весят не более 370 г и имеют очень скромные габаритные размеры. Поэтому их можно легко взять с собой куда угодно. Вы можете просто положить его в карман куртки или в небольшой портфель.

Модели USB-осциллографов АКИП-4133/2А и АКИП-4133/4А имеют не много большие габариты, но при этом обеспечивают производительность и набор функций, на уровне настольных лабораторных осциллографов. Полоса пропускания 16 ГГц, среднеквадратичный джиттер менее 2 пс, поддержка синхронизации с восстановлением таковой частоты и все это в портативном корпусе массой не более 790 г.

Комплект поставки

В комплект поставки осциллографа серии АКИП-4133А входят следующие элементы:

  • Широкополосный USB-осциллограф USB (указывается конкретная модель).
  • Программное обеспечение Femto 4 (поставляется на USB-накопителе).
  • Краткое руководство (поставляется на USB-накопителе)
  • Источник питания 12 В постоянного тока.
  • Прецизионный кабель SMA-SMA 80 см, 2 шт.
  • USB-кабель 1,8 м.
  • Ключ SMA / PC3,5 / 2,92.


Автор:  Коллектив АО «ПриСТ»
Дата публикации:  06.10.2020

Возврат к списку



У нас представлены товары лучших производителей

ПРИСТ предлагает оптимальные решения измерительных задач.

У нас вы можете купить осциллограф, источник питания, генератор сигналов, анализатор спектра, калибратор, мультиметр, токовые клещи, поверить средства измерения или откалибровать их. Также мы поставляем паяльно-ремонтное оборудование, антистатический инструмент, промышленную мебель. Мы имеем прямые контракты с крупнейшими мировыми производителями измерительного оборудования, благодаря этому можем подобрать то оборудование, которое решит Ваши задачи. Имея большой опыт, мы можем рекомендовать продукцию следующих торговых марок:


Внимание! Отсутствие ошибок и опечаток не гарантируется. В технические характеристики средств измерений неутвержденного типа производителем могут быть внесены изменения без предварительного уведомления. Соответствие важных параметров требует уточнения. Полные технические характеристики предоставляются по отдельному запросу. Нашли ошибку? Выделите мышкой и нажмите Ctrl+Enter.

Войти в личный кабинет

Заказать обратный звонок

Обратите внимание, все поля - обязательны для заполнения.
Обновить

Обратная связь

Обратите внимание, все поля - обязательны для заполнения.
Обновить