АКИП-4108 - цифровой осциллограф на базе ПК и возможности его программного обеспечения Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Дмитрий СЕРКОВ

info@prist.ru

А КИП-4108 (рис. 1), АКИП-4108/1, АКИП-4108/2 представляют собой 2-канальные цифровые запоминающие осциллографы реального времени под управлением ПК с полосой пропускания 50, 100 и 200 МГц соответственно. Данные полосы пропускания встречаются в разнообразных технических приложениях, они востребованы разработчиками электротехнического оборудования и РЭА. Осциллографы выполнены на базе 8-битного АЦП с частотой дискретизации 50/100/200 МГц, что в сочетании с большим объемом памяти на канал — 128 К (4108), 256 К (4108/1), 512 К (4108/2) — делает его оптимальным инструментом для измерений и испытаний.

Кроме двух входных каналов, осциллографы имеют третий разъем BNC, который совмещает две различные функции: вход внешней синхронизации (“Ей”) и, при необходимости, — выход встроенного генератора. В АКИП-4108 генератор выдает только фиксированный сигнал в виде меандра с частотой 1 кГц (калибратор). В старших моделях АКИП-4108/1 и АКИП-4108/2 внутренний функцио-

Рис. 1. Внешний вид осциллографа АКИП-4ЮЗ

АКИП-4108 — цифровой осциллограф на базе ПК

и возможности его программного обеспечения

В статье рассмотрены технические характеристики и особенности USB-осциллографа АКИП-4108, который совмещает четыре функциональных типа приборов: цифровой запоминающий осциллограф, анализатор спектра, генератор сигналов и самописец. Приведен краткий обзор и описание новшеств ПО АКИП для USB-осциллографов АКИП. Удобство в использовании, портативность и отличные технические возможности прибора делают его оптимальным выбором для специалистов.

нальный генератор может выдавать выходной сигнал различных форм: синус, меандр, треугольник с регулируемой частотой до 1 МГц (разрешение — 1 Гц). Несмотря на высокий уровень технических возможностей и характеристик аппаратной части, осциллографы представляют собой компактные (100x135x45 мм) и легкие приборы (210 г). Подробные спецификации приведены в таблице.

Важное достоинство новинок — полностью русифицированный внутренний интерфейс. Меню и все контекстные информационные сообщения ПО отображаются на русском языке. Возможности и ресурсы локализованного программного обеспечения являются одним из главных преимуществ осциллографов АКИП 4108-й серии. Благодаря гибкому и удобному структури-

Таблица. Технические характеристики

Характеристики Параметры АКИП-4108 АКИП-4108/1 АКИП-4108/2

Число входных каналов 2 2 2

Полоса пропускания (-3 дБ) G-5G МГц G-1GG МГц G-2GG МГц

Канал Коэффициент отклонения (К0Ткл) 1GG мВ/дел.. .. 4 В/дел (шаг 1-2-5), плавная регулировка |

вертикального Погрешность установки КоЖЛ | ±3% |

отклонения Время нарастания <1 нс | <3,5 нс | <1,15 нс |

Входное сопротивление 1 МОм (±2%)/(2G ±3) пФ

Максимальное входное напряжение 2G В (скв)

Канал Коэффициент развертки (Кразв) 5 нс (5G с/дел) | 2 нс (5G с/дел) | 1 нс (5G с/дел) |

горизонтального Погрешность установки Кразв ±0,005%

отклонения Режимы работы Основной, окно, ZOOM-окна, Х^

Источники синхросигнала Канал А или канал В, внешняя синхронизация

Синхронизация Условия запуска развертки Фронт (нарастающий или спадающий)

Режим запуска Автоколебательный, ждущий, однократный, без синхронизации, с сохранением профиля

Разрешение по вертикали З бит (12 бит в режиме увеличения разрешения (ERES)) 1

Аналого-цифровое преобразование Максимальная частота дискретизации (однократный сигнал) 5G МГц 1GG МГц 2GG МГц (при объединении)

Эквивалентная частота дискретизации 2,5 ГГц 5 ГГц 1G ГГц

Режимы сбора данных Выборка, усреднение, послесвечение

Сохранение данных Файлы форматов: CSV, TXT, BMP,GIF, PNG, MATLAB (MAT)

Курсорные измерения Функции DU; AT; 1/AT

Автоматические По вертикали Пик - пик, амплитуда, максимальное, минимальное, «высокий» уровень, «низкий» уровень, среднее, среднеквадратическое, выбросы на вершине и в паузе

измерения По горизонтали Частота, период, время нарастания и спада, ± ширина импульса, ± скважность, задержка

Диапазон входных частот | G-25 МГц | G-5G МГц | G-1GG МГц |

Анализатор спектра Индикация спектрограммы Амплитуда, удержание пика, среднее значение

Тип окна наблюдения Прямоугольное, треугольное, гауссовское, Блэкмана, фон Хана, Хэмминга, с плоской вершиной, Блэкмана-Харриса

Диапазон частот - | 1 Гц. 1 МГц |

Максимальное разрешение - 1 Гц

Генератор сигналов Погрешность установки частоты - ±G,GG5%

Выходной уровень 2 Фиксированная амплитуда 5 В — меандр, 1 В — синус и треугольник на нагрузке 6GG Ом

Общие данные Интерфейс USB 2.G (совместимый с USB 1. 1) 1

Источник питания От ПК по шине USB (потребляемый ток 5GG мА) |

рованному интерфейсу освоение программы и прибора происходит весьма быстро.

Программно-аппаратная реализация обеспечивает: 10 видов автоматических измерений входного сигнала, курсорные измерения параметров (AU; AT; 1/AT), режим цифрового регистратора (1000 кадров) с удобным окном навигации, режим сбора данных с накоплением («Послесвечение» — рис. 2), математическую обработку (5 функций) с возможностью создания собственных функций, режим декодирования последовательных данных (CAN Bus), тестирование сигнала по маске, режим XY.

При захвате, обработке и анализе сигналов высокую роль играет объем буферной памяти. Очевидно, что чем больше его размер, тем больше осциллограф может собирать данных без снижения частоты дискретизации и, следовательно, достоверности визуализации. Большинство осциллографов в той же ценовой категории обладают памятью не более 32К. В АКИП-4108/1 объем буферной памяти составляет 256 тысяч выборок (отсчетов). Осциллограф АКИП-4108/2 с максимальной памятью 1М (в одноканальном режиме) позволяет захватить по меньшей мере в 30 раз больше данных. Кроме того, программное обеспечение позволяет увеличить интересующий участок (цифровая растяжка) до 2000 раз, что дает возможность исследовать захваченный сигнал во всех деталях.

Во многих случаях для исследований и разработки генератор сигналов является неотъемлемой частью испытательной схемы или активным элементом тестирования устройств. С помощью штатного ПО в АКИП-4108/1 и АКИП-4108/2 производится управление настройками встроенного генератора: выдача стандартных форм сигналов (синус в диапазоне частот 1 Гц.. .1 МГц, меандр и треугольник в диапазоне 100 Гц.. .1 МГц), к выходным сигналам может быть применена функция свипирования (качание частоты). Закон качания частоты определяется пользователем:

нарастание, убывание, прямой/обратный ход (нарастание/убывание или убывание/нарастание). Режимы запуска качания: однократный ход или непрерывный цикл.

Активированная функция генератора сви-пирования (ГКЧ) одновременно с переключением АКИП-4108 в режим анализа спектра и включенной функцией удержания пика позволяет быстро проанализировать частотную характеристику различных фильтров и усилителей.

Для подавления шумов в меню программного обеспечения можно включить фильтрацию нижних частот. Эта функция полезна при анализе зашумленных сигналов. После включения фильтра исчезают высокочастотные шумы, а форма сигнала остается неизменной (рис. 3).

Рис. 3. Осциллограмма сигнала

(слева фильтрация отключена, справа — включена)

Обновленная версия ПО версии 6.3.55 предоставляет интересные возможности для измерений и тестирования сигналов.

1. Декодирование последовательных данных. USB-осциллографы АКИП-4108 способны декодировать данные, полученные с шины CAN Bus. В отличие от обычных анализаторов шин, осциллографы АКИП позволяют увидеть электрические сигналы с высоким разрешением и одновременным отображением данных (рис. 4). Декодированные данные отображаются в окне осциллографа, и для их анализа нет необходимости открывать новое окно.

2. Тест по маске. Это специальная функция, с помощью которой можно определить выход осциллограммы или спектра за пределы специальной зоны, которая задается пользователем. ПО обеспечивает автоматическое построение масок, отслеживая захваченный сигнал, либо формирование маски вручную. Тест по маске (рис. 5) удобен для визуального наблюдения периодических ошибок и глитчей во время отладки, для поиска дефектных блоков в процессе тестирования готовой продукции.

3. Навигационное окно буфера. Буфер ПО в новой прошивке позволяет сохранять до 10 000 осциллограмм, с учетом доступной памяти осциллографа и установлен-

Рис. 4. Режим «Декодирование CAN-данных»

ного значения Кразв. При помощи навигационного окна буфера, которое визуально отображает все собранные осциллограммы в виде последовательной цепочки кадров, можно перебрать собранные осциллограммы и быстро найти необходимый участок на форме сигнала. Навигационное окно имеет три уровня масштабирования при визуализации сигнала: большой, средний, малый.

Режим самописца

Отдельное штатно поставляемое программное обеспечение PicoLog превращает осциллограф в автоматический регистратор данных (самописец). К функции наблюдения и анализа сигналов, таким образом, добавляется регистрация данных на управляющий ПК. ПО PicoLog [1] обеспечивает сбор и регистрацию событий во временном интервале от нескольких наносекунд до нескольких дней. Минимальное время между отсчетами составляет 1 мс при сохранении данных на внешнем ПК либо 5 нс при сохранении во внутреннюю память прибора.

С недавнего времени увеличен гарантийный срок эксплуатации ШВ-осциллографов АКИП, который теперь составляет 5 лет. В комплект поставки осциллографа входят (рис. 6): пробники х1/х10 (2 шт.), кабель ШВ, адаптер питания ~220 В (4108/1 и 4108/2), руководство по эксплуатации, CD-диск с ПО,

Рис. 6. Состав комплекта поставки

удобный пластиковый кейс для транспортировки и хранения принадлежностей.

Осциллографы серии АКИП-4108 в своей ценовой категории обеспечивают непревзойденную производительность, компактность и могут эффективно заменить традиционные лабораторные осциллографы по критерию «цена/производительность». Широкий перечень технических возможностей, функциональных режимов и пользовательских настроек позволяет использовать новинки для сервисного обслуживания, диагностики и ремонта, в научных лабораториях, а также

в других измерительных приложениях, для которых необходимы полосы пропускания сигналов до 200 МГц.

Испытания ШВ-осциллографов АКИП в целях утверждения типа СИ успешно завершены. Приборы вносятся в Госреестр СИ РФ. ■

Литература

1. Корнеев С. Многоканальные системы для потоковой регистрации данных на базе ШВ-осциллографов АКИП // Компоненты и технологии. 2010. № 5.