Новые 4-канальные осциллографы эконом-класса LeCroy серии WaveAce Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Дмитрий СЕРКОВ

Новые 4-канальные осциллографы эконом-класса

LeCroy серии WaveAce

Обновление и расширение серии цифровых осциллографов WaveAce создает предпосылки для того, что компания LeCroy вскоре может занять лидирующие позиции в сегменте бюджетных осциллографов. Бурное развитие технологий привело к тому, что осциллографы эконом-класса теперь можно применять во многих сферах деятельности, включая образование, промышленное производство, исследование и разработку электронных систем. В статье рассматривается новый модельный ряд цифровых 4-канальных осциллографов серии WaveAce от компании LeCroy (США), их технические возможности, функциональность и особенности применения.

Введение

Компания LeCroy представила обновленную линейку бюджетных цифровых осциллографов ШауеАсе — серию современных, компактных и удобных в эксплуатации приборов. Данная линейка теперь включает 4-канальные модели ША 204, ША 214 (рис. 1), ША 224, ША 234 с полосами пропускания 60, 100, 200 и 300 МГц соответственно, с частотой дискретизации 1 ГГц на канал (до 2 ГГц при объединении) и максимальной памятью в одноканальном режиме до 20 К. Старшие 4-канальные модели с полосами 200 и 300 МГц имеют переключаемое входное сопротивление 1 М0м/50 Ом.

Внешний дизайн корпуса осциллографов и интерфейс управления остались без изменения, модели выполнены в черно-серебристых тонах, тем самым подчеркивается единство стиля с ранее выпущенными сериями Шауе^ А, WaveSurfer Xs-A, WaveRunner ХІ-А, ШауеРго 7 Zi, WaveMaster 8 Zi.

В 4-канальных новинках реализованы следующие улучшения и конструктивные изменения:

• Увеличена длина памяти — до 10 К на канал (20 К — при объединении каналов).

• Расширены коммуникационные возможности — теперь интерфейсы LAN и ШВ в стандартной комплектации.

• В состав прибора входит защитная крышка передней панели.

• Кнопка включения питания перенесена на лицевую панель (механическая клавиша включения сети — на задней панели).

• В дополнение к разъему USB-host на передней панели осциллографы имеют еще один такой разъем на задней панели.

• Задняя панель корпуса оснащена механической клавишей сетевого питания, есть

Рис. 1. Внешний вид осциллографа 1_еСгоу WaveAce 214

возможность для использования блокирующего (запирающего) устройства.

В развитие линейки выпускаемых 2-канальных осциллографов с полосами от 60 до 300 МГц добавлена модель WA 101 с новой полосой пропускания 40 МГц. Таким образом, наличие WA 101:

• гармонично завершает линейку бюджетных моделей от LeCroy в нижней части диапазона частот;

• позволяет приобрести осциллограф в линейке ШауеАсе 1хх по более низкой стоимости;

• предназначается для клиентов с ограниченным бюджетом, которые, тем не менее, нуждаются в богатом наборе возможностей и измерительных ресурсов.

В таблице приведены основные характеристики новых моделей осциллографов серии ШауеАсе.

Таблица. Основные характеристики новых моделей осциллографов серии WaveAce

Характеристики WA 101 WA 204 WA 214 WA 224 WA 234

Полоса пропускания 40 МГц 60 МГц | 100 МГц 200 МГц | 300 МГц

Входной импеданс 1 МОм/13 пФ 1 МОм/16 пФ; 50 Ом

Частота дискретизации на канал 250 Мвыб/с 1 Гвыб/с |

Частота дискретизации при объединении каналов 500 Мвыб/с 1 Гвыб/с | 2 Гвыб/с |

Память (на канал) 4 К 10 к I

Память при объединении - 20 К

Дисплей ^Т) Цветной |

Число каналов 2 1 4 1

Бюджетные осциллографы обычно отличает компактность и небольшой вес, поэтому они могут быть востребованы не только как стационарное оборудование, но и как переносные устройства. В связи с этим возникает необходимость защиты прибора при его хранении и перевозке. Компания LeCroy оснастила новые 4-канальные модели защитной крышкой (рис. 2), что снижает риск повреждения дисплея и органов управления передней панели прибора.

Для удобства транспортировки осциллографа теперь предлагается опциональный чехол-кейс, который подходит как для 4-канальных, так и для 2-канальных моделей.

Сферы применения

Как в образовательной, так и в производственной среде необходим осциллограф, который обладает широкими и гибкими измерительными функциями. Для многих пользователей решающим фактором при выборе осциллографа помимо технических характеристик (полоса пропускания, частота дискретизации, число каналов, объем памяти, возможности анализа сигналов и др.) является цена. Ранее считалось, что осциллографы начального уровня имеют весьма ограниченный набор функций и годятся лишь для решения самых простых задач. Но со временем технологии становятся дешевле и переносятся в сферу массового производства: сегодня «простые» осциллографы обладают достаточно большими функциональными возможностями при невысокой цене.

В учебных лабораториях осциллографы используются, как правило, для демонстрации основ электроники и проведения различных практических работ и экспериментов. Осциллографы ШауеАсе прекрасно подходят для обучения и оснащения ими лабораторий технических институтов, вузов и учреждений профессиональной подготовки. Благодаря простоте и удобству в использовании осциллографы ШауеАсе могут быть эффективно задействованы в процессе обучения, для практического ознакомления студентов с основными принципами работы электронных

Рис. 2. WaveAce с защитной крышкой

устройств, их тестирования, изучения методов диагностирования неполадок.

4-канальные цифровые осциллографы серии WaveAce могут быть востребованы инженерами-конструкторами и разработчиками для наладки, диагностики и исследований создаваемых изделий на всех этапах НИОКР и производства. Службы ОТК, сервиса и эксплуатационно-технической поддержки могут использовать эти приборы для тестирования произведенного или отремонтированного оборудования, для стабильного выпуска качественной продукции, соответствующей заявленным техническим характеристикам.

Что делает осциллографы LeCroy востребованными в обозначенных сферах деятельности?

Интерфейс и экран

Несмотря на то, что осциллографы WaveAce относятся к серии «бюджетных» осциллографов, все они оснащены цветным ЖК-дисплеем TFT с диагональю 14,5 см высокой четкости и яркости. Благодаря экрану высокого качества в новинках появляется возможность в полном объеме использовать функцию цифровой растяжки. Растяжка осуществляется через меню “HORIZON”. В меню есть три подпункта, переключение между которыми производится с помощью интерфейсных клавиш. В первом подпункте отображается захваченный сигнал, во втором подпункте с помощью ручек горизонтальной развертки и горизонтального смещения можно выбрать

область растяжки, в третьем подпункте отображается увеличенная часть осциллограммы для детального изучения. Пример цифровой растяжки показан на рис. 3.

Интерфейс осциллографов WaveAce отличается продуманной эргономикой. Любой, кто раньше работал с аналоговым осциллографом или другим цифровым осциллографом, без труда освоит управление и манипуляции с WaveAce. При разработке осциллографов использовались полезные электромеханические усовершенствования: чуткие ручки регулировки для более точной и плавной настройки (верньеры) с возможностью нажатия и отдельные органы управления для каждого из каналов. Все это ускоряет процесс настройки прибора и делает его более удобным в работе. Меню осциллографов WaveAce полностью русифицировано и обеспечивает быструю и удобную навигацию по всем пунктам.

Ресурсы анализа сигналов

Наличие режима сбора данных с включенной интерполяцией зш(х)/х позволяет значительно увеличить достоверность отображения сигнала при частотах сигнала, сопоставимых с частотой дискретизации.

Режим пикового детектора — еще один исследовательский ресурс осциллографа WaveAce, имеющий важное прикладное значение. Режим пикового детектора используется для обнаружения всплесков длительностью от 10 нс и снижения вероятности возникновения искажений при отображении сигнала. Данный режим может эффективно использоваться при положении переключателя Вр/Дел — 5 мкс/дел и более. В этом режиме запоминаются минимальные и максимальные значения за все время накопления отсчетов. Этот режим удобен, например, при исследовании сигнала, содержащего регулярные, но короткие по времени выбросы.

Измерительные функции

При исследовании сигнала с помощью осциллографа обычно возникает необходимость произвести измерения параметров захваченного сигнала, например, среднее

Рис. 3. Пример применения цифровой растяжки сигнала:

а) переход в меню HORIZON; б) выбор области растяжки (зеленые вертикальные линии); в) отображение увеличенного сегмента сигнала

UCVt* mr.-i .■ коті..................І

і

: сні ‘ _

№ Цчіґр- :МЖ1 t і>«г=;.му Crtksezaw

.FffE^biHfft RCH.-*aW-% ' Prd- L W f-.J (-■ r«rj-3 г! №'*=

гШ№Й4№Ч FUtfSMtW ■ BWiMliira ^Dufc*49.e%,

[ v у iT

.ffl&LWV' WM)

Рис. 4. Пример таблицы автоматических измерений

значение уровня сигнала, частоту, выброс на вершине, фазовый сдвиг, задержку и др. С этой задачей осциллографы серии WaveAce успешно справятся и позволят произвести 32 вида автоматических измерений (в моделях других производителей — 11—20 видов). Можно произвести специфические временные измерения, а также курсорные вычисления. Результаты автоматических измерений выводятся на экран в одну из 3 таблиц с группировкой по параметрам: «Время», «Напряжение», «Задержка», или можно одновременно вывести их на экран в виде единой таблицы, как показано на рис. 4.

Используя режим курсорных измерений (рис. 5), можно производить следующие виды измерений:

• Измерение напряжения между двумя курсорами.

• Измерение временного интервала между двумя курсорами.

• Абсолютные измерения амплитуды и времени в точке пересечения курсора и осциллограммы (интеллектуальный режим «Слежение»).

ірСпгґ |ЯТО| ф

EaiJ№i

CBS"3€flv

fi-.H' - -240^1 ЛТ - 544 rvi4 1 /jtT ■ 1 JMMIfa

C*3- 5№l CKI^ £®W M I№s

Рис. 6. Отображение результатов курсорных измерений

кой пиктограммы “Cur A” в меню и белым фоновым полем в области измеренных значений (рис. 6).

В осциллографах WaveAce доступно использование четырех математических функций обработки осциллограмм (+, /, х, -), которые существенно экономят время при исследовании сигнала. С помощью математических функций можно анализировать неполадки, возникающие в устройстве, путем сложения, вычитания, умножения и деления захваченных сигналов с отображением результатов этих операций на дисплее прибора.

Кроме четырех основных математических функций, в осциллографах WaveAce можно выполнить частотный анализ с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) (рис. 7). Функция БПФ может применяться, например, для подстройки уси-

LsCnv іпвд ф h

# щ- MATH

Ошш

Fe>MJ

CurSwB * СН2

Рис. 7. Результат БПФ синусоидального сигнала канала 4 (внизу), входной сигнал (сверху)

лителей, поиска гармонических искажений и спектральных отклонений в их работе. Для этого на усилитель подается синусоидальный сигнал и исследуется выходной сигнал с усилителя с включенной в осциллографе функцией БПФ.

Тест «Годен/Не годен»

Осциллографы WaveAce способны не только отображать захваченный сигнал и обрабатывать его с помощью автоматических измерений или математических функций, но и проводить допусковое тестирование сигнала, так называемый тест по маске. Данный измерительный ресурс востребован в производственном процессе и может найти применение на предприятиях сервиса, ремонта и в подразделениях ОТК (Q.Pass). Тест по маске позволяет проводить испытание исследуемого входного сигнала на его соответствие допускам (по амплитуде и частоте). Для этого необходимо сформировать тест-сигнал (маску) с использованием образцового входного сигнала или задать предельные допуски отклонения. Далее захваченные сигналы с испытуемых устройств будут сравниваться с маской и сортироваться на годные или не годные. Все это помогает снизить процент брака готовой продукции. Этот вид тестирования существенно экономит время по сравнению с ручной проверкой отдельных измерений в контрольных точках тракта, к тому же он более достоверен. Пример тестирования по маске приведен на рис. 8.

Цифровой регистратор

Во все осциллографы WaveAce встроена функция покадрового регистратора данных, который позволяет записать «быстрые» сигналы и медленно их воспроизвести или записать «медленные» сигналы (длительностью до 1000 с) и затем воспроизвести их ускоренно. Функция позволяет записывать форму входных сигналов с максимальной длиной записи 2500 осциллограмм (рис. 9). Регистратор может быть активирован выходом Pass/Fail, что дает возможность использовать функцию регистратора при работе осциллографа в режиме тестирования

Рис. 5. Пример курсорных измерений в режиме слежения

В режиме «Слежение» при перемещении курсора в горизонтальном направлении осциллограф автоматически находит точку пересечения с осциллограммой, и отсчет-ные линии курсора А (вертикальная и горизонтальная) будут перемещаться вместе по траектории выбранной формы сигнала. Информация об активном в данный момент времени курсоре отображается белой залив-

Число отбраковок Число годных осциллограмм Общее число осциллограмм

Маска

Рис. S. Работа осциллографа в режиме тестирования по маске

по маске для фиксирования аномальных сигналов в длительной последовательности без непосредственного контроля оператора. Это позволит обнаруживать и регистрировать аномалии для последующего детального анализа проблем при воспроизведении интересующего участка сигнала (момента времени в цифровой посылке).

Диапазон регулировок в режиме записи: скорость регистрации от 1 кадр/1 мс — для быстрых или ВЧ-сигналов до 1 кадр/1000 с — для медленных сигналов или достаточно статичных процессов. По умолчанию при активации цифрового регистратора дискрет скорости записи выбирается равным 100 мс.

Цифровая фильтрация

Если ранее возможность использования цифровой фильтрации сигналов была реализована только в более дорогих моделях осциллографов, то теперь эта функция доступна и для всех осциллографов линейки WaveAce. Осциллографы имеют возможность применять к сигналу фильтр нижних и верхних частот, а также полосовой и ре-жекторный фильтры (рис. 10). При этом параметры фильтров задаются пользователем с передней панели управления прибором.

Дистанционное управление осциллографом

В осциллографах WaveAce реализована возможность дистанционного управ-

ления прибором при помощи штатного ПО “EasyScope”, через интерфейсы LAN (только 4-канальные модели) и USB. Программное обеспечение позволяет создать виртуальную панель управления для удаленного контроля по USB и LAN. Широкий перечень настроек и удобный выбор требуемого контекстного окна дают возможность получить легкий доступ к измеренным параметрам для их документирования.

Документирование

WaveAce обеспечивает удобное документирование результатов работы, сохранение осциллограмм и предустановленных профилей, позволяя хранить во внутренней памяти до 20 форм сигналов и 2 опорные осциллограммы (Ref), а также до 20 профилей установок органов управления.

Осциллографы дают возможность записать на внешний USB-носитель данные, полученные в процессе сбора информации, в виде файлов в формате MATLAB, MatCad, ACSII или двоичного кода. При этом объем файла данных будет зависеть от длины используемой внутренней памяти (на канал). Запоминающие flash-устройства большой емкости могут быть подключены к разъему USB непосредственно на лицевой или на задней панели осциллографа. Разъем USB, расположенный на задней панели осциллографа, позволяет подключить к осциллографу принтер или персональный компьютер для ДУ.

Возможности для полнофункционального программирования и управления осциллографами WaveAce в значительной степени расширяются благодаря внедрению в 4-канальные модели интерфейса LAN:

• Руководство по программированию серии WaveAce включает набор команд, обеспечивающий полное дистанционное управление.

• Программирование и дистанционное управление моделями WaveAce выполняется по интерфейсам USB и LAN.

• Добавлена возможность управления осциллографами WaveAce с помощью программы ScopeExplorer.

• Набор команд для серии WaveAce основан на уже имеющемся наборе команд ДУ для осциллографов старших линеек LeCroy. ScopeExplorer — это PC-совместимый

программный пакет, способный работать с WaveAce и другими осциллографами LeCroy под управлением ОС Windows 95/98/2000/XP, Windows NT, Windows Vista.

Основные характеристики ScopeExplorer:

• Возможность сохранения и моментального отображения комментариев на экране.

• Виртуальная передняя панель для управления или удаленного контроля ЦЗО.

• Windows-совместимый конвертер бинарных сигналов в язык ASCII кодов, Binary-to-ASCII (заменяет DOS утилиту WaveTran).

• Автоматическое обновление изображения на экране осциллографа.

• Поддержка многооконного формата.

• Многоцветное smart-отображение информации на экране монитора, возможность изменения фона.

• Визуально инвертированное изображение сохраняется при обновлении информации на экране.

• Разрешена переадресация в файл при получении макроса.

• Редактирование и запуск файлов “CustomDSO”.

• Доступ к файлам, сохраненным в цифровом осциллографе.

Комплектация и техническая поддержка

Серия ШауеАсе комплектуется специально разработанными пассивными пробниками из четырех моделей (РР013, РР014, РР015, РР016) с полосами пропускания 60/100/200/300 МГц соответственно. Входной импеданс — 10 МОм/12 пФ. Приборы комплектуются пробниками с полосами пропускания, совпадающими с верхней частотой осциллографа.

В стандартную поставку входят:

• пассивный пробник 1х/10х на каждый канал (4 шт);

• интерфейсный кабель ШВ для подключения к ПК;

• мультиязычный интерфейс внутреннего меню с поддержкой русского языка;

• полноформатное руководство по эксплуатации на русском языке (изготовлено типографским способом);

• CD-диск с программой EasyScope и оригинальным мануалом;

• защитная крышка передней панели.

В качестве опций для всей серии ШауеАсе предлагаются измерительные принадлежности и дополнительные аксессуары:

• Высоковольтные пробники РРЕ — для безопасного и точного измерения высоких напряжений в диапазоне 1,2-20 кВ:

- РРЕ1.2КУ (10:1/100:1, до 1,2 кВ, 400 МГц, 50 МОм);

- РРЕ2КУ (100:1, до 2 кВ DC+АС пик,

400 МГц, 50 МОм);

- РРЕ4КУ (100:1, до 4 кВ DC+АС пик,

400 МГц, 50 МОм);

- РРЕ5КУ (100:1, до 5 кВ DC+АС пик,

400 МГц, 50 МОм);

- РРЕ6КУ (100:1, до 6 кВ DC+АС пик,

400 МГц, 50 МОм);

- РРЕ20КУ (100:1, до 20 кВ DC+АС пик, 400 МГц, 50 МОм).

• Активный дифференциальный пробник АР031 — для измерений сигналов в симметричных линиях передачи и электрическом оборудовании (ЭУ).

Все анонсированные осциллографы LeCroy серии ШауеАсе имеют 3 года гарантии и 7 лет технической поддержки с момента выпуска.

В настоящее время в соответствии с поручением Ростехрегу-лирования РФ проводятся испытания 4-канальных осциллографов серии WaveAce и 2-канальной модели WaveAce 101 для утверждения типа СИ и включения в Госреестр СИ РФ.

Заключение

Новые 4-канальные осциллографы серии WaveAce предлагают широкий спектр функций измерения, обработки и тестирования сигналов. Осциллографы WaveAce способны не только визуализировать электрические сигналы, но и быстро их анализировать, собирать и накапливать данные, формировать отчеты. Все это делает осциллографы серии WaveAce оптимальным инструментом для учебных целей, исследовательских лабораторий и разработчиков. Поддержка наиболее востребованных полос пропускания в зависимости от модели означает, что инженеры могут выбрать именно тот осциллограф, который наиболее подходит для решения конкретной задачи. ■