ТОП—5. Лучший осциллограф ( usb, с алиэкспресс). Рейтинг 2022 года!

Как выбрать осциллограф

При покупке устройства стоит обратить внимание на его полосу пропускания. Она должна быть немного выше, чем предельная частота аналоговых сигналов, которые будут измеряться. Например, если максимальная частота сигналов – 90 МГц, то выбирать осциллограф нужно с полосой 120 МГц. При этом для стабильной работы с цифровыми сигналами устройство должно иметь значительно больший запас по полосе пропускания. Для комфортной работы с такими сигналами лучше покупать прибор с функцией логического анализатора. Важно также учитывать стоимость устройства – чем шире полоса пропускания, тем дороже осциллограф.

Не менее важно количество основных каналов, от которых зависит назначение прибора. Современные устройства выпускаются с 2, 4 и 6 каналами. Бюджетные модели для домашнего использования и ремонта имеют 2 или 4 канала, тогда как профессиональные лабораторные устройства – от 4 до 6. Некоторые аппараты можно модернизировать, установив дополнительные каналы с помощью кода активации.

Хороший осциллограф должен справляться с периодическими сигналами, то есть, уметь обнаружить редко возникающие события. Среди них: сбой тактового сигнала, помехи или скачки напряжения. Данная характеристика обозначается как «скорость непрерывного захвата осциллограмм». Желательно, чтобы она была не менее 5 000 в секунду.

По принципу работы осциллограф схож с мультиметром. Отличаются устройства способом отображения данных измерения. Мультиметр показывает результат только в цифрах и не способен улавливать переходные или гармонические сигналы. В свою очередь осциллограф предоставляет значительно больший объем данных об измеряемых сигналах. Например, на экране отображается значение волны в конкретный временной промежуток, а также ее форма, амплитуда и частота. Анализируя данную информацию, владелец прибора может вовремя изолировать сигналы, несущие вред электронной системе.

RIGOL DS1054Z

• Читайте также:  Самодельные токоизмерительные (токовые) клещи на датчике Холла, приставка к мультиметру

• Полоса частот – 50 МГц.
• Частота дискретизации – 1 ГВыб/с.
• Автоматические измерения – 22 параметра.
• Память – 24000000 точек.
• Тип дисплея – TFT, 7″
• Габариты – 313х160х122 мм.
• Масса – 3200 г.

RIGOL DS1054Z – четырёхканальный осциллограф нового поколения, который характеризуется исключительно точным просмотром осциллограмм и измерений. Большой цветной жидкокристаллический дисплей обеспечивает яркое и четкое отображение измерений. Благодаря большим функциональным возможностям модель подходит для любых исследовательских лабораторий, включая объекты, расположенные на промышленных объектах. К относительным недостаткам прибора можно отнести разве что достаточно высокую стоимость.

После первого запуска осциллографа владельца будет ждать не совсем приятный сюрприз – уведомление о сроке действия продвинутых функциональных возможностей. По завершению пробного периода владельцы придется приобретать ключи. К отличительным особенностям можно отнести способ отображения осциллограмм. Благодаря фирменной технологии UltraVision осциллограммы отображаются как на аналоговом аппарате – яркость сигнала меняется в зависимости от интенсивности. Также стоит отметить большую глубину памяти и количество функций, способное удовлетворить любые потребности пользователя.

① FNIRSI-1C15 цифровой карманный осциллограф

Рейтинг: 4.9 Цена: от 4 738,30 руб.
до
4 890,36 руб.
Перейти в магазин Компактный осциллограф Fnirsi 1C15 представляет собой отличную портативную модель с частотным диапазоном 110 МГц. Прибор питается от встроенного аккумулятора емкостью 3000 мАч и имеет функцию автоматической калибровки. Для проверки щупов в устройстве используется генератор сигнала.

От представленной в рейтинге модели DSO150 данный аппарат отличается частотным диапазоном (DSO150 до 200 МГц) и отсутствием встроенного аккумулятора. В комплекте идет силиконовый кейс и сумка для переноски и хранения.

Достоинства:

• есть отдельная цифровая обработка сигналов на ПЛИС;
• можно сохранять снимки;
• портативный, небольшие размеры + работает от аккумулятора емкостью 3000 мАч;
• хорошая комплектация;
• есть откидной держатель.

Недостатки:

• скорость оцифровки заявлена как 500 Ms/s, но реальная – 200 Ms/s;
• щупы среднего качества – неплохие, но при возможности лучше заменить.

Дисплей

Купить на AliExpress.com

Типовые применения и популярные модели осциллографов

Теперь, когда мы разобрались с основными критериями выбора, рассмотрим типичные задачи применения осциллографов и подходящие для этих задач модели приборов.

Основной осциллограф для лаборатории

Для большинства типовых задач, возникающих при разработке или ремонте электронной аппаратуры отлично подходит серия Tektronix MSO/DPO2000В (100 — 200 МГц, 2 или 4 канала, $1 000 — $4 000), которая создавалась в качестве основного осциллографа, способного решать 90% вопросов в диапазоне до 200 МГц:

Tektronix MSO/DPO2000 — осциллографы с полосой до 200 МГц

Для более сложных задач или для покупки на перспективу выбирайте серию Tektronix MDO3 (100 МГц — 1 ГГц, 2 или 4 канала, $4 000 — $15 000), которая поддерживает большое количество опций расширения, содержит встроенный анализатор спектра и позволяет, при необходимости, расширить полосу пропускания с помощью кода активации:

Tektronix MDO3 — осциллографы (6 в 1) до 1 ГГц с анализатором спектра до 3 ГГц

Разработка многоканальных аналого-цифровых устройств

Для сложных систем, содержащих много разных аналоговых и цифровых сигналов, выбирайте серию Tektronix MSO5 (350 МГц — 2 ГГц, 4, 6 или 8 аналоговых каналов, до 64 цифровых каналов, от $15 000):

Tektronix MSO5 — осциллографы для цифровых и аналоговых сигналов с полосой до 2 ГГц

или серию профессиональных USB осциллографов Pico Technology PicoScope 6000E (до 500 МГц, до 8 аналоговых каналов, до 16 цифровых каналов, от $5 000):

Pico Technology PicoScope 6000E — восьмиканальные осциллографы с полосой 500 МГц

Для аналого-цифровых систем попроще, а также для систем преобразования и передачи электроэнергии, хорошо подойдёт серия Tektronix MSO4 (200 МГц — 1,5 ГГц, 4 или 6 аналоговых каналов, до 48 цифровых каналов, от $8 000):

Tektronix MSO4 — осциллографы для цифровых и аналоговых сигналов с полосой до 1,5 ГГц

Для аналого-цифровых систем начального уровня оптимальными являются: USB серия Pico Technology PicoScope 3000D (50 — 200 МГц, 2 или 4 аналоговых канала + 16 цифровых, $600 — $2 500) и настольная серия Tektronix MSO/DPO2000В, которая уже упоминалась в этом сравнении (100 — 200 МГц, 2 или 4 аналоговых канала + 16 цифровых, $1 000 — $4 000):

Pico Technology PicoScope 3000D — USB осциллографы от 50 МГц до 200 МГц

Tektronix MSO/DPO2000 — осциллографы с полосой до 200 МГц

Профессиональный осциллограф для очень сложных задач

Когда важны максимальные возможности анализа аналоговых и цифровых сигналов с полосой до 1 ГГц и одновременный анализ радиочастотных сигналов в диапазоне до 6 ГГц, выбирайте серию Tektronix MDO4000C (4 аналоговых канала до 1 ГГц и 16 цифровых каналов, спектроанализатор до 6 ГГц, $8 000 — $20 000):

Tektronix MDO4000C — осциллографы (6 в 1) до 1 ГГц с анализатором спектра до 6 ГГц

В частотном диапазоне нескольких гигагерц оптимальной является серия Tektronix MSO6, у которой расширенные возможности анализа сигналов сочетаются с малошумящими входными трактами и точной оцифровкой 12-ти разрядными АЦП (4 аналоговых канала до 8 ГГц, до 32 цифровых каналов, от $20 000):

Tektronix MSO6 — точные осциллографы до 8 ГГц

Если частоты сигналов, с которыми надо работать, составляют гигагерцы и десятки гигагерц, то Вам нужна серия Tektronix MSO/DPO70000 (4 — 33 ГГц, 4 канала, от $40 000):

Tektronix DPO70000C и MSO70000C — сверхбыстрые осциллографы до 33 ГГц

Осциллограф с изолированными (независимыми) входами для энергетики и высоких напряжений

При работе с высоким напряжением (например силовыми энергосетями), а также при работе с гальванически изолированными узлами аппаратуры (опторазвязки, трансформаторы, электрически изолированные датчики и системы сбора сигналов) нужно использовать осциллограф, у которого каждый канал является независимым и изолированным от остальных каналов и сети питания самого осциллографа. Для этой задачи предлагается специальная серия: Tektronix TPS2000B (100 — 200 МГц, 2 или 4 канала, $4 000 — $6 000):

Tektronix TPS2000B — осциллографы с изолированными входами и полосой до 200 МГц

Максимально дешёвый осциллограф, но качественный и функциональный

В диапазоне до $1 000 предлагается три серии:

1. Эконом-серии в USB исполнении: PicoScope 2000A и 2000B (10 — 100 МГц, 2 и 4 канала).

2. Эконом-серия в классическом корпусе: Tektronix TBS1000B (30 — 200 МГц, 2 канала). Цены в США смотрите тут: цены TBS1000B. Цены в Украине немного выше указанных для США.

3. Серия для образовательных учреждений: Tektronix TBS1000B-EDU (50 — 200 МГц, 2 канала). Цены в США смотрите тут: цены TBS1000B-EDU. Цены в Украине немного выше указанных для США.

② Комплект портативного цифрового осциллографа DSO150

Рейтинг: 4.9 Цена: от 1 777,34 руб.
до
2 178,50 руб.
Перейти в магазин Еще одна карманная недорогая модель DSO150 подходит для измерения частот в диапазоне от 0 до 200 МГц. Используется как для бытовых, так и ремонтных целей с низкочастотными усилителями класса A или AB. Работает устройство только от внешнего питания, встроенный аккумулятор не предусмотрен. Оснащен DSO150 двумя платами: аналоговой и цифровой. Результаты измерений отображаются на 2,4-дюймовом дисплее.

Достоинства:

• имеет хороший и читаемый для своего размера и цены дисплей;
• неплохой прибор начального уровня, подходящий для работы с низкочастотными сигналами;
• имеет компактный размер;
• наличие щупа с делителем.

Недостатки:

• нет встроенного аккумулятора, но в сети есть много гайдов, как его туда установить или запитать от кроны;
• форму сигнала показывает нормально до 40-80 кГц, далее сложно различимо.

Купить на AliExpress.com

Рейтинг осциллографов

При составлении обзора изучалась продукция известных брендов. Проверялась стабильность работы, безопасность работы, технические характеристики осциллографа. Учитывались мнения пользователей, отзывы специалистов научно-исследовательских лабораторий. Основное внимание уделили следующим параметрам:

• Обработка сигнала – выпускают аналоговые и цифровые модели;
• Тип – производят стационарные и переносные устройства;
• Функционал – дополнительная информация расширяет возможности;
• Память – увеличивает производительность исследований;
• Время нарастания – влияет на частотные свойства.

Нестабильные данные, низкая дискретность, высокая погрешность и шумы – оборудование с такими дефектами исключалось из нашего рейтинга.

③ Цифровой осциллограф + мультиметр KKMOON kkm828

Рейтинг: 4.9 Цена: от 3 566,90 руб.
до
7 857,43 руб.
Перейти в магазин Портативный цифровой осциллограф-мультиметр KKMOON kkm828 с цветным экраном предназначен для измерения постоянного и переменного напряжения AC/DC до 750В и 1000В с сопротивлением до 40 МОм. Устройство подходит для тестирования диодов и проверки на проводимость. Корпус изготовлен из прочного пластика, выдерживающего удары и падения. Полоса пропускания в режиме осциллографа – 1 МГц со скоростью выборки в 2,5 МВ в секунду.

Достоинства:

• высококонтрастный цветной дисплей;
• портативное устройство 2 в 1: осциллограф и мультиметр;
• хорошая сборка: есть подставка, мягкие клавиши.

Недостатки:

• нет встроенного аккумулятора, вместо него используются 3 батарейки;
• отсутствует плавная регулировка деления напряжения, поэтому прибор подходит больше для начинающих.

Купить на AliExpress.com

Краткое вступление

На рынке цифровых осциллографов предлагается множество серий от различных производителей, поэтому выбор даже такого известного каждому инженеру прибора становится непростой задачей. При этом тщательное сравнение характеристик и возможностей моделей различных производителей может не дать ответа на вопрос: какой осциллограф лучше подойдет для решения моих задач?
В этой статье, полагаясь на свой опыт работы, мы расскажем о простых критериях выбора оптимального осциллографа, рассмотрим типовые применения и предложим для каждой типовой задачи модели осциллографов, выбрав которые Вы сможете эффективно работать и сбережете свои деньги, время и нервы.

④ USB осциллограф -приставка Hantek 6022BE

Рейтинг: 4.8 Цена: от 4 324,91 руб.
до
4 959,13 руб.
Перейти в магазин Портативный осциллограф Hantek 6022BE предназначен для использования с портативными компьютерами через разъем USB 2.0. Алюминиевый корпус устройства защищает внутренние узлы от повреждений. Благодаря прямоугольной форме его можно расположить вертикально или горизонтально. Готовые результаты измерений прибор сохраняет в форматах текста, фото jpg или файла MS Excel и Word. Допустимый диапазон входящего сигнала без делителя – от -4,5 до +4,5 вольта.

Достоинства:

• двухканальный;
• есть много ПО для работы с осциллографом – как официальное под Windows, так и неофициальное под Windows и Android (по OTG)/Linux;
• малый размер;
• качественная сборка и материалы.

Недостатки:

• узкий диапазон измерения напряжения.

Щуп

Купить на AliExpress.com

Советы и рекомендации при выборе осциллографов с Алиэкспресс

Чтобы лучше ориентироваться в огромном ассортименте АлиЭкспресса, следует четко знать, какие осциллографы бывают и каковы их особенности. Типы осциллографов:

Параметры выбора устройства с АлиЭкспресс

Также следует учитывать:

• сколько каналов у устройства и каково их качество работы. Встречаются модели, где среднее качество каналов компенсируется их количеством, стоят они дороже. Сколько бы ни было каналов, основное место отводится равномерности АХЧ, защищенности их от скачков тока, точности усиления и частотному диапазону. Изолированные каналы требуются, если предстоит проверка приборов с гальванической развязкой. Если нужен осциллограф для домашнего применения, подойдет модель с 2-4 каналами. Если речь идет об отладке системы для параллельного экспорта данных — 8-16 каналов;
• размер полосы пропускания. Даже школьники знают, что эта характеристика у приобретаемого осциллографа должна превышать максимальную частоту изучаемой полосы. Еще несколько лет назад считалось достаточным троекратного превышения. Современные стандарты рекомендуют пятикратное;
• триггер — кромка, ширина импульса, видео, наклон, сверхурочная работа, окно, узор, интервал, задержка;
• скорость обновления осциллограмм;
• присутствуют ли дополнительные программы и набор функций для быстрого преобразования Фурье.

Средняя стоимость стандартного любительского прибора с 2-4 каналами — 15-20 тысяч рублей. Профессионального — примерно в 4 раза выше.

Видео — Как научиться пользоваться осциллографом

⑤ YEAPOOK ADS5012h (FNIRSI 5012H, DANIU ADS5012H) портативный цифровой мини-осциллограф

Рейтинг: 4.9 Цена: от 4 882,71 руб.
до
5 424,47 руб.
Перейти в магазин как FNIRSI 5012H, используется для ремонта автомобилей и научных исследований. Прибор имеет 12 параметров измерения, результаты которых отображаются на 2,4-дюймовом цветном дисплее с разрешением 320х240 точек. Питается от встроенного аккумулятора емкостью 3000 мАч. Устройство отличается от рассмотренной ранее модели FNIRSI-1C15 наличием силиконовой защиты корпуса и более широким частотным диапазоном – 100-349 МГц.

Достоинства:

• хороший экран по яркости и углам обзора;
• вывод на дисплей большого количества информации;
• удобное управление;
• хорошая автономность и малое потребление при АКБ емкостью в 3000 мАч.

Недостатки:

• периодически подвисает;
• существенные погрешности.

Внешний вид

Купить на AliExpress.com

Дополнительная информация по этой теме

Мы специально не перегружали эту статью техническими деталями устройства осциллографов и подробным описанием их опций. Всё это Вы можете прочитать на страницах отдельных серий осциллографов. Но для тех, кто хочет максимально разобраться в вопросе, рекомендуем ознакомиться с этой информацией:

12 критериев выбора оптимального осциллографа (на русском) (30 стр.; 7 МБ)

Учебник по основным принципам измерений с помощью осциллографов (на русском) (60 стр.; 2 МБ)

Руководство по выбору пробников для осциллографов Tektronix (на английском) (18 стр.; 2 МБ)

Технология цифрового люминофора DPO в осциллографах — принцип работы, примеры применения

Сравнение и выбор осциллографов с полосой пропускания 500 МГц

Для упрощения процесса выбора цифрового осциллографа, Вы можете воспользоваться нашим опытом и рекомендациями. У нас более 20 лет практического опыта поставок и мы сразу сможем ответить на многие вопросы по моделям, опциям, срокам поставки, ценам и скидкам. Это сбережёт Ваше время и деньги. Для этого просто позвоните нам или напишите нам по E-mail и мы с радостью ответим на Ваши вопросы.

⑥ Осциллограф Hantek 2D42, 2D72, 3-в-1

Рейтинг: 4.9 Цена: от 7 597,63 руб.
до
12 300,77 руб.
Перейти в магазин Мини-осциллограф Hantek 2D42 включает в себя также генератор сигнала произвольной формы и мультиметр. Работает от 2-х литий-ионных аккумуляторов емкостью 5200 мАч. Благодаря подставке устройство можно разместить под углом в 45 градусов. Прибор имеет функцию самокалибровки для проверки численных значений коэффициентов отклонения по вертикали и горизонтали. Модель 2D72 отличается от 2D42 более широкой полосой частот – 70 МГц вместо 40.

Достоинства:

• осциллограф + генератор сигналов (отсутствует в моделях 2C42 и 2C72) + мультиметр в одном устройстве;
• большая комплектация;
• Type-C разъем;
• питание от 2-х аккумуляторов типоразмера 18650 или от кабеля;
• программное обеспечение для ПК и ноутбука;
• двухканальный осциллограф с закрытым входом.

Недостатки:

• тяжелый;
• функционал осциллографа мог бы быть шире

Комплект

Купить на AliExpress.com

DS0120M

• Полоса частот – 120 МГц.
• Частота дискретизации – 320 МВыб/с.
• Автоматические измерения – 12 параметров.
• Тип дисплея – LCD, 3,0″
• Габариты – 190х140х45 мм.
• Масса – 390 г.

DS0120M – карманный двухканальный осциллограф, который можно отнести к категории профессиональных аппаратов. Источником питания служит литий-ионный аккумулятор типа 18650, который входит в комплект поставки. LCD экран, с разрешением 320х240 точек, обеспечивает высокую четкость изображений.

Функционал модели предоставляет пользователям возможность сканирования в трех режимах – автоматическом, нормальном и одиночном. Встроенная память позволяет хранить до 2500 волновых форм с поддержкой режима просмотра эскизов. База времени, амплитуда, наклон триггера, а также другие параметры волновой формы устанавливаются отдельно. Благодаря эргономичной форме корпуса прибор удобно сидит в руке. Комплект поставки включает в себя силиконовый чехол, который обеспечивает надежную защиту от механических повреждений. Владельцы рекомендуют дополнительно позаботиться о защите экрана и наклеить на него пленку или стекло.

⑦ Цифровой осциллограф RIGOL DS1102Z-E, 2 аналоговых канала

Рейтинг: 4.9 Цена: 21 624,54 руб.
Перейти в магазин Двухканальный портативный осциллограф RIGOL DS1102Z-E имеет полосу пропускания аналогового канала до 100 МГц. Частота дискретизации в реальном времени составляет до 1 Гвыб/сек, в двухканальном режиме – до 500 Мвыб/с. Скорость захвата осциллограмм до 30 000 в секунду позволяет использовать устройство для профессиональных целей.

Достоинства:

• 2 аналоговых канала;
• частота дискретизации до 1 Гвыб/c (до 500 Мвыб/с в двухканальном режиме);
• имеет 7-дюймовый дисплей 800×480 px;
• наличие технологии UltraVision, увеличивающей скорость до 30 000 осциллограмм в секунду.

Недостатки:

• маленькие энкодеры, но их можно заменить.

Купить на AliExpress.com

Какой осциллограф лучше

Все представленные в обзоре осциллографы отличаются надёжностью, стабильностью показаний. У приборов разный функционал, что позволяет использовать их в отраслях с простыми и сложными задачами. Команда VyborExperta.ru рекомендует выбирать оборудование с учётом сферы применения:

• Dso138 mini – для использования дома и в учебных классах;
• Мегеон 15001 – выбор специалистов по мониторингу;
• Fluke 190-204 – для крупных предприятий;
• Rigol ds1102z-e – лабораторный прибор с широким фукнционалом.

Всё оборудование в обзоре достойно внимания квалифицированного пользователя, но только самые надёжные удостоились звания лучших устройств в своих категориях.

⑧ Мультиметр-осциллограф MUSTOOL MDS8207

Рейтинг: 4.9 Цена: от 7 125,40 руб.
до
7 687,03 руб.
Перейти в магазин Мультиметр с режимом осциллографа MUSTOOL MDS8207 выполнен из прочного пластика без резиновых элементов. Точность измерений высокая, погрешность составляет 1-2%. Во внутренней памяти устройства можно сохранять до 100 результатов. Технические параметры осциллографа обеспечивает полосу в 40 МГц, поэтому аппарат используют больше как мультиметр. Питание осуществляется от трех батареек АА.

Достоинства:

• наличие хорошо читаемого экрана;
• небольшая погрешность, хорошо исполняет функции мультиметра;
• простота использования.

Недостатки:

• питание от 3-х АА батареек при большом потреблении;
• в первую очередь это мультиметр, осциллограф достаточно простой – для начального уровня.

В руке

Купить на AliExpress.com

Обычный входной канал с АЦП
Обычный входной канал цифрового осциллографа реального времени использует аналоговый интерфейс, состоящий из предусилителя, аттенюатора, схемы выборки и хранения для фиксации амплитуды сигнала на время выборки (рис.1). Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) используется для последовательного преобразования уровней напряжения, поступающих со схемы выборки и хранения, в поток числовых значений.

Если предположить, что аналоговый интерфейс обеспечивает полную полосу пропускания канала, то основным ограничивающим фактором становится частота дискретизации АЦП. Из теоремы Найквиста следует, что для точного представления всех составляющих сигнала в пределах необходимого диапазона частот частота дискретизации должна не менее чем вдвое превышать максимальную частоту сигнала. Например, для канала с полосой пропускания 25 ГГц потребуется частота дискретизации не менее 50 Гвыб./с. По мере роста требований к полосе пропускания все труднее найти АЦП, отве­чающий условиям теоремы Найквиста.

Уместно рассмотреть шум обычного входного канала с АЦП, поскольку это станет основой дальнейших рассуждений относительно шума канала, связанного с методами улучшения характеристик АЦП. Поскольку белый шум по определению содержит все частоты, спектральная плотность мощности равномерно распределена в полосе Найквиста (рис.2). Для канала с частотой дискретизации 50 Гвыб./с полоса пропускания, согласно теореме Найквиста, равна 25 ГГц. Фильтр, ограничи­вающий полосу пропускания осциллографа (так назы­ваемый фильтр защиты от наложения спектров), подав­ляет шум, который проявляется между частотой среза фильтра и частотой Найквиста для данного канала.

Каналы с временным уплотнением

Если частота дискретизации АЦП недостаточна для удовлетворения требований к полосе пропускания, приходится искать другие способы использования доступной элементной базы или создавать АЦП нового поколения. Распространенный метод расширения возможностей компонентов – временное уплотнение. В этом случае аналоговый интерфейс проектируется так, чтобы пропускать всю полосу сигнала, и применяются два параллельно включенных АЦП. Каждый АЦП должен поддерживать частоту дискретизации, равную, как минимум, половине частоты, необходимой для удовлетворения критерия Найквиста. Например, если аналоговый интерфейс обеспечивает полосу пропускания до 45 ГГц, то для достижения частоты дискретизации 100 Гвыб./с можно чередовать два АЦП с частотой дискретизации 50 Гвыб./с (рис.3). В этом случае тактовые сигналы АЦП должны быть сдвинуты по фазе на 180°. Данные сохраняются в памяти, включенной после каждого АЦП, и по завершении захвата можно реконструировать полный сигнал с частотой дискретизации 100 Гвыб./с путем чередования полученных данных (иногда это называется демультиплексированием). Следует отметить, что ограничений количества чередующихся АЦП нет, хотя по мере увеличения числа АЦП их становится сложнее синхронизировать. Метод временного уплотнения для достижения гигагерцового диапазона используется всеми ведущими производителями осциллографов.

Отметим, что при повышении частоты дискретизации белый шум равномерно распределяется по новой полосе Найквиста. Если частота дискретизации возрастает с 50 до 100 Гвыб./с, полоса Найквиста расширяется с 25 до 50 ГГц (рис.4). Когда шумовые характеристики обоих чередующихся каналов одинаковы, плотность мощности шума уменьшается вдвое. Конечно, цель временного уплотнения в нашем случае – расширение полосы пропускания системы за счет расширения полосы входного аналогового интерфейса и повышения частоты дискретизации. Однако следует отметить, что если полоса та же, что описана вначале (используется тот же фильтр для ограничения полосы пропускания осциллографа), общий эффект заключает­ся в снижении уровня шума.

Применение данного метода на практике обеспечивает снижение шума на 15–20%.

Каналы с частотным уплотнением

Уже более ста лет в приемниках и других РЧ-устройствах используются понижающие преобразователи частоты. Концепция проста: смешиваем две частоты, получаем сумму и разность этих частот (процесс называется гетеродинированием). Если правильно выбрать одну из частот (например, частоту гетеродина) по отношению к другой частоте, можно получить разностную частоту в более удобном (как правило, более низком) диапазоне и работать далее с ней.

В осциллографах понижающие преобразователи частоты тоже применяются очень давно. Раньше понижающий преобразователь был внешним блоком, его согласование и калибровка представлялись весьма непростой задачей. Затем понижающие преобразователи стали встраивать прямо в осциллографы. Если частоту гетеродина осциллографического канала установить равной половине полосы пропускания аналогового интерфейса, это позволит захватить сигналы верхней половины полосы осциллографа с помощью одного АЦП, а сигналы нижней половины – с помощью другого АЦП (рис.5). Реконструкция сигнала путем «склейки» верхней и нижней половин спектра выполняет­ся в современных цифровых осциллографах реального времени цифровым сигнальным процессором.

Первой такой подход в виде встроенной в цифровой осциллограф функции, названной «Цифровым уплотнением полосы» (Digital Bandwidth Interleave, DBI), реализовала компания LeCroy. Недавно компания Keysight последовала этому примеру, предложив входные каналы «RealEdge». Основное преимущество для разработчиков осциллографов заключается в том, что для каждого АЦП достаточна частота дискретизации, превышающая общую полосу пропускания канала. Однако этот метод сопряжен с другими конструктивными проблемами. После захвата данных и их записи в память нужно повысить частоту тракта верхнего диапазона до исходного значения с помощью методов цифровой обработки сигнала. Объединение двух половин спектра и реконструкция сигнала – достаточно сложные задачи. Поскольку сигнальные тракты не идентичны, нужно компенсировать различия путем калибровки, которая выполняется цифровым сигнальным процессором. Кроме того, в связи с применением полосовых фильтров для разделения спектра на две половины, точно восстановить центральную часть спектра проблематично. В зоне объединения возникают проблемы с равномерностью амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и линейностью фазы.

Рассмотрим амплитудно-частотную характеристику осциллографа LeCroy 830Zi-A, который использует DBI в диапазоне выше 16 ГГц (рис.6). Видно, что АЧХ достаточно равномерна в диапазоне 0–5 ГГц, но приобретает иной характер в диапазоне 15–30 ГГц. Компания LeCroy предлагает различные режимы «оптимизации». Равномерность АЧХ для двух из этих режимов разительно отличается. Например, значение амплитуды на частоте 22 ГГц в линейном режиме будет примерно на 10% меньше реального значения. В режиме импульсной оптимизации значение амплитуды на той же частоте 22 ГГц будет меньше на 20%.

Подобная проблема наблюдается в осциллографе Keysight DSAX95004Q при использовании входов «RealEdge» (рис.7). В общем, Keysight лучше LeCroy справляется с выравниванием АЧХ, но обратите внимание на часть графика выше 32 ГГц. Осциллограф Keysight с полосой пропускания 50 ГГц использует ту же схему, что и 63-гигагерцевая модель, поэтому неудивительно, что аномалия в этом приборе наблюдается на частоте 32 ГГц, а не 25 ГГц. Отклонение амплитуды в этой области на два и более децибел означает, что погрешность ее измерения на этих частотах превышает 20%.

Рассмотрим, что происходит с шумом канала при использовании частотного уплотнения (рис.8). Как уже говорилось, спектральная плотность мощности шума равномерно распределяется в полосе Найквиста, равной половине частоты дискретизации канала. Поскольку каждый АЦП обрабатывает половину всего частотного диапазона, потенциальная возможность снижения шумов при переходе от временного уплотнения к частотному отсутствует (при сохранении той же полосы пропускания). На самом деле при использовании частотного уплотнения шум даже возрастает.

Это явление демонстрируют два снимка экрана осциллографа Keysight DSAX95004Q, полученные в стандартном канале с полосой 33 ГГц и в канале «RealEdge» с той же полосой (рис.9). Измеренный уровень собственного шума осциллографа Keysight имеет среднеквадратическое значение 554 мкВ в стандартном канале и 731 мкВ в канале «RealEdge», то есть шум канала «RealEdge» примерно на 32% превышает шум стандартного канала.

Технология асинхронного чередования во времени

С учетом технических проблем, связанных с частотным уплотнением, применяемым до сегодняшнего дня в осциллографах гигагерцового диапазона, компания Tektronix предложила новый подход, который позволяет обойти некоторые недостатки DBI и достичь той же расширенной полосы без применения новых АЦП. В методе асинхронного чередования во времени (ATI) в качестве гармонического смесителя используется предварительный дискретизатор (рис.10). Он выполняет субдискретизацию (sub-sample) входного сигнала, тем самым «заворачивая» спектр назад в полосу Найквиста АЦП. Например, 70-гигагерцовую систему можно получить с помощью асинхронной тактовой частоты 75 ГГц. В результате верхняя половина сигнала 70 ГГц «заворачивается» в диапазон от 0 до 37,5 ГГц. Затем результирующие данные от предварительного дискретизатора оцифровываются АЦП с частотой, независимой от частоты предварительной дискретизации, например 100 Гвыб./с. Отметим, что предварительный дискретизатор работает асинхронно с тактовой частотой АЦП.

Цепочка преобразований сигнала выглядит следующим образом (см. рис.10). Входной сигнал поступает на предусилитель и проходит через разветвитель на предварительные дискретизаторы. Спектр на выходе одного из предварительных дискретизаторов содержит разность спектров нижнего диапазона и «завернутого» в эту полосу верхнего диапазона, а спектр на выходе другого предварительного дискретизатора – их сумму. Затем эти сложные спектры проходят через фильтры нижних частот, которые подавляют верхний диапазон, а нижний диапазон (включая «завернутый» верхний диапазон) пропускают без изменений. Отфильтрованный сигнал поступает на схему выборки и хранения и преобразуется АЦП.

После преобразования и сохранения данных в памяти исходный сигнал можно восстановить путем цифрового смешения.

Следует отметить, что два предварительных дискретизатора работают в противофазе (со сдвигом на 180°), что важно для реконструкции сигнала. После цифрового смешения сигнал содержит составляющие со спектрами, полученными в результате сложения и вычитания спектров нижнего и «завернутого» в его полосу верхнего диапазонов исходных захваченных данных. Однако во время окончательного объединения этих сигналов части спектра, сдвинутые по фазе на 180°, взаимно подавляются, и остается только исходный спектр и часть суммарного спектра, которая подавляется фильтром нижних частот с частотой среза 75 ГГц. В результате сохраняется лишь спектр сигнала от 0 до 70 ГГц, исходно поступившего на осциллограф.

Последний этап объединения представляет собой сложение и деление на два. Эта функция приводит амплитуду входного сигнала к ее исходному значению.

Спектральная плотность мощности шума в методе ATI равномерно распределяется в полосе, которая вдвое превышает частоту дискретизации каждого АЦП (рис.11). В результате общий шум в полосе пропускания получается ниже, чем в аналогичной архитектуре DBI.

Первая серийная модель, в которой используется технология ATI, – осциллограф Tektronix DPO77002SX ATI (рис.12). Он предоставляет один канал с полосой пропускания 70 ГГц и частотой дискретизации 200 Гвыб./с с технологией ATI или два канала с полосой пропускания 33 ГГц и частотой дискретизации 100 Гвыб./с с обычным захватом в режиме реального времени.

Таким образом, метод ATI компании Tektronix обладает целым рядом преимуществ: позволяет воспользоваться имеющимися АЦП для обработки более высокочастотных сигналов, обеспечивает высочайшую точность преобразования сигнала и минимальный уровень шумов.

⑨ Ручной цифровой осциллограф JINHAN JDS6052S с генератором сигналов

Рейтинг: 4.8 Цена: от 6 070,92 руб.
до
8 918,79 руб.
Перейти в магазин Компактный цифровой осциллограф JINHAN JDS6052S имеет 1 канал и узкую рабочую частоту – до 30 МГц. Встроенный генератор сигналов позволяет откалибровать входную емкость щупа для увеличения точности передаваемого сигнала. Прибор может работать как от встроенного аккумулятора, так и от питания USB 2.0. Устройство совместимо с 100х пробниками, что позволяет корректно проводить измерения с высокими напряжениями.

Достоинства:

• устройство 2 в 1 – осциллограф и функциональный генератор сигналов;
• может работать как от аккумулятора 18650, так и от USB.

Недостатки:

• неудобный интерфейс и управление – надо привыкать;
• приходит без аккумулятора.

Купить на AliExpress.com

Стационарный

FNIRSI-1014D – самый функциональный

Модель выполняет функции осциллографа и генератора сигналов. Прибор поддерживает 12 разных видов сигналов. Среди опций: графический дисплей Lissajous, просмотр эскизов, проверка состояния цепи и отдельных узлов. Продавец на сайте разместил подробный обзор измерителя.

Посмотреть на Aliexpress

Характеристики:

• дисплей – 800х480, 7 дюймов;
• встроенная память – 1 Гб;
• глубина хранения – 240 кбит;
• количество каналов – 2;
• макс. тестовое напряжение – 40/400 В;
• входное сопротивление – 1MΩ;
• пропускная способность – 100 МГц.

Покупатели выделяют: хорошее качество, понятный интерфейс, быструю доставку.

Hantek DSO2C10 – простое управление

Модель наделена функциями 3-разрядного цифрового вольтметра и 6-разрядного частотомера. Настройки сохраняются. Прибор в автоматическом режиме способен снимать 32 вида замеров. Периферийные интерфейсы предлагаются нескольких типов.

Посмотреть на Aliexpress

Характеристики:

• дисплей – 800х480, 7 дюймов;
• частота дискретизации – 1 Гвыб/с;
• глубина памяти – 8М;
• количество каналов – 2;
• макс. тестовое напряжение – 40/400 В;
• пропускная способность – 100 МГц.

Поставляется измеритель с двумя кабелями-крокодилами, щупом 1:10, установочным диском. Упаковка надёжная. Доставка – в течение 1-5 недель.

HANMATEK DOS1102 – удачная копия оригинала rigol-1102

Прибор в технических параметрах мало чем поступается брендовому осциллографу rigol-1102. При этом цена доступная. Не задерживает продавец и с доставкой. Посылка после оплаты приходит через 5-20 дней.

Посмотреть на Aliexpress

Характеристики:

• дисплей – цветной 800х480, 7 дюймов;
• частота дискретизации – 1 Гвыб/с;
• глубина памяти – 8М;
• количество каналов – 2;
• макс. тестовое напряжение – 40/400 В;
• пропускная способность – 110 МГц;
• габариты корпуса – 30х15,2х7 см.

Устройство выполняет 28 видом измерений. Это послужило основанием идентификации прибора как стационарного. Благодаря компактным размерам сохраняется портативность.

OWON SDS1102 – соотношение цены и качества

Прибор настольного размещения. Отличается облегчённой системой синхронизации. Используется для задач, не требующих сложных условий запуска и большого объёма памяти.

Посмотреть на Aliexpress

Характеристики:

• дисплей – цветной 800х480, 7 дюймов;
• частота дискретизации – 1 Гвыб/с;
• объём памяти – 10 Кб;
• питание – сеть 100-240 В;
• количество каналов – 2+1;
• синхронизация – по фронту, видеосигналу;
• пропускная способность – 100 МГц;
• вес – 1,1 кг;
• габариты корпуса – 30х15,2х7 см.

Назначение: тестирование и отладка цепи, производственный процесс, проектирование, обучение, тестирование и обслуживание автомобилей.

Hantek DSO2C10 – экономичный тестер

Прибор снимает замеры и выполняет расчёт с высокой точностью. Функционал совмещает 3-разрядный цифровой вольтметр и 6-разрядный частотомер. Поставляется в картонной коробке. Модель входит в рейтинг самых продаваемых измерительных приспособлений.

Посмотреть на Aliexpress

Характеристики:

• дисплей – цветной 800х480, 7 дюймов;
• частота дискретизации – 1 Гвыб/с;
• глубина памяти – 8М;
• временной диапазон – 3,5 нс;
• количество каналов – 2;
• синхронизация – по фронту, видеосигналу;
• пропускная способность – 100 МГц;
• вес – 2,9 кг;
• габариты корпуса – 31,8х14х15 см.

Покупатели выделяют: хороший вариант для решения простых задач, доступная цена, простое управление, понятный интерфейс.

Hantek DSO5102P – компактность и большие возможности

Стационарный осциллограф относится к стационарному типу, но благодаря компактным размерам его можно брать с собой на выездную работу. У модели небольшая толщина, меньше чем у аналогичных приборов. В верхней части корпуса вмонтирована удобная ручка.

Посмотреть на Aliexpress

Характеристики:

• дисплей – цветной 800х480, 7 дюймов;
• частота дискретизации – 1 Гвыб/с;
• время нарастания сигнала – 3,5 нс;
• количество каналов – 2;
• питание – сеть 220В;
• подключение – хоста USB и устройств;
• пропускная способность – 100 МГц;
• вес – 2,1 кг;
• габариты корпуса – 31,3х14,2х10,8 см.

Поставляется в картонной упаковке с измерительными щупами (2 шт.), кабелем питания, USB-кабелем, ПО для подключения к компьютеру, инструкцией.

RIGOL DS1102Z-E – для производств и лабораторий

Профессиональный прибор, выполняющий максимально точные замеры. Подходит для работы в лабораториях, где требуется наличие большого количества функций.

Посмотреть на Aliexpress

Характеристики:

• дисплей – цветной 800х480, 7 дюймов;
• частота дискретизации – 1 Гвыб/с;
• скорость фиксации осциллограм – 30000/с;
• количество каналов – 2;
• глубина памяти – до 24 МП;
• питание – сеть 220В;
• подключение – хоста USB и устройств;
• пропускная способность – 100 МГц;
• вес – 2,9 кг;
• габариты корпуса – 31,3х16х12,2 см.

Среди преимуществ: опция синхронизации, технология UltraVision, яркое и чёткое изображение на дисплее.

UNI-T UTD2102CEX – для любителей и профессионалов

Прибор способен автоматически измерять до 34 параметров сигналов. Среди опций: контроль силы тока, его интенсивности и частоты. Добавлены такие функции, встроенный генератор сигнала, более широкий диапазон отображения 8div x 16div. Особенность – уникальная независимая функция временной развертки.

Посмотреть на Aliexpress

Характеристики:

• дисплей – цветной 800х480, 7 дюймов;
• частота дискретизации – 1 Гвыб/с;
• скорость сбора сигналов – 5000 wfms/с;
• количество каналов – 2;
• глубина памяти – 64kpts;
• питание – сеть 220В;
• режимы запуска – край, плюс, видео, наклон, альтернативный;
• пропускная способность – 100 МГц;
• вес – 3,5 кг;
• габариты корпуса – 33,6х16,4х10,8 см.

Прибор комплектуется щупами и кабелями для подключений.

RIGOL DS1202Z-E – большая пропускная способность

Прибор разработан с применением инновационной технологии UltraVision. Поддерживает интерфейсы: USB Host&Device, LAN (LXI), AUX. Есть функция записи и воспроизведения.

Посмотреть на Aliexpress

Характеристики:

• дисплей – цветной 800х480, 7 дюймов;
• частота дискретизации – 1 Гвыб/с;
• скорость фиксации осциллограм – 30000/с;
• количество каналов – 2;
• глубина памяти – до 24 МБ;
• мощность – 50 Вт;
• пропускная способность – 200 МГц;
• вес – 2,9 кг;
• габариты корпуса – 31,3х16х12,2 см.

Поставляется в заводской упаковке с кабелями USB и питания, пассивными щупами (2 шт.) и инструкцией.

Siglent SDS2104X – инновационные технологии

Четырёхканальный запоминающий прибор обладает мощной функцией цифрового запуска, опцией последовательного декодирования и логическим анализатором.

Посмотреть на Aliexpress

Характеристики:

• дисплей – цветной 800х480, 8 дюймов;
• частота дискретизации – 2 Гвыб/с;
• скорость захвата – 140000 wfm/s;
• количество каналов – 4;
• глубина памяти – до 140 МБ;
• мощность – 50 Вт;
• пропускная способность – 200 МГц;
• вес – 2,9 кг;
• габариты корпуса – 31,3х16х12,2 см.

Покупатели высоко оценили лучшие качества модели: регистрация сигналов в реальном времени, отслеживание повторяющихся сигналов, большая полоса пропускания.