SDS1104X-U ominaisuuksia.
Testejä ym.
SDS1104X-U ominaisuuksia.
Testejä ym.
Tässä joitain havaintojani ja dataa sen oslata kun minulla oli kyseinen malli käytettävissäni (Kiinassa 2019 - 2021)
SDS1104X-U mallin kanavien kohinataso, kuvassa paras ja huonoin kanava. Koska useassa
paikassa on julkaistu vertailuja joidenkin oskilloskooppien kohinatasoista on
monet suositelleet käyttämään jotain yhtenäistä kaistaleveyttä. Sellainen on
jokseenkin jokasesta oskkiloskoopista nykyisin läytyvä 20MHz BW joka yleensä on
1 kertaluokan gaussian tyyppinen. Näin eri skooppien kohinatasot ovat
hiukan paremmin vertailukelpoisia.
Kuvassa kanavien tuloissa on 50 ohm feed thru terminaattorit.
Ei aivan niin hyvä kuin SDS1104X-E mallissa mutta tässä ei myäskään ole
500uV/Div aluetta. Todellisessa käytännössä ero on marginaalinen.
SDS1104X-U Kohinatasoista
hivenen lisää. Kohinatasoista on nyt toistaseksi riittävästi mutta
joskus myöhemmin ehkä jotain pientä lisää.
FFT tässä mallissa on "vain" 128k eli 131076 näytettä pituudeltaan. No on se
moniin verrattuna silti melko paljon ja joihinkin nähden todella paljon. Tällä
saavutetaan kohtalainen taajuusresoluutio.
Alkajaisiksi tässä kolme kuvaa joissa testisignaali on 1MHz sini AM moduloituna
1kHz sinillä.
Kuvassa siis 1MHz AM moduloitu signaali. 1kHz 20% modulaatio. Kuvassa on
näyttämuotona "Split" jolloin sekä FFT että xt näyttö. Kuvassa kantoaalto menee
yli reunan mutta ei se haittaa, kyllä se markkeri siellä on ihan kohdillaan
siellä kantoaalon tasossa. Halusin saada koko tuon kohinapohjan kuvaan.
Kuten nähdään FFT bin on 38,15Hz. Kun koko taajuusalue on 2,5MHz josta siis
näytälle on otettu 10kHz kaista (span).
Tietenkin jos koko taajuusalue olisi esim 25MHz silloin resoluutio muuttuu
vasdtaavasti kertoimella 10 jne.
Useissa oskilloskoopeissa FFT on paljon karkeampi. Esimerkiksi Rigol DS1054Z
mallissa 1,2k jonko lisäksi siinä on hiukan hämärä ns "memory" moodi jossa
väitetään olevan 16k mutta aina kun olen kysynyt siihen todettua faktaa on selvä
vastaus jäämnyt samatta ja jonkunlaista epäröitiä että onkohan sitä 16k vai ei.
Useissa Keysight jopa hiukan kalliimmissakin on 64k.
Edelleen sma signaali kuin edellä mutta näyttänä koko ruuti pelkälle FFT
näytölle.
Nyt myös otion carrier tason tuohon 0dBm yläreunalle. Persistence mukana niin se
kerää nuo kohinat ja itseasiassa paljastaa aika hyvin noiden sivunauhojen
"jälkeläiset" yms sellaset jotka ei ole kohinaa ja nousevat siten esiin. Tokihan
keskiarvoistamalla tai max näytöllä samoin. Markkerit näyttää eron (delta)
kantoaaltoon kyn ykkönen on kaantoaallossa. Modulaatio siis on 20% ja sitä
vastaavasti taso on -20dBc. Tuo onkin ainoa modulaatiosyvyys jolla lukuarvo dB
on sama kuin %.
Edelleen sama signaali muuten paitsi modulaatiosyvyys 100%. Tämä käytettyu genis
tiputta akantoaaltoa mutta toki suhde pysyy oikeana. Kuten näkyy. 100%
modulaatiolla sivunauhojen taso on -6dBc. Ja, sen tämä myös näyttää.
Generaattorin antama katoaalto on 0dBm säädetty mutta 0dBm se on vain 0% tai
jokseenkin pienillä modulaatioilla. Oikeat RF generaattorit yleensä pitää aina
kantoaallon tasona sen joka tasoksi on asetetettu. Tämä genis ei ollut sellainen
eikä edes Siglent muukaan malli.
Seuraavaksi hivenen haasteellisempi.
Kuvassa koko FFT taajuusalue on 500kHz. Sopii muun muassa 455kHz IF filttereille
jos halutaan maksimi resoluutio.
Kuvassa signaali on 325kHz. Signaalin kantoaallon taso -40dBm. Käytössä on 50ohm
impedanssi. Skoopin tulossa siis 50ohm feed thru terminaattori. Signaalin
jännitetaso on noin 2,24mVrms. Eli noin 6,3V p-p.
Signaali on AM moduloitu taajuudella 100Hz. Useinhan verkkojännitteen 2
harmonien saattaa olla haluttu etsitty. Tässä modulaatiosyvyys 0.2%. Tuolla
modulaatiosyvyydellä sivunauhat ovat 60dB kantoaallon tason alapuolella
eli merkitään -60dBc.
Kuvassa on käytetty Blackman-Harris koska se antaa resoluutiota paremmin. Jos
tasoa pitää mitata niin Flat Top antaa tietenkin tasaisemman latvan jossa taso
on helpompi havainnoida tarkemmin. Kuvassa on asetetu 1. Markkeri
kantoaallon tasoon ja 2. sekä 3. markkeri näyttävät delta taulukossa sitten eron
siihen nähden. Toki taulukkoa voi laajentaa myös taajuuteen jne mutta näytön
selkeyden vuoksi valitsin vain ne mitä oli tarpeen. Markkereita tähän on
käytettävissä kaikkiaan 8.
Peak search hakee maksimissaan 10 piikkiä ja näyttää ne taulukossa. Asetuksia ja
valintoja on kokolailla paljon ja niistä yritän joskus työstää hiukan
kattavamman jutun.
Sitten ihan toisenlainen testi vaikka siinä käytetäänkin FFT.
Dual tone eli skooppiin ajetaan kahta taajuutta yhtaikaa ja tarkkaillaan niiden
sekoitustuloksen muutosta kun signaalien tasoa muutetaan. Nyo sekoitustulokset
ovat siis 3. asteen sekoitustuloksia.
Tein sen kahdella taajuudella koska sattumoisin käytössäni ei ole kunnollista
generaattoria vaan ns mikälie generaattori joten tein reilulla 90kHz sekä
vajaalla 14 MHz taajuudella testit joiden testien laatuluokkaa en pahemmin
kehuisi mutta parempi kuin ei mitään.
Ensimmäinen testikuvapari. noin 90,5kHz keskitaajuus ja kahden signalain
väli 100Hz
Markkerit f1 ja f4 ovat 3. asteen sekoitustulokset. Tason etäisyys keskiarvo 68dB
3. asteen sekoitustulokset ovat kuvassa f1 ja f4. Taajuus f4 (taajuksien
numerot markkerien numerot) f4 = 2 * f3 - f2 ja vastaavasti f1= 2 * f2 -
f3
Signalien nosto noin 3dB nosti sekoituksia siten että ero signaaleihin
pieneni 13,5dB.
Ideaalitapauksessa 3dB signaalien tason nosto nostaisi 3.asteen sekoitustuloksia
9dB.
Toinen testikuvapari. noin 13,89MHz keskitaajuus ja kahden signalain
väli 45kHz
Signaalit 1 ja 2 siis 45kHz päässä toisistaan ja sitten nuo sekoitustuloksen 3
ja 4. Niiden taso on noin 64,6dB signnaalien alapuolella.
3. asteen sekoitustulokset ovat kuvassa f3ja f4. Taajuus f4 (taajuksien
numerot markkerien numerot) f4 = 2*f2- f1 ja vastaavasti f3= 2*f1 - f2
Signalien nosto noin 3dB nosti sekoituksia siten että ero signaaleihin
pieneni 11,4dB.
Ideaalitapauksessa 3dB tason nosto nostasi 3. asteen sekoitustulosten tasoa 9dB.
Nyt pitää muistaa että geraattori jota käytin on myös ns mikälie enkä tiedä
kuinka se "sotkee" nuo taajuudet niin että ne tulee yhdestä liittimestä ylos.
Mutta, lisäksi olen kohtalaisen varma että skoopin lineaarisuus ei enää ole
tuossa lähellä koko ruudun korkeutta paras mahdollinen. Ruudun ulkopulella on
vielä hiukan vajaa 1 ruutu ylä ja alapuolella signaalialuetta mutta siellä se
"taipuu" jo silmin nähden reilusti.
Oskilloskoopin aikajitteri.
Oskilloskoopin ADC muunninta kuten kaikkea muutakin kellottaa luonnollisesti
jokin taajuusreferenssi. Se on tavallinen kideoskillaattori jossa jonkinlaista
lämpöstabilointia (TCXO) mutta tarkkoja speksejä siitä ei ole. Datalehti kertoo
referenssin taajuustarkkuudeksi +/- 20ppm.
Uskoisin että onkin, se onko se hiukan sivussa ei ole kovinkana iso asia
useinmiten mutta sensijaan jos siinä on pahasti jatkuvaa huojuntaa tai jitteriä
sillä on suurempi merkitys. Esimerkiksi jos haluamme mitata jonkin signaalin
aikajitteriä tulee mittarin oma jitteri olla tunnettu edes suurin piirtein
kertaluokkana. Tein yksinkertaisen testin koska minulla on tällä hetkellä kovin
niukasti apulaitteita joilla tämän saisi suoraan.
Otin eräästä signaaligenraattorista, jossa melko vähäinen jitteri, signaalin
toiseen oskilloskooppiin jonka tiedän olevan aika vähäisellä jitterillä. Eli
SDS2104XPlus.
Jaoin signaalin generaattorista molempiin skooppeihin smaan aikaan. käynnistin
tarkkailun samaan aikaan siten että kummassakin suunnileen samat asetukset
muutenkin sekä persistence infinite moodissa. Annoin käydä reilusti yli 15min ja
talletin siitä kummallakin kokolailla smaan aikaan tuloksen. SDS2kXPLus skoopin
kuvasta on olennainen osa tuossa kuvassa siten että skaalattu samaan aika ja
jännite ruudukkoon.
Kuva kertoo tuloksen.
Onhan noissa eroa mutta minusta tuo SDS1104X-U jitteri ei ole kuitenkaan paha.
Aika jonka yli tuota mitataan on siis noin 10ms. Eli nousevasta reunasta
triggaus ja seuraavasta nousevasta tarkkailu. 10ms
aikana 6ns peak peak. Nyt pitää muistaa että nanosekunteja on tuossa periodissa
liki 10 miljoonaa. Tarkemmin sanottuna 9967108. Tosin sanoen
6ns/9967108ns eli noin 0.6ppm ja se siis on peak to peak arvo. Usein
datalehdillä yms aikajitteritkin ilmoitetaan RMS arvoina. Mutta elektroniikassa
aika usein joudutaan elämään niiden piikkiarvojen kanssa. Tuosta voisi hihasta
ravistaa, varsinkin kun sen satunnaista olemusta on livenä katsellut ruudulta,
että tuon jitterin arvo on alle 0,1ppm rms.
Koska tuo epäsuora testi jäi minua vaivaamaan niin tein uuden testin käyttämällä
nyt tarkoitukseen hyvin matalan jitterin 10MHz uunioskillaattoria (OCXO) joka on
myös vaihekohinaltaan varsin hyvä.
Mittasin 10ms ajan peak to peak jitterin käyttäen 30s aikaikkunaa. Tällä tavalla
10ns vastaa sopivasti 1ppm eli miljoonas osaa. Nyt ei tarvi arvuutella
mikä osuus jitteristä on skoopin ulkopuolella. Sitä ei ole tai se on niin
vähäinen että resoluutio ei riitä lähimainkaan sen havatsemiseen.
Hiukan parempi jitter mittaus.
Näitä voi pitää suuntaa antavina faktoina huomioiden että joku skooppiyksilö voi
olla hivenen huonompi ja joku hivenen parempi. Hihasta ravistettuna aina
paremmin kuin 1ppm p-p. RMS jitteri olisi tietenkin se kauniimpi luku mutta mitä
siitä, peak-peak arvot näissä asioissa on se "juttu".
Kuvassa signaalin korkeus on jonkunverran yli alueen jotta sain hiukan lisää
jyrkkyyttä reunaan joka osaltaan minimoi triggausjitteriä, joka siis on
"olematon".
Skoopin taajuusvaste on myös mitattu. -3dB raja on noin 115-120MHz.
Kun se mitataan niin että oskilloskoopin tulossa on 50ohm läpimenevä päätevastus
ja signaali tulee hyvin lyhyttä koaksiaalia pitkin 50ohm lähdöllä olevasta
generaattorista (SDG6000X) jonka flatness on parempi kuin +/- 0,3dBm.
Huomaa että 3-4 kanavaa samaan aikaan käytössä pudottaa maksimi samplenopeuden
250MSa/s jollon fNyquist raja on 125MHz.
Joten jos signaalissa on yli 100MHz taajuuskomponentteja 3-4 kanavaa käytössä
voivat ne aiheuttaa aliasointia. Tämä pitää toki ymmärtää kaikkia digiskooppeja
käyttäessä.
Koska edellinen testi oli tehty hyvin hitaalla näytenopeudella ja käyttäen
Pek-Detect toimintatilaa niin sen jatkeeksi normaalilla näytteityksellä ja
500MSa/s. Paremmalla generaattorilla (SDG6022X).
Tässä testissä -3dB piste on yli 110MHz. Pitää muistaa että oskilloskoopin
käyttäessä kaikkia 4 kanavaa on maksimi näytenopeus 250MSa/s. fNyquist on
tällöin 125MHz ja normaali oskilloskooppiin sovelias Sinc interpolaatio ei toimi
aivan fNyquist saakka vaan nyrkkisääntämäisesti noin 0.8 x fNyquist jonka
jälkeen siniaallon tasovaihtelu jaksolta toiselle alkaa olla epämukavaa ja
tasotietohan "lakkaa" kokonaan taajuudeella fNyquist.
Tällä taajuusvasteen rajoituksella tietenkin halutaan rajata aliasointia.
Oskilloskooppi on 100MHz malli ja se on juuri sitä.
Toki mitatessa on signaali tuotu hyvällä koaksiaalikaapelilla ja oskilloskoopin
tulossa on käytetty ns läpimenevää 50ohm päätevastusta eli feed thru
terminattoria joka on tietenkin oikeaoppisempi kuin ne BNC T haara viritelmät
(toki udiotaajuuksilla ja muualla VLF - LF alueella ne on ihan ok..
Alla kuvissa wfm/s maksimi nopeudet sekä
sekvenssitallennuksen maksiminopeudet. Huomaa että sekvenssitallennuksen
nopeudet ovat ns taattuja nopeuksia.
Mikäli signaalissa on mainitulla nopeudella esimerkiksi pulsseja
tms triggaustapahtumia ne kaikki
kyetään tallentamaan. Maksimaalinen ns peak nopeus saattaa olla hieman
nopeampi mutta silloin saattaa välistä jäädä jokin pulssi tallentamatta.
Kuvat on tässä pienennetty. Mikäli lukeminen olisi vaikeaa lataa kuva
tietokoneellesi. Kuvista ilmenee myös kulloisellakin asetuksella maksimi
segmenttien määrä sekvenssissä. Se on myöskin sama joka normaalissa
käyttötilassa on historia bufferin maksimimäärä. Normaalissa käyttätilassa
historiaan tietenkin tallentuu sillä nopeudella mikä on kulloinkin vallitseva
wfm/s nopeus joka voi vaihdella monesta syystä, jopa siitäkin paljonko
kuvaruudulle on piirrettävää. Samoin mittaukset hidastavat jonkin verran. Tässä
on yleisesti testeissä käytetty edge triggaus. Signaali jota testeissä käytetty
selviää myös kuvista. Eli siniaaltoa ja korkeus 5 div. Käytetty signaalitaajuus
on myös kuvissa kulloisellakin t/div asetuksella. Joillain asetuksilla ja
signaaleilla saattaa toki löytyä hiukan nopeampiakin tuloksia samoin hitaampia.
Muista että normaalisti wfm/s nopeus ei ole mikään varsin olennainen asia.
Sekvenssitallennus on hiukan toisenlainen. Sen nopeuteen ei vaikuta näyttä
lainkaan koska sen aikana ei signaalia näytetä. On hyvä tietää ns taatut
nopeudet jolloin voi suunnitella millaisia asetuksia käyttää signaaliin jota on
tutkimassa. Kuvasta ilmenee segmenttien maksimi määrä. Mainoksessa sanotaan
maksimiarvoksi 400kwfm/s (400 000 segmenttiä/s). Mittaustulokseni kertoo sen olevan
korkeampi, jopa 500kwfm/s. Se on hitusen suurempi yllättäen kuin SDS1104X-E
mallissa. Koska se oli senverran yllättävää mittasin todella monia kertoja
vaihdellen myös pulssin leveyttä ja muita seikkoja. Aina sama tulos.
Seuraavassa taulukossa on segmenttien pituus, samplenopeus, maksimi segmenttien
määrä nopeassa sekvenssitallennuksessa sekä samoin normaalissa taustalla aina
normaalisti toimivassa historia puskurissa.
Tummennetut arvot ovat niitä
näytenopeuksia joilla ei tehdä desimointia, eli muistiin menee juuri sillä
täydellä AD muuntimen nopeudella jolla se käy aina kun kyseinen kanavamäärä on
käytössä.
Silloin kun oskilloskooppi tallentaa muistiin alemmalla näytenopeudella se on desimoitu nopeus josta siis on pudotettu AD
muuntimen näytteitä pois kulloinkin tarvittava määrä.
Huomaa että koko muistin
maksimi määrä historiassa ja sekvenssitallennuksessa on enemmän kuin
oskilloskoopin normaali näytemuistin (yksi wfm) pituus. Siksi sitä ei suoraan nimetä
segmented memory toiminnoksi kuten oskilloskoopeissa joissa aikanaan oli jokin
kiinteä nopean näytemuistin pituus ja segmentoidussa tallennuksessa se samainen muisti
jaettiin osiin joista osista sitten käytettiin nimeä segmentti. Tässä ei aivan niin tehdä.
Saatavilla on muutakin muistia joten puhutaan vaan sekvenssitallennuksesta
riippumatta siitä mihin muistiin ne "segmentit" on järjestetty. Taulukko kertoo paljonko
sekvenssissä voi kulloinkin olla näitä segmenttejä ja segmentin pituuden.
Kokonaismäärä taulukossa on juuri laskettu (segmenttien määrä) x (segmentin
pituus) x (kanavamäärä).
En ole tehnyt taulukkoa muistin maksimivalinnalle 140k/70k
enkä 1,4M / 700k.
Sekvenssitallennuksen lisäksi sama muisti siis on
käytetävissä historiapuskurissa. Mikäli et käytä sekvenssitallennusta joka siis
ei sekvenssin kuluessa näytä mitään vaan haluat käyttää tavallista
historiapuskuria on syytä muistuttaa siitä että aina kun teet jonkin muutoksen
historia resetoidaan ja aletaan alusta - jotta koko historian yksittäiset framet
olisivat vertailukelpoisia. Jos siis haluat pidemmältä ajalta
ikäänkuin dataloggerin tapaan niin älä sen kuluessa käsittele skooppia. Vasta
kun kaikki on kerätty paina run/stop tai suoraan History painiketta.
Eräässä tapauksessa haluttiin katsella eri akkujen purkautumista (4 erilaista).
Skoopin jännite resoluutio oli riittävä kyseiseen tarpeeseen. Mutta aika oli 12
tuntia. Oli myös selvää että tallennuksen ei tarvitse olla täysin aukoton koska
asiat kuitenkin muuttuvat hyvin hitaasti. Skoopin maksimi aika skaala on
100s/div jolloin yhtenä pötkönä saadaan maksimissaan 1400 sekuntia. Oli myös
selvää että asian ei tarvi olla täysautomaattinen vaan ihminen voi hoitaa
käynnistyksen katsomalla kellosta ja pysäytyksen sitten 12h kuluttua jolloin
varmasti viimeisenkin akun purku on päättynyt akun sulkuun.
Katsotaanpas taulukosta. 2s/div antaa yhden tallennuksen pituudeksi 28s. Jos
valitaan 7k yhden tallennuksen pituudeksi saadaan näytteitä 250 sekunnissa.
Maksimi määrä näitä "segmenttejä" on 1953. 1953*28=54684s joka on siis
reilut 15 tuntia. Itseasiassa kun lisästään sekunnin väliaika jokaiseen niin
tarkemmin sanoen 15h43min. Ja siis nimenomaan 4 kanavaa samaan aikaan.
Mikä ei ilmene taulukosta on aika joka jää segmenttien väliin jolta ei saada
dataa. Tyypillisesti siihen jää väliin näillä
hitaahkoilla ajoilla vajaa 1 div vastaava aika. Tässä tapauksessa noin 1s joka
tuntuu hyväksyttävältä ajalta. Näin voisi ajatella että ainakin noin 1s
intervalilla saadaan dataa.
Edellämainitun osalta kannattaa perehtyä asiaan ja jotain perustietoa siihen
löytyy:
Oskilloskoopin valinnasta: Kaistaleveys ja näytteenottonopeus
(samplenopeus) ym.
Datalehdet ja muuta mallikohtaista materiaalia.
SDS1104X-U Datalehti
(X-U malli, versio E01A) pdf.)
Huom: Datalehdessä E01A on virhe. Peak detect
virheellisesti 2ns.
Oikea on 4ns.
SDS1104X-U User Manual
(versio UM0101E-E05A)
Huom! Uusi manuaali on yhteinen sekä SDS1000X-E että X-U
malleille. Huomaa erot.
SDS1104X-U Quick
Start Guide (versio QS0101E-E05A)
Huom!
Uusi pikaopas on yhteinen sekä SDS1000X-E että X-U
malleille. Huomaa erot.
Tarkasta aina tarvittaessa uusimmat versiot valmistajan sivuilta koska täällä
saattaa ajoittain jäädä vanhat versiot jakoon. Kaikkia manuaaleja datalehtia ja
muuta on niin paljon ettei aina aika riitä jatkuvasti seuraamaan mikä niistä on
uudistunut.
Niihin on vaikea linkittää koska niiden tarkat osoitteet saattavat ajoittain
muuttua kun Siglent päivittää sivujaan ja dokumentteja.
Kulloinkin viimeisimmät julkaistut materiaalit löytyvät nykyisin erittäin
helposti
Siglentin nykyisiltä EU alueen uudistetuilta sivuilta.
--» Ylös
--» Oskilloskoopit
--» Etusivulle - Home