SDS1000X/X+ wfm/s ja segment/s nopeudet

Testattua tietoa Siglent SDS1000X ja SDS1000X+ oskilloskooppien waveform update nopeuksista normaalissa katselussa sekä sekvenssitallennus toiminnossa  samoin kuin MSO (LA) ollessa käytössä.

   Tämä mallisarja on poistunut.
  Tällä sivulla saattaa kuitenkin olla jotain hyödyllistä joten en ainakaan vielä siirrä arkistoon.

Wfm/s (vaakapyyhkäisy) nopeudet ja vähän muutakin.

Seuraava pohjautuu omiin tutkimuksiini eivätkä tiedot ole Siglentin ilmoittamia. Omissa tutkimukissani  olen käyttänyt 29.1.2017 tiedossa olleita uusimpia FW päivityksiä. Testaukset on tehty käyttäen ainoastaan yksittäisiä oskilloskooppeja.  FW päivitysten ja HW versio erojen johdosta tiedot saatavat olla milloin tahansa  vanhentuneita ja niihin on suhtauduttava ainoastaan suuntaa antavina.

Olen testannut SDS1000X/X+ sarjan oskilloskooppien wfm/s nopeuksia mukaanlukien myös Sekvenssitallennuksen  josta käytetään nimenä myös "segmented memory" tallennusta.

Ensin on hyvä hiukan kerrata mitä nämä asiat tarkoittavat.

Wfm/s  nopeus.

(älä sekoita tätä TFT näyttöruudun päivitysnopeuteen)

Yksi Waveform (Wfm) tarkoittaa yhtä käytetyn näytemuistin mittaista jonoa AD muuntimen näytteitä kulloinkin käytössä olevalla näytteitys nopeudella (sample speed).
Vastaisi kokolailla hyvin analogisista oskilloskoopeista tuttua yhtä vaakapyyhkäisyä.

Kun oskilloskooppi on saanut yhden tällaisen tehtyä se tekee seuraavan heti kun se on vapaa uudelleen triggaamaan ja signaalista löytyy triggausehdot täyttävä tapahtuma. Kuinka nopeasti oskilloskooppi kykenee toistamaan tätä, on kyseisillä oskilloskoopin asetuksilla sen maksimi wfm/s nopeus. Oskilloskoopin asetukset saattavat vaikuttaa huomattavasti tähän silloinkin kun muisti ja vaakanopeus (t/div) pysyy samana.
Vaikuttavia asioita ovat erityisesti näyttötapaan liittyvät asetukset. Vähiten prosessointia tarvitaan kun näyttömuoto on "dots" eli jokaisesta AD muunnoksesta näytetään vain piste. Lisäksi asiaan voi vaikuttaa interpolointitapa  Sin(x)/x. Nopeuteen vaikuttaa myös se kuinka monta kanavaa on yhtaikaa käytössä, jopa sekin mitkä nimenomaiset kanavat. Lisäksi mittaukset, kursorit, ikkunoitu zoomaus jne vaikuttavat joskus paljon, joskus vähän tai jopa ei ollenkaan. Kaiken päälle, itse signaalikin voi vaikuttaa, jopa silloinkin kun se tarjoaa triggaustapuhtumia niin nopeasti että se jää merkityksettömäksi. Sensijaan signaalin sisältö saattaa joissain tapauksissa muutoin vaikuttaa, enemmän tai vähemmän tai "ei ollenkaan".  On luonnollista että mitä enemmän signaalin johdosta on prosessoitavaa näytön muodostamiseksi, sitä enemmän siihen kuluu aikaa.  On ihan hyvä ajatella asioiden suuruusluokkia tilanteen hahmottamiseksi. 

Jos (kuvitteellinen tilanne) oskilloskoopin nopeus olisi 100 000wfm/s ja jos yhden wfm mitta olisi 100 samplea ja jos samplenopeus olisi 1GSa/s ja jos t/div olisi 10ns/div ja jos kuvaruudun leveys olisi 10div. Tämä tarkoittaisi että yhden sekunnin aikana oskilloskooppi ottaisi 100000 kpl 100 näytteen mittaista "pyyhkäisyä".  (wfm = yksi vaakapyyhkäisy analogiskoopilla). 100 x 100000 = 10 000 000 näytettä sekunnissa (siis keskimäärin, yhden 100 näytteen mittainen tietenkin nopeudella 1G näytettä sekunnissa). Jos nyt näyttömuotona olisi vectors (lines) pitäisi skoopin tutkia jokainen näyteväli jokaisessa "pyyhkäisyssä" ja piirtää näytteiden väliin suora. Siinä on hiukan kiire. Tämä antaa hyvän osviitamn siihen miksi "dots" useinmiten on nopeampi. Kaiken lisäksi noilla pyyhkäisy nopeuksilla "dots" näyttötapa kuitenkin lähes aina muodostaa katkeamattoman viivan.  Jos itse näyttö päivitettäisiin vaikka 100 kertaa sekunnissa (on paljon hitaampi) niin yhdessä TFT kuvassa olisi päällekkäin 1000 vaakapyyhkäisyä signaalista. Nyt on helppo ymmärtää miksi myös "dots" piirtää "viivaa" eikä erillisiä pisteitä harvakseltaan.

Edellämainituista syistä asia on varsin kompleksinen. Valmistajat ovat ottaneet tavakseen esittää parhaan nopeuden ja usein vielä jopa niin että sen edellyttämiä asetuksia ja muita seikkoja ei ole kerrottu.

SDS1000X skoopeille Siglent ilmoittaa max 60000 wfm/s ja Sekvenssitallennuksessa 400000 wfm/s (segmenttiä/s)

SDS2000 sekä 2000X skoopeille vastaavasti 140000 wfm/s ja Sekvenssitallennuksessa 500000 wfm/s (segmenttiä/s)

Huippulukemat saadaan vain yksillä asetuksilla. Nämä olen myös  todentanut omin mittauksin. Katso taulukko jäljempänä.

SDS1000X,  1 kanava käytössä, näyttömoodi, dots, Sin(x)/x off, t/div 50ns/div, Acquisition Normal, Trigger Auto tai normal mode, Trigger Edge, Holdoff closed, ei mittauksia.

SDS2000, 1 kanava käytössä, näyttömoodi, dots, Sin(x)/x off, t/div 5ns/div, Acquisition Normal, Trigger Auto tai normal mode, Trigger Edge, Holdoff closed, ei mittauksia.

SDS2000X  mallia en ole omilla mittauksillani todentanut joten en tiedä aivan varmuudella mutta monet seikat viittaavat siihen että olisi hyvin saman kaltaisesti kuin SDS2000.

Sekvenssi (Sequence) toimintamoodi. LL Sekvenssi tallennuksesta löytyy lisäselvitystä SDS1000X yhteydestä.

Yksi sekvenssi voi olla 1 - 80000 segmenttiä. 1 segmentti on 1 wfm = yksi "vaakapyyhkäisy"
Sekvenssi toiminnossa oskilloskooppi ei päivitä "pyyhkäisyjä" lainkaan kuvaruudulle (tai näyttömuistiin) kesken sekvenssin. Tällöin oskilloskooppi on erittäin nopeasti valmiina seuraavan segmentin tallennukseen. Vasta kun kaikki sekvenssin segmentit on tallennettu ne prosessoidaan näytettäväksi. Kun se on valmis näytetään kaikki segmentit kerrostettuna näytöllä. Sekvenssi voi olla kertaluontoinen eli "single" tai se voi toistua alusta uudelleen kunnes esimerkiksi käyttäjä päättää pysäyttää tallennuksen. Sekvenssin jälkeinen prosessointiaika ennen kuin tulos näytetään saattaa olla joillain asetuksilla pitkäkin. Vasta sen jälkeen voidaan aloittaa uuden sekvenssin tallennus.
Jos halutaan tarkastella tallennettuja segmenttejä käytetään "History" toimintoa joilla segmentti muistia selataan. Selata voi käsin tai toistaa valitulla nopeudella eteen ja taaksepäin. Käytettävissä on mittaukset sekä matematiikka. Lisäksi käytettävissä on taulukko jossa kunkin segmentin aikaleima.

Segment/s nopeus.

Kuten normaalissa toimintamoodissa, myöskin tässä nopeuteen vaikuttaa jotkin asetukset. Näytön asetukset eivät vaikuta. Samoin Sin(x)/x ei vaikuta, mittaukset, kursorit jne eivät vaikuta. Valitut kanavat vaikuttavat, samoin kuin käytössä oleva segmentin pituus ja t/div nopeus. On myös hyvä huomata että nyt on syytä puhua taatusta nopeudesta jolla varmuudella kyetään kaikki triggaukseen johtavat tapahtumat tallentamaan yhden sekvenssin aikana. Keskiarvonopeus sekä huippunopeus saattavat poiketa tästä.

Keskimääräinen maksimi on sekä SDS1000X sarjalla että SDS2000 sama 500 000 segmenttia sekunnissa. Ns taattu nopeus jolla yhtään segmenttiä ei jää pois on maksimissaan luokkaa 480 000 segmenttiä sekunnissa SDS1000X sarjassa (1 kanava käytössä, 50us/div,). Tuolla nopeudella oskilloskoopin hetkellinen hitainkin hetki on edelleen niin nopea että segmentti ei jää tallentamatta. Taulukossa on nämä nopeudet kaikille asetuksille 2ns/div - 1ms/div.

Seuraavassa kuvassa on SDS1000X sarjan osalta omissa testeissäni saadut tulokset. Nämä eivät ole laitteen spesifikaatioita vaan yksittäisen laitteen testituloksia mittaustavalla jota testeissä on käytetty. Siglent (valmistaja) ei takaa näitä arvoja eikä vastaa niistä.

Alimpana taulukossa on tilanne silloin kun käytäössä on samaan aikaan sekä analogiakanavat että digitaalikanavat (MSO toimintatapa)
Nopeudet ovat melko alhaisia kun vertaa tilanteeseen jossa pelkät analogiset kanavat käytössä. Tämä on kuitenkin tuupillistä monille vastaaville oskilloskoopeille. Esimerkiksi Tektronix MSO4000 sarjassa vastaavat nopeudet ovat noin 125 wfm/s.  Siitä ollaan kuitenkin suuruusluokkaa viisinkertaisilla nopeuksilla.

Laitteen datalehti sisältää ne tiedot jotka Siglent ilmoittaa ja joista Siglent vastaa.

Allaoleva taulukko antaa kuitenkin kuvan siitä mihin laite tässä suhteessa pystyy. 

Taulukko ei kerro kaikkea. Hitaat nopeudet ja muistin rajoittaaminen alle maksimin eivät ole taulukossa.

Huomaa että taulukko on tehty vain 1ms/div ja sitä nopeammille vaakapyyhkäisyille ja siten että muistin pituuden max asetus on ollut 14M. Kun t/div asetusta hidastetaan käyttää oskilloskooppi pidempää muistia ja ylläpitää näin maksimi samplenopeutta. SDS1000X/X+ mallien muistin valinnat ovat 14k, 140k, 1.4M sekä 14M (kun kaksi kanavaa käytössä nuo puolittuvat)
Nyt kun katsotaan taulukkoa huomataan että 1us/div "mem pts" (muisti) on 14k ja samplenopeus 1GSa/s. Mikäli olisimme valinneet käyttöön 14k ja nyt valitsisimme t/div asetukseksi 2us/div  joutuisi oskilloskooppi pudottamaan samplenopeuden puoleksi (500MSa/s). Jos tuolla 14k muistivalinnalla valittaisiin 1ms/div nopeus olisi enää 1MSa/s eli tuhannes osa maksimista (kuten muistikin 14M  vs 14k).  Nyt kuitenkin maksimi määrä vaakapyyhkäisyjä joka voidaan tallettaa historia- tai segmenttimuistiin on 944kpl. 14M muistilla määrä on vain 2.  (segmenttien maksimi määrä ei mene suoraan suhteessa).


Jos on tarve tehdä jotain  pitkäaikaista seurantaa tätä voi hyödyntää kun ei tarvita maksimaalista samplenopeutta.
Yllä kuvatulla tavalla 2kpl 14M on yhteensä 28 millisekuntia.  944kpl vastaavasti yli 13 sekuntia. Hitaimmillaan ja pisimmillään tallenusaika voi olla jopa yli 2 viikkoa.
On kuitenkin huomattava että jokaisen vaakapyyhkäyssyn väliin jää ns "kuollut" aika. Hitailla nopeuksilla karkeasti niin että kun ruutu on 14 div on kuitenkin tallennusväli noin 15 div. Jokaisella yksittäisellä vaakapyyhkäysyllä on aikaleima jonka resoluution on 1us.

Esimerkki:
Mikäli haluttaisiin akun purkukäyrä 12 tunnin ajalta. Valitaan 2 kanavaa käyttöön (toinen kanava esim lämpötilavalvontaan tms). 2s/div. Muistiasetus 14k. Samplepudeksi tulee näin 250kS/s. (Koska muisti jaetaan nyt 2 kanavalle on yhdelle kanavalle käytössä 7k)
Maksimi määrä vaakapyyhkäisyjä historiaan mahtuu tällä asetuksella 1887kpl. 1 vaakapyyhkäisy on 28 sekuntia. 28s x 1887 = 52836s  joka on yli 14 tuntia.
Tässä jokaisen vaakapyyhkäisyn väliin jää noin 2 sekuntia (tuo väli hiukan vaihtelee riippuen kuinka seuraava triggaus tarkalleet ajoittuu.)
Saadaan siis 28 sekuntia dataa ja väli noin 2s eli tallennusintervalli noin 30s. Tarkka aikaleima saadaan jokaisen vaakapyyhkäisyn aikaleimasta.

Taulukossa alla max waveform update speed eli suurin vaakapyyhkäisyjen toistonopeus, segmenttien tallennuksen maksiminopeudet sekä nopeudet kun digitaalitulot ovat käytössä eli logiikka analysaattori.

--»  Ylös 

--»  Oskilloskoopit

--»  Etusivulle - Home