Выбор осциллографа

[EUgeneUS]

Пришел прибор. Если кому-то интересно, первые впечатления.
Буду писать про плохое, в основном, но не потому что недоволен прибором, а потому что плохое лучше запоминается

1. Шум плюс-минус 1 LSB. Шумит даже при внутреннем подключении входа к общему проводу.
На низких частотах выглядит как шум. А вот на высоких выглядит как искажение формы сигнала.
В принципе можно бороться усреднением.

2. FFT. Зачем-то пытается продолжить спектральную область в какие-то безумные единицы и десятки гигагерц. Чего они там хотят показать - не понятно. При попытках посмотреть подробно, что происходит в более низкочастотной части спектра, снижает частоту дискретизации. В результате разрешающая способность в частотной области оказывается не очень хорошей, прямо скажем - плохой. Спектр модулированного сигнала посмотреть будет невозможно. Использовать в качестве анализатора спектра нельзя. Но посмотреть гармоники до -35 дБ - можно.

3. Большой пользы от Eqv. Sample Rate пока не обнаружил:
а) на диапазонах 4 и 8 нс/дел точек при Eqv. Sample Rate показывает раза в два-три больше, чем при Real Sample. В обоих случаях точек показывает гораздо больше, чем 1 гигавыборка в секунду.
б) на диапазоне 2 нс/дел точек при Eqv. Sample Rate показывает столько же как и при при Real Sample, при этом больше (!) чем на диапазонах 4 и 8 нс/дел.
Видимо, в обоих случаях работает аппроксимация сигнала и досчитываются недостающие точки.
А так как большие частоты смотрел пока только на сигналах с плавными фронтами - особой разницы нет.

4. По полосе. 6 Мгц на щупе 1:1 это они, конечно, с запасом указали. Заметное глазу падение начинается где-то в районе 15-20 Мгц, и оно не очень крутое. Сигнал 50 МГц вполне ещё показывает.
На щупе 1:10 падение уровня сигнала раза в два по амплитуде всё равно присутствует. Но сложно сказать - это проблемы генератора или осциллографа.

5. Артефакты цифровой обработки. На частоте сигнала почти точно 50 МГц удалось "обнаружить" сигнал с частотой в 1000 раз меньше Синхронизировать его не получилось, но "сфотографировать" - легко. Форма и размах - как у реального сигнала.

6.

Dmitriy40 в сообщении #1469423 писал(а):

А эквивалентные выборки (их преимущества) будут хорошо видны при просмотре сигнала 125МГц от генератора для AD9850. Он весьма стабильный и с крутыми фронтами (надеюсь, не синус же там на цифровой вход), они конечно завалятся осциллом, но не более чем на 2-3нс (время нарастания по доке).

На самом кварце показал синус.

В ближайших планах: загнать AD9850 на максимальную частоту (где-то 50-70 МГц), настроить его встроенный компаратор на сигнал с малой скважностью ("почти иголки"). И посмотреть
а) "Завал" полосы пропускания в этих частотах.
б) "Завал" фронтов.
в) Работу Eqv. Sample Rate на периодических ВЧ сигналах, сильно отличающихся от синусоиды.

[Dmitriy40]

Прокомментирую.

EUgeneUS в сообщении #1471488 писал(а):

1. Шум плюс-минус 1 LSB. Шумит даже при внутреннем подключении входа к общему проводу.

Ну это нормально, АЦП же, они всегда шумят в младшем разряде. А усреднение для его подавления снизит частоту выборок, потому и оставили этот выбор вам.
У меня например эфир вообще кошмар, на закороченный щуп идёт наводка ±1мВ при 1:1 и ±5мВ при 10:1. При внутреннем закорачивании чистая земля. Разумеется это после автокалибровки (есть где-то в меню), если её не делали, найдите и сделайте обязательно, шумы она вряд ли уберёт, а вот смещение нуля вполне.

EUgeneUS в сообщении #1471488 писал(а):

2. FFT. Зачем-то пытается продолжить спектральную область в какие-то безумные единицы и десятки гигагерц.

Может это "рекламируют" эквивалентные выборки? Или даже используют. Вот и уходит полоса до 12.5ГГц. Впрочем не видя не знаю.

EUgeneUS в сообщении #1471488 писал(а):

При попытках посмотреть подробно, что происходит в более низкочастотной части спектра, снижает частоту дискретизации.

А вот это натуральный артефакт алгоритмов, они (гады!) снижают частоту дискретизации при увеличении развёртки чтобы весь экран влезал в память. Хоть это FFT, хоть Peak, хоть Average, хотя для этих режимов (для последних двух точно) вполне можно работать всегда на максимальной частоте дискретизации.
Вообще, FFT практически не пользуюсь, напрягает постоянно помнить зависимость разрешения по частоте и правой границы от текущей развёртки (постоянно крутанёшь что-нибудь и всё уехало не пойми куда ). Да и задач таких нет.

EUgeneUS в сообщении #1471488 писал(а):

а) на диапазонах 4 и 8 нс/дел точек при Eqv. Sample Rate показывает раза в два-три больше, чем при Real Sample. В обоих случаях точек показывает гораздо больше, чем 1 гигавыборка в секунду.
б) на диапазоне 2 нс/дел точек при Eqv. Sample Rate показывает столько же как и при при Real Sample, при этом больше (!) чем на диапазонах 4 и 8 нс/дел.

У меня срабатывает следующий лайфхак: уменьшить развёртку на 3 шага от минимума (с 5нс до 50нс на деление), запустить однократно или просто остановить и лишь потом увеличивать развёртку и рассматривать точки (не забыть переключить отображение именно точек, а не векторов в меню Display, впрочем это можно делать уже при просмотре записанного сигнала). Иначе тоже, точек явно больше чем частота дискретизации АЦП. При этом интерполяцию $\sin x/x$ отключить нельзя, как и у Вас, но она сама отключается таким вот лайфхаком. Вот тут кстати про её (и эквивалентных выборок) пользу есть.

EUgeneUS в сообщении #1471488 писал(а):

4. По полосе.

Полосу удобнее проверять не по амплитуде, а по искажению фронтов прямоугольного сигнала, как я писал выше, его легко получить с ардуины. 6МГц должна заваливать фронт в 33 раза сильнее чем 200МГц (не 2-3нс, а 60-100нс). Причём можно второй щуп включить на тот же сигнал в режиме 10:1 и синхронизироваться по нему, будет прекрасно видна разница в АЧХ щупов.

EUgeneUS в сообщении #1471488 писал(а):

5. Артефакты цифровой обработки. На частоте сигнала почти точно 50 МГц удалось "обнаружить" сигнал с частотой в 1000 раз меньше Синхронизировать его не получилось,

Там есть условия запуска по длине импульса больше/меньше заданной, полезно при этом включить Normal (ждущую) развёртку, чтобы экран обновлялся только по реальному срабатыванию условия запуска.

EUgeneUS в сообщении #1471488 писал(а):

На самом кварце показал синус.

Удивлён, но не сильно. Понятно что хотели минимизировать паразитные гармоники, но использование для цифровой схемы именно синуса как минимум странно, по моему заваленный на вершинах прямоугольник лучше, нам ведь важна лишь окрестность полпитания, где лучше бы иметь скорость нарастания поболее.

EUgeneUS в сообщении #1471488 писал(а):

В ближайших планах: загнать AD9850 на максимальную частоту (где-то 50-70 МГц),

Не стоит этого делать, запутаетесь где артефакты генератора, а где осциллографа. Полторы-две точки с ЦАП на период это простите нонсенс. Да, после хорошего фильтра можно получить "почти чистый синус", но это вот "почти" портит всю малину. Уж лучше настроить генератор на 5МГц и смотреть прямоугольник скважности около двух этой частоты, именно фронты (в частности выброс вверх, начало нарастания). И только поняв где артефакты именно осциллографа переходить к рассмотрению артефактов генератора. Впрочем полюбоваться разумеется никто не запрещает, только выводов сразу не делайте.

[EUgeneUS]

Dmitriy40 в сообщении #1471499 писал(а):

У меня срабатывает следующий лайфхак: уменьшить развёртку на 3 шага от минимума (с 5нс до 50нс на деление), запустить однократно или просто остановить и лишь потом увеличивать развёртку и рассматривать точки (не забыть переключить отображение именно точек, а не векторов в меню Display, впрочем это можно делать уже при просмотре записанного сигнала). Иначе тоже, точек явно больше чем частота дискретизации АЦП. При этом интерполяцию $\sin x/x$ отключить нельзя, как и у Вас, но она сама отключается таким вот лайфхаком

Похоже этот лайфхак "нащупал" методом тыка.

Dmitriy40 в сообщении #1471499 писал(а):

Вот тут
кстати про её (и эквивалентных выборок) пользу есть.

Спасибо!

Dmitriy40 в сообщении #1471499 писал(а):

Полосу удобнее проверять не по амплитуде, а по искажению фронтов прямоугольного сигнала, как я писал выше, его легко получить с ардуины.

Я смотрел с AD9850 с "прямоугольного выхода". Без делителя в районе 20 МГц (могу посмотреть более точно) прямоугольный сигнал "заваливается" в подобие треугольного. В принципе, как и написали. 6 МГц, видимо, указано исходя из того, чтобы точность измерений сохранялась.

Dmitriy40 в сообщении #1471499 писал(а):

Удивлён, но не сильно. Понятно что хотели минимизировать паразитные гармоники, но использование для цифровой схемы именно синуса как минимум странно, по моему заваленный на вершинах прямоугольник лучше, нам ведь важна лишь окрестность полпитания, где лучше бы иметь скорость нарастания поболее.

Вот не факт, что там именно синус. Вторая гармоника уже в полосу не влезает.

Dmitriy40 в сообщении #1471499 писал(а):

Не стоит этого делать, запутаетесь где артефакты генератора, а где осциллографа. Полторы-две точки с ЦАП на период это простите нонсенс.

Все таки 50-70 МГц, это 15-20 точек ЦАП.
Там (на прямоугольнике) видны следующие артефакты на этих частотах:

1. Колебания в верхней и нижней части импульсов. Это, похоже, артефакт осциллографа, а именно - ограничения полосы, так как в полосу 5 гармоника уже не попадает.
2. Импульсы идут "пачками". Это уже нестабильная работа AD9850.

Dmitriy40 в сообщении #1471499 писал(а):

EUgeneUS в сообщении #1471488 писал(а):

писал(а):
2. FFT. Зачем-то пытается продолжить спектральную область в какие-то безумные единицы и десятки гигагерц.

Может это "рекламируют" эквивалентные выборки? Или даже используют. Вот и уходит полоса до 12.5ГГц. Впрочем не видя не знаю.

Может быть. Но идиотизм же какой-то. Полоса 200 МГц, и что они покажут в спектральной области на более высоких частотах? Собственный шум?

[Dmitriy40]

EUgeneUS в сообщении #1471510 писал(а):

Без делителя в районе 20 МГц (могу посмотреть более точно) прямоугольный сигнал "заваливается" в подобие треугольного.

Можно замерить скорость нарастания на более-менее прямом участке (лучше около середины сигнала по вертикали) и пересчитать её в частоту среза (вечно забываю эту формулу и каждый раз вывожу заново, но она простая, Вы даже можете её просто знать).

EUgeneUS в сообщении #1471510 писал(а):

Вот не факт, что там именно синус. Вторая гармоника уже в полосу не влезает.

Э, 125МГц имеет длительность 4нс по обоим уровням, а у Вас время нарастания щупов 2-3нс, т.е. если там реально прямоугольник, то Вы должны видеть от него минимум 1-2нс полку (или почти полку, выше 90% от нормы) и 2-3нс перепад. И это заметно отличается от чистого синуса. Невзирая ни на какие гармоники, ну как я думаю.
Кстати, даже по доке на AD9850 ему нельзя подавать на вход синус 125МГц так как он требует не менее 6.4нс логических уровней, а 5В синус не уходит ниже 0.8В и выше 3.5В суммарно на 80% периода, лишь на 42%, и даже если включить 5В размахом через кондёр и подтяжку к 2.2В, всё равно не более 62%, при необходимых 80%.

EUgeneUS в сообщении #1471510 писал(а):

Все таки 50-70 МГц, это 15-20 точек ЦАП.

Это 15-20 точек вашего АЦП в осциллографе, но 1.5-2 точки ЦАП в AD9850 ибо он тактируется 125МГц. При скорости нарастания 400В/мкс на частоте 50МГц это максимальный размах не более 8В и при таком размахе вместо синуса (пусть искажённого) на выходе ЦАПа будет почти треугольник (с меняющимися амплитудами каждого пика). Если амплитуда меньше, то будет нечто похожее на трапеции с той же скоростью нарастания и полками на уровне текущего выходного сигнала в каждый момент времени. И вот это всё подаётся на фильтр третьего кажется порядка с частотой среза 70МГц ... Который всё конечно сгладит, но насколько сильно и чисто в каждом периоде я совершенно не уверен (знаний точно посчитать не хватает, а моделировать лень).

EUgeneUS в сообщении #1471510 писал(а):

Там (на прямоугольнике) видны следующие артефакты на этих частотах:
1. Колебания в верхней и нижней части импульсов. Это, похоже, артефакт осциллографа, а именно - ограничения полосы, так как в полосу 5 гармоника уже не попадает.

Не знаю, Вам там конечно виднее, но по моему это очень похоже на артефакты генератора AD9850, как раз так они и должны выглядеть.
Как импульсы могут идти пачками я не представляю, если только не завышен/занижен уровень компаратора в AD9850, тогда если амплитуда какого-то периода до него не дотянулась, именно пропуск импульса и будет, в том числе и пачкой. Это опять таки всё артефакты AD9850.

[EUgeneUS]

Dmitriy40 в сообщении #1471551 писал(а):

Это 15-20 точек вашего АЦП в осциллографе, но 1.5-2 точки ЦАП в AD9850 ибо он тактируется 125МГц.

А, Вы про это.
1. По даташиту AD9850 может выдать до 61.5 МГц, то есть половину тактовой частоты. Но, видимо, не без проблем.
Примерно на 50 МГц имеются заметные глазу колебания амплитуды. А если выше, импульсы идут пачками. Почему - не разобрался.
2. Погуглил даташиты на похожие кварцовые осцилляторы. У них выход CMOS, то есть должен быть прямоугольник. Однако, осциллограф упорно рисует синус. Посмотрю еще, FFT покажет.

3. Вот это:

EUgeneUS в сообщении #1471510 писал(а):

1. Колебания в верхней и нижней части импульсов. Это, похоже, артефакт осциллографа, а именно - ограничения полосы, так как в полосу 5 гармоника уже не попадает.

после встроенного компаратора AD9850, то есть там синтезатор влияния не форму сигнала оказывать не должен, только на скважность.
То, что получается, очень похоже вот на это

Dmitriy40 в сообщении #1471551 писал(а):

Как импульсы могут идти пачками я не представляю, если только не завышен/занижен уровень компаратора в AD9850, тогда если амплитуда какого-то периода до него не дотянулась, именно пропуск импульса и будет, в том числе и пачкой.

На синусоидальном выходе тоже импульсы пачками. На некоторой частоте (точно не помню, то ли 40 МГц, то ли около 50) выглядит как 100% амплитудная модуляция. При более высоких частотах между всплесками сигнала появляется пауза с шумом, по виду похоже на перемодуляцию АМ.

Dmitriy40 в сообщении #1471551 писал(а):

Это опять таки всё артефакты AD9850.

Согласен.

-- 01.07.2020, 18:19 --

Dmitriy40 в сообщении #1471551 писал(а):

Э, 125МГц имеет длительность 4нс по обоим уровням, а у Вас время нарастания щупов 2-3нс, т.е. если там реально прямоугольник, то Вы должны видеть от него минимум 1-2нс полку (или почти полку, выше 90% от нормы) и 2-3нс перепад. И это заметно отличается от чистого синуса. Невзирая ни на какие гармоники, ну как я думаю.

Вот сигнал, с чем-то похожим на полку.
А там третья гармоника нужна. Если же её нет (в полосу пропускания не вошла), то будет синус.

[Dmitriy40]

EUgeneUS в сообщении #1471558 писал(а):

То, что получается, очень похоже вот на это

А, другое дело, я понял иначе, что прыгают по вертикали сами эти полки. Так то похоже на правду (ограничение полосы), у себя не могу посмотреть, нет под рукой прямоугольного сигнала с 5 гармоникой выше полосы пропускания.

И я в гармониках плохо понимаю, вот скорость (время) нарастания вполне понятно, пока сигналы медленнее (т.е. вероятно задавлены гармоники выше какой-то), искажений не происходит (ну может за исключением переколебаний).

[EUgeneUS]

Dmitriy40 в сообщении #1471569 писал(а):

я понял иначе, что прыгают по вертикали сами эти полки.

Сами полки тоже прыгают. Ну как прыгают. На высоких частотах AD9850 плавно нарастают, потом плавно спадают. Но это уже другое.

[EUgeneUS]

EUgeneUS в сообщении #1471558 писал(а):

Посмотрю еще, FFT покажет.

Посмотрел.

1. Имеется вторая гармоника, ослабленная относительно уровня первой на 20-25 дБ. Откуда она, не очень понятно - в меандре нет второй гармоники. Похоже появляется из-за ошибок в измерении (8-бит АЦП), которые "портят" форму сигнала.

2. Третья гармоника просматривается на уровне шума, но ослаблена относительно уровня первой на 30-35 дБ. При этом в меандре она меньше основной в три раза, то есть на 4.8 дБ по напряжению. Почему она так ослабляется тоже понятно - в полосу 200 МГц она (375 МГц) надежно не попадает

Совершенно понятно, что кроме почти чистого синуса на частотах более 100 МГц увидеть ничего не удастся.

[Dmitriy40]

Вроде бы почти чистый синус можно смотреть и до 200МГц (до полной входной полосы).
А учитывая что 200МГц реализовано не цифровым фильтром, а аналоговым не слишком высокого порядка (моё предположение), то и чуть повыше, конечно с ослаблением.

Насчёт же других сигналов, мне казалось смотреть можно любой из них, если скорость его изменения не превышает скорости нарастания осциллографа (которая заявлена в 2-3нс, причём это похоже на всю шкалу какой бы она ни была). И в зависимости от размаха сигнала и выбранной шкалы частоты для каждой формы сигнала будут разные.