DS 1054Z Осциллограф цифровой RIGOL

Рассмотрим мой новый цифровой осциллограф RIGOL DS1054Z. Линейка 1000Z анонсирована в 2014 году. Выпускается до сих пор. Материнская плата перетерпела несколько ревизий, и у меня ver.1.4. Прибор конкретно доведен до ума.

Осциллограф является 4-х канальным, имеет шикарный экран и отлаженную, стабильную прошивку. Обладает уверенной аппаратной базой. Штатная полоса пропускания 50Мгц, а память для хранения выборок — до 24 000 000 точек! При использовании нескольких каналов — делится. Частота дискретизации при этом 1Gs/s. При использовании 2 каналов — имеем по 500 мегасемплов на канал. 3 и 4 каналов — по 250 мегасемплов в секунду. Это обусловено установленным АЦП — HMCAD1511. За интерфейс и обработку данных отвечает ARM-процессор от NXP — i.MX283. Это вполне неплохой и нафаршированный камень, работающий на частотах до 454Мгц, поддерживающий NAND (SLC, MLC, eMMC) и DDR2 с частотами до 200Мгц. Имеет температурную защиту и множество периферии: ADC, i2c, SPI, UART, DMA, ETHERNET, USB, LCD контроллер + многое другое. Высокоскоростная логика реализована на FPGA. Здесь приспособился достойный чип от Xilinx — SPARTAN-6 (XC6SLX25)

Функционал для обычного радиолюбителя является просто запредельным, и еще лет 15 назад нельзя было даже представить, что что-то подобное может стоять на столе дома! Интерфейс прибора богат функционалом, продуман и дизайнерски проработан. Выглядит красиво — работать удобно. Особенно радует отображение сигнала через фирменную технологию UltraVision! Это что-то невероятное! Сигнал отображается как на аналоговом приборе, а в некоторых случаях — информативнее. Достигается такой эффект путем работы программно-аппаратных фильтров и за счет отображения интенсивности сигнала градациями цвета. 

На начало 2018 года — это лучшее устройство в своем классе! Фаворит по цене/качеству, с моей точки зрения. Заслуженно является лидером продаж и выбором №1 в бюджетном ценовом диапазоне среди радиолюбителей и профессионалов во всем мире. Он подойдет абсолютному большинству специалистов. С помощью DS1054Z можно производить огромный комплекс измерений. Не смотря на ограничение пропускной способности в 50Мгц. На самом деле — прибор может показать сигнал и 100Мгц и даже выше. Существуют кейгены для активации полосы в 100Мгц. Правда ли происходит увеличение пропускной способности — мы выясним позже. 

Описывать весь богатый функционал на страницах блога бессмысленно! Это все прекрасно изложено в документации к прибору, на много страниц. Отдельно хочется отметить то, что прибор работает по-настоящему в реальном времени (на 1 канал)! Обсчет сигнала происходит почти мгновенно и тормоза ему неведомы на коротких развертках. Так же, DS1054Z предоставляет более 20 автоматических измерений и декодирование протоколов: Serial, SPI, i2c, RS232.

Не обошлось, конечно и без минусов.. отсутствие отдельного канала внешней синхронизации, небольшие лаги интерфейса при запуске 4-х каналов, небольшое разрешение АЦП — всего 8 бит, долгое сохранение на флешку скриншота осциллограммы, плавающий ноль канала — то есть осциллограмма может оказаться чуть выше условного нуля координат на экране. Ну и некоторые другие мелочи. Но на все это можно закрыть глаза, учитывая стоимость прибора и безотказную работу! Все что надо — вы увидите.

Считаю серию 1000Z очень удачной! Могу смело рекомендовать этот прибор тому — кто понимает что делает. Производитель дает гарантию до 3-х лет.

Ниже можно ознакомиться с основными техническими характеристиками, а так же посмотреть мой авторский обзор и мнение о некоторых ключевых функциях DS1054Z.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

  Покупался тут (лучший продавец, лучшая цена!): Rigol DS1054zОбсуждение на форумеКаталогКорзина 0 товаров на сумму0,00 руб.

• Анализаторы спектраВ (27)
• Генераторы сигналовВ (29)
  • Генераторы сигналов СВЧ: серии DSG800 и DSG3000В (4)
  • Генераторы сигналов: серии DG800/900В (9)
  • Генераторы сигналов: серия DG1000В (1)
  • Генераторы сигналов: серия DG1000ZВ (3)
  • Генераторы сигналов: серия DG4000В (4)
  • Генераторы сигналов: серия DG5000В (8)
• Источники питанияВ (10)
• МультиметрыВ (3)
• Опции и аксессуарыВ (172)
  • Опции и аксессуары: анализаторы спектраВ (42)
  • Опции и аксессуары: генераторы СВЧВ (5)
  • Опции и аксессуары: генераторы сигналовВ (11)
  • Опции и аксессуары: источники питанияВ (8)
  • Опции и аксессуары: цифровые мультиметрыВ (1)
  • Опции и аксессуары: цифровые осциллографы DS/MSO7000В (17)
  • Опции и аксессуары: цифровые осциллографы DS1000ZВ (8)
  • Опции и аксессуары: цифровые осциллографы DS2000/DS2000AВ (9)
  • Опции и аксессуары: цифровые осциллографы DS4000В (10)
  • Опции и аксессуары: цифровые осциллографы DS6000В (12)
  • Опции и аксессуары: цифровые осциллографы MSO5000В (20)
  • Опции и аксессуары: цифровые осциллографы MSO8000В (15)
  • Опции и аксессуары: электронные нагрузкиВ (5)
  • Осциллографические пробникиВ (21)
• Система коммутации и сбора данныхВ (19)
• Цифровые осциллографыВ (72)
  • Цифровые осциллографы: серия DS/MSO1000ZВ (9)
  • Цифровые осциллографы: серия DS/MSO2000(A,E)В (18)
  • Цифровые осциллографы: серия DS/MSO4000/EВ (18)
  • Цифровые осциллографы: серия DS/MSO7000В (8)
  • Цифровые осциллографы: серия DS1000BВ (2)
  • Цифровые осциллографы: серия DS1000D/EВ (4)
  • Цифровые осциллографы: серия DS6000В (4)
  • Цифровые осциллографы: серия MSO5000В (6)
  • Цифровые осциллографы: серия MSO8000В (3)
• Электронные нагрузкиВ (4)

Поиск по сайтуАвторизацияРеклама</td></tr></tbody>

Первые эксперименты с осциллографом Rigol DS1054Z

3 июля 2017

Об осциллографе

Примечание: Меня предупреждали, что при покупке осциллографа в Китае через интернет могут возникнуть проблемы на таможне. Если у кого-то из читателей есть опыт, подтверждающий или опровергающий это утверждение, прошу поделиться им в комментариях. Я лично решил купить осциллограф в России, как по только что озвученной причине, так и из соображений безопасности транспортировки и наличия гарантии.

Цена за Rigol DS1054Z колеблется в районе 400-450$, в зависимости от страны и магазина. Не такие уж маленькие деньги, но тут работает правило «скупой платит дважды». Если вообще брать осциллограф, то лучше сразу взять нормальный, который подойдет вам для большинства практических задач и прослужит много лет, чем взять подешевле, а затем все равно заплатить за DS1054Z.

Итак, основные характеристики Rigol DS1054Z:

• Количество каналов: 4;
• Полоса пропускания: 50 МГц, можно «разогнать» до 100 МГц;
• Частота дискретизации: 1 GS/s;
• Объем памяти: 12 млн точек;
• Вертикальное разрешение: 8 бит;

Плюс к этому осциллограф обладает множеством интересных софтверных фичей — измерение максимума, минимума, peak-to-peak, частоты, скважности сигнала и так далее, математические операции над сигналами, декодирование RS-232, I2C и SPI, снятие скриншотов с сохранением на флешку, возможность печати на принтере, подключения к Ethernet-сети, и так далее.

Полоса пропускания — это такая частота входного сигнала, при которой осциллограф покажет не менее 0.707 от настоящей амплитуды сигнала (аттенюация ≤ 3 дБ). Если полоса пропускания осциллографа составляет, к примеру, 100 МГц, он все равно покажет вам сигнал с частотой 200 МГц, и даже 500 МГц, но амплитуда сигнала будет существенно меньше настоящей. Кроме того, если сигнал не является синусоидным, он может быть существенно искажен из-за аттенюации гармоник.

Что означают остальные характеристики и на что они влияют должно быть понятно из названия. Насколько я смог выяснить, это лучшие характеристики для данного ценового класса. За те же деньги среди альтернатив вы найдете либо осциллограф с двумя каналами, либо с меньшей полосой пропускания.

Здорово, конечно, но пока что все это выглядит больно похоже на четыре вольтметра в одном корпусе 🙂 Так зачем же осциллограф может потребоваться на практике, и что он может такого, чего не может вольтметр? Чтобы ответить на эти вопросы, проведем несколько более-менее практических опытов.

Эксперимент 1. Определяем индуктивность катушки

Рассмотрим следующий сигнал:

Здесь вы видите затухающие колебания в LC-контуре. Чтобы получить такой сигнал, нужно спаять катушку индуктивности с керамическим конденсатором и соединить все как изображено на следующем фото:

Сигнал возникает при кратковременной подачи питания в цепь. Держать питание подключенным слишком долго не рекомендую, я так одну катушку спалил. Доли секунды будет более, чем достаточно. Заметьте, что для избавления от различных паразитных эффектов цепь нужно именно спаять, а не собрать на макетной плате.

Емкость конденсатора обычно известна, во-первых, потому что на нем есть маркировка, а во-вторых, потому что функция измерения емкости конденсатора есть во многих мультиметрах. Осциллограф же оказался достаточно умным, чтобы автоматически определить период и частоту колебаний в контуре. На фото не особо видно, но они подписаны желтым цветом под сигналом. Период и частота составили 19.2 мкс и 52.1 КГц соответственно.

Зная емкость конденсатора и частоту колебаний, можно по формуле Томсона определить индуктивность катушки:

На практике, конечно же, измерения нужно проводить хотя бы 3 раза, а также оценивать погрешность измерений.

Итак, если у вас есть осциллограф, RLC-метр можно не покупать. Все необходимое для измерения индуктивности катушек у вас уже есть.

Эксперимент 2. Наблюдение за колебательными процессами

Раз уж заговорили о колебаниях, вот еще пара примеров. С помощью осциллографа можно посмотреть, как именно меняется напряжение на светодиодах в мультивибраторе:

На следующем же скриншоте изображены прямоугольный сигнал от таймера 555:

Горизонтальные и вертикальные линии, которые вы видите, называются курсорами. Их можно перемещать при помощи элементов управления осциллографа для измерения интересных свойств сигнала.

Эксперимент 3. Сравниваем шумы регуляторов напряжения

Говорят, что импульсные регуляторы напряжения имеют больший шум, чем линейные. Но насколько эта разница велика и имеет ли она значение на практике? Давайте выясним!

Шумы от линейного регулятора LM7805, который упоминался в заметке Интегральные схемы: чипы стандартной логики 74xx, выглядят следующим образом:

Сравним его с импульсным регулятором LM2596, шум от которого выглядит так:

Для чистоты эксперимента в качестве источника питания в обоих случаях использовалась одна и та же батарейка крона. Как видите, шум у импульсного регулятора действительно оказался больше, +/- 0.065 В против +/- 0.04 В у линейного регулятора. Однако я не думаю, что это имеет большое значение на практике.

Заключение

Само собой разумеется, применений осциллографу можно найти куда больше, чем определение индуктивности катушек и увлеченное наблюдение за таймерами 555. Выше была приведена лишь пара примеров, первых пришедших мне в голову. На практике же все ограничивается только вашими потребностями и фантазией. Вообще, лично мне нравится думать об осциллографе, как о GDB для железа. Быть может, с его помощью я наконец-то перестану панически бояться чисто аналоговых схем — всяких там генераторов, фильтров, и вот этого всего.

Несколько ссылок по теме:

• Что находится внутри осциллографа Rigol DS1054Z;
• Как за две минуты «разогнать» DS1054Z до возможностей DS1104Z;
• Подробное видео по начальной настройке и использованию DS1104Z;
• Туториал по использованию цифровых осциллографов от DI HALT;

А есть ли у вас осциллограф и если да, то какой, и какие задачи с его помощью вы решаете?

Дополнение: Если вам понравилась заметка об осциллографе, вас также могут заинтересовать посты Знакомимся с Sigrok и логическим анализатором DSLogic и Знакомство с анализатором спектра Rigol DSA815-TG.

Метки: Девайсы, Электроника.

Понравился пост? Узнайте, как можно поддержать развитие этого блога.

Также подпишитесь на RSS, ВКонтакте, Twitter или Telegram.

Используемые источники:

• https://www.nickbel.com/2018/09/02/rigol-ds1054z.html
• https://www.rurigol.ru/e-store/index.php
• https://eax.me/rigol-ds1054z/