Сравнение осциллографов Tektronix серии 3 и Keysight 3000T серии X

На сегодняшний день на рынке представлено так много высококачественных осциллографов, что сложно определить, какой из них действительно подходит вам для тестирования. Необходимо учитывать ряд важных характеристик, ввиду их существенного влияния на процесс отладки. Отсюда возникает закономерный вопрос — какой осциллограф выбрать?

При выборе осциллографа следует уделить особое внимание следующим трем вопросам:

1. Можно ли быстро и легко фиксировать случайные или редкие аномалии сигнала?
2. Можно ли фиксировать изменения сигнала с максимально возможной точностью?
3. Являются ли имеющиеся аналитические возможности достаточными для полной характеристики моего устройства?

Если на каждый из представленных вопросов невозможно сразу же ответить «да», детально изучите характеристики устройства, чтобы гарантировать соответствие осциллографа вашим требованиям к тестированию. Убедитесь, что инструмент обеспечивает быстрое получение результатов – с целью повышения эффективности и точности при отладке.

Рисунок 1. Осциллографы Keysight InfiniiVision 3000T серии X.

Новые осциллографы Tektronix серии 3 и популярные осциллографы Keysight InfiniiVision 3000T серии X имеют ряд ключевых отличий, которые позволяют получить однозначный ответ на вопросы выше.

Осциллографы серии 3 и 3000T серии X имеют полосу пропускания от 100 МГц до 1 ГГц и оснащены 8-битным АЦП. Оба предлагают 2 или 4 аналоговых канала с возможностью добавления 16 цифровых каналов для анализа цифровых данных.

Однако, в отличие от Tektronix серии 3, осциллографы InfiniiVision 3000T серии X обеспечивают лучшую в отрасли скорость обновления сигналов, позволяя фиксировать невидимые помехи и аномалии, что является невозможным на других осциллографах. В сочетании с обширным набором программных опций, аналитических возможностей и пробников, приборы 3000T серии X позволяют вам выполнять измерения, на которые можно положиться.

Давайте внимательнее рассмотрим технические характеристики и функции указанных моделей осциллографов, чтобы убедиться в верности нашего вывода и в том, что однозначным ответом на все три ключевых вопроса является «Да!».

1. Можно ли быстро и легко фиксировать случайные или редкие аномалии сигнала?

Улавливание ошибок и помех – самое главное при отладке. Вам необходимо видеть все ошибки в сигнале, чтобы ваш клиент не обнаружил ни единого сбоя. Осциллографы 3000T серии X позволяют добиться этого благодаря двум характеристикам, которых не может предложить ни один другой осциллограф: самая высокая в отрасли скорость обновления сигнала и самая удобная в использовании система запуска.

Частота обновления сигнала

Когда я заявляю о самой высокой в мире частоте обновления сигналов, я говорю это вполне серьезно. Лучшая в отрасли скорость обновления - 1 000 000 сигналов в секунду – у осциллографов 3000T серии X значительно превышает скорость обновления сигнала у Tektronix серии 3.

В режиме FastAcq у серии 3 этот показатель может достигать до 280 000 сигналов в секунду, однако следует помнить, что режим FastAcq ограничивает другие важные возможности осциллографа. В нормальном режиме захвата осциллограф серии 3 может обеспечивать скорость обновления около 50000 сигналов в секунду. Это в 20 раз медленнее, чем InfiniiVision 3000T серии X.

Так почему же этот показатель так важен для нас?

Более высокая скорость обновления сигнала повышает вероятность обнаружения осциллографом трудноуловимых событий. Чтобы понять суть процесса, необходимо сначала получить представление о такой характеристике осциллографа, как «время задержки».

Рисунок 2. Иллюстрация «мертвого времени» осциллографа и пропущенных глитчей.

Каждый осциллограф имеет характеристику, называемую «временем задержки», или «слепым временем». Оно определяется как время между двумя последовательными захватами данных осциллографом. Другими словами, это время, которое требуется осциллографу для обработки ранее полученного сигнала. В течение такого времени задержки осциллограф полностью пропускает любую активность сигнала, как показано на Рисунке 2. А значит, вам нужно, чтобы это время было как можно короче.

Характеристика скорости обновления сигнала указывает количество захватов осциллографом данных в секунду. Чем выше скорость обновления сигнала, тем больше захватов в секунду и тем меньше время задержки.

Чем меньше время задержки, тем больше у вас шансов зафиксировать трудноуловимые события. Тот факт, что осциллографы Keysight 3000T серии X в 20 раз быстрее осциллографов Tektronix означает, что ваши шансы на захват аномалий в 20 раз выше.

На рисунках 3 и 4 продемонстрирована разница между медленной скоростью обновления сигнала, 50000 сигналов в секунду, и высокой скоростью обновления InfiniiVision 3000T серии X - 1 000 000 сигналов в секунду. Очень редкая импульсная помеха, показанная на рисунке 4, при более низкой скорости обновления, показанной на рисунке 3, в принципе не может быть захвачена. Низкая скорость обновления может привести к весьма обманчивым результатам. Они заставляют вас считать, что в вашем сигнале нет ошибок, - но на самом деле это может быть не так.

Рисунок 3. При скорости обновления сигнала 50000 сигналов в секунду помехи не были захвачены.

Рисунок 4. Анализ того же сигнала с частотой обновления 1 000 000 сигналов в секунду показывает наличие редко встречающихся помех, требующих дальнейшего анализа.

В дополнение к захвату помех, более высокая скорость обновления сигнала означает, что ваш осциллограф более чувствителен и отображает мельчайшие, едва уловимые детали сигнала, которые иначе не увидеть. Эти детали могут указывать на наличие помех и дрожания, которые могут потребовать дальнейшего анализа.

И мы затронули лишь малую часть того, что нужно знать о скорости обновления сигнала. Узнать больше о ее значимости для вашего тестирования и о том, каким образом вы можете самостоятельно ее измерить, можно из брошюры Can Your Oscilloscope Capture Elusive Events? (Может ли осциллограф захватывать трудноуловимые события) Будьте уверены в том, что сможете увидеть редкие аномалии, которые могут скрываться в сигнале.

Выбор по зонам

При условии скорости обновления сигнала, достаточно высокой для захвата редких событий, следующим шагом будет их изоляция. Изоляция такого редкого события часто может быть проблематичной ввиду сложной последовательности процесса и сопутствующих вычислений или работы наугад. С InfiniiVision 3000T серии X вы можете изолировать события, просто очертив пальцем на емкостном сенсорном дисплее прямоугольник (зону) в районе аномалии. Таким образом, единственное, что вам нужно сделать, - определить, должен ли сигнал пересекать эту зону. И именно так осуществляется оповещение о редком или сложном событии.

Обратите внимание, что вы также можете использовать возможность выбора по зонам для изоляции частей последовательной шины. Например, если вы видите множество ошибок шины CAN, вы можете легко изолировать одну ошибку, начертив вокруг нее прямоугольник.

Рисунок 5. Выбор зоны позволяет изолировать сигнал, который либо пересекает, либо не пересекает прямоугольник, нарисованный вами на экране.

Рисунок 6. Эта сложная помеха была мгновенно изолирована с помощью выбора зоны.

Из-за более низкой скорости обновления сигнала у Tek серии 3, вероятно, вы просто не увидите помехи, требующие изоляции. Но даже если вам повезло увидеть редкие события, изолировать их на Tek серии 3 можно только с помощью сложных и многоэтапных действий. Самые сложные действия требуют определенных знаний о тестируемом сигнале, его форме, параметрических свойствах и способах правильной настройки осциллографа для его захвата. В большинстве случаев это очень трудно либо почти невозможно.

Опция выбора зоны у Keysight разрабатывалась как система типа «выбрать и активизировать», чтобы быстро изолировать сложные сигналы в пределах вашей схемы. Осциллографы Tektronix серии 3 не позволяют осуществлять выбор по зонам.

Узнать больше о выборе по зонам и других приемах работы с пользовательским интерфейсом InfiniiVision в ролике Scopes University 5 Tips That Will Save You Time in Your Setup. (5 советов, которые сэкономят вам время при настройке)

2. Можно ли зафиксировать события с максимально возможной точностью?

Сегментированная память

При захвате импульсов или пакетов данных (например, последовательные шины), во многих случаях вам придется иметь дело с захватом нескольких сотен экземпляров таких пакетов. На большинстве осциллографов, включая Tektronix серии 3, единственным способом сделать это является сжатие сигнала (увеличение временной базы). Однако при этом одновременно снижается частота дискретизации. Настолько, что получаемые от каждого пакета захваты искажаются и оказываются непригодными для анализа.

Рисунок 7. Использование низкой частоты дискретизации (внизу) вызывает значительные искажения. Использование максимальной частоты дискретизации (вверху) обеспечивает точность измерений.

Возможности стандартной сегментированной памяти на осциллографах 3000T серии X позволяют вам захватывать длительные промежутки времени и использовать максимально возможную частоту дискретизации. Это гарантирует вам корректное представление сигнала и получение высокоточных измерений.

Узнать больше о частоте дискретизации можно в 2-минутном обучающем видео Oscilloscope Bandwidth and Sample Rate Tutorial (Инструкция: полоса пропускания и частота дискретизации осциллографа).

Рисунок 8. Возможности сегментированной памяти Keysight позволяют осуществлять захват с максимально высокой частотой дискретизации и детализацией данных для каждого пакета.

На рисунке 8 показана детализация сигнала в каждом пакете ошибок, обеспечиваемая высокой частотой дискретизации. При использовании сегментированной памяти для декодирования последовательной шины в вашем распоряжении также имеется дисплей с возможностью пролистывания, содержащий подробную информацию о декодировании и временную метку каждого отдельного пакета. Вы можете просто щелкнуть по любой строке, чтобы проанализировать пакеты и выполнить для них измерения. Осциллографы Tektronix серии 3 не поддерживают захват с помощью сегментированной памяти.

Узнать больше о сегментированной памяти осциллографа и о том, как ее настроить, можно в видео What is Oscilloscope Segmented Memory? (Что такое сегментированная память осциллографа?)

3. Являются ли имеющиеся аналитические возможности достаточными для полной характеристики моего устройства?

Функции характеристики вашего устройства всегда выходят за рамки основных возможностей измерения. Для Keysight 3000T серии X имеется целый ряд аналитических приложений, отсутствующих у Tektronix серии 3. Эти приложения позволяют легко и просто тестировать различные части вашего устройства.

Тестирование по маске

Тестирование по маске чрезвычайно полезно при валидационных испытаниях, как в сфере НИОКР, так и в производстве. Функция тестирования по маске позволяет осуществить автоматическое создание маски в области сигнала. Если в сигнале есть ошибки, произойдет нарушение маски и выделение ошибки красным цветом, наряду со статистикой соответствует / не соответствует, как можно видеть на Рисунке 9. Это наиболее эффективный способ выполнить тест соответствия / несоответствия и определить, сохраняются ли ошибки в сигнале в течение длительного периода времени.

Рисунок 9. Тестирование по маске позволяет легко фиксировать ошибки в течение длительного времени.

Кроме того, тестирование по маске у InfiniiVision является аппаратным и может проводиться со скоростью 280 000 сигналов в секунду, что делает его в десятки раз быстрее программного тестирования по маске, предусмотренного на осциллографах других поставщиков. При этом, осциллографы Tektronix серии 3 не поддерживают тестирование сигналов по маске.

Вы можете либо создать маску времени нарастания сигнала, используя функцию «автоматическая маска», либо загрузить пользовательские маски более сложного известного сигнала. Keysight предлагает бесплатные шаблоны масок для многих распространенных последовательных шин, таких как CAN и ARINC429.

Аппаратное декодирование последовательных шин

Приборы серии InfiniiVision Keysight - единственные осциллографы, использующие декодирование последовательных шин на базе аппаратного обеспечения. Все остальные производители осциллографов используют для декодирования последовательных пакетов / кадров данных методы программной постобработки. Такие программные технологии существенно снижают частоту обновления сигналов и декодирования – иногда вплоть до нескольких обновлений в секунду. Ситуация становится еще хуже, если вам нужно анализировать несколько последовательных шин одновременно.

Помните: высокая скорость обновления сигнала увеличивает вероятность захвата редких последовательных передач данных.

Рисунок 10. Благодаря высокой скорости обновления сигнала 3000T серии X фиксируется ошибка на шине USB.

На рисунке 10 показан пример захвата случайной и редкой ошибки USB осциллографом Keysight InfiniiVision серии X. Верхняя половина дисплея осциллографа показывает декодированные данные в формате пролистывания вместе с коррелированной по времени кривой декодирования, показанной под осциллограммой. Возможность пролистывания поддерживается всеми опциями декодирования последовательных шин.

В дополнение к аппаратному декодированию, Keysight 3000T серии X предлагает дополнительный анализ для шин в режиме автоколебаний с использованием:

• файлов декодирования символов для некоторых протоколов для облегчения работы со всеми пакетами;
• глазковой диаграммы тестов по маске для характеристики редких ошибок.

Для получения дополнительной информации загрузите пояснения к приложению CAN Eye-diagram Mask Testing. (Глазковая диаграмма тестирования по маске для шины CAN)

Анализ частотных характеристик

Если вы работаете с усилителем, фильтром или источником питания любого типа, вам нужно проанализировать, как ваше устройство будет реагировать на различные входные частоты. В целом ряде случаях обнаруживается, что определенная входная частота приводит к неисправности устройства. Уникальные возможности анализа частотных характеристик (FRA) Keysight позволяют проанализировать функционирование устройства в виде диаграммы Боде. Это позволяет вам видеть усиление и фазу входного сигнала по сравнению с выходным сигналом.

Рисунок 11. Во время работы приложения FRA вы можете просматривать развертку генератора сигналов (желтый) и выходной сигнал (зеленый).

Приложение FRA использует встроенный генератор сигналов осциллографов для выполнения развертки частоты на входе вашего устройства. Диапазон развертки и число точек на декаду определяются пользователем. Когда вы проверяете вход и выход вашего устройства и запускаете развертку, осциллограф измеряет и рассчитывает усиление и фазу в каждой точке тестирования частоты и отображает результаты в форме графика Боде, как показано на рисунке 12.

Рисунок 12. Результирующая диаграмма Боде с отображением данных об усилении и фазе в зависимости от частоты.

Получив диапазон развертки частоты вдоль оси X и данные об усилении и фазе вдоль оси Y, вы можете определить наличие ошибок в работе устройства при любом из значений входной частоты. Если в какой-либо точке диаграмма Боде выглядит неправильно, вам может понадобиться дальнейший анализ на этой конкретной входной частоте для определения причины отклонения. Обратите внимание, что Tektronix серии 3 не поддерживает анализ частотных характеристик.

Чтобы узнать больше о значении анализа частотных характеристик и его правильной настройке, посмотрите видеоролик How to Perform Frequency Response Analysis on an Oscilloscope. (Как выполнить анализ частотной характеристики на осциллографе)

Пакеты приложений

Keysight 3000T серии X обладает гораздо более доступными средствами дополнительного программного декодирования и расширенного анализа. Например, встроенная опция Tektronix включает только анализ и декодирование I2C и SPI. Встроенный программный пакет InfiniiVision от Keysight включает анализ и декодирование I2C, SPI, UART, I2S и USB-PD, а также тестирование по маске и приложение FRA. Программные опции Tektronix и Keysight доступны примерно по одинаковой цене, однако программный пакет InfiniiVision предоставляет больше возможностей для получения полной характеристики вашего проектного решения.

Посмотрите, какие протоколы и параметры анализа включены в каждый программный пакет 3000T серии X.

Сравнение бюджетных осциллографов Keysight и Tektronix

Как вы можете видеть, Keysight 3000T серии X имеет целый ряд преимуществ по сравнению с новым Tektronix серии 3. Но зачем же вам верить мне на слово? Сравните Tektronix серии 3 и Keysight 3000T серии X самостоятельно. Ознакомьтесь с основными характеристиками осциллографов, приведенными в таблице ниже. Эти данные взяты из актуальных версий спецификаций по состоянию на 11 июня 2019.

Эти данные взяты из спецификации MDO Tektronix серии 3 (48W61535-1) в версии от 6 июня 2019 года и спецификации Keysight 3000T серии X (5992-0140EN) в версии от 7 августа 2018.

Глядя на данные, легко понять, что осциллографы Keysight InfiniiVision 3000T серии X позволяют с уверенностью сказать:

• Да, я могу быстро и легко фиксировать случайные или редкие аномалии сигнала благодаря самой высокой в отрасли скорости обновления сигналов и простому запуску по зонам.
• Да, я могу фиксировать события с высочайшей точностью благодаря возможностям сегментированной памяти.
• Да, имеющихся аналитических возможностей (таких как тестирование по маске, анализ частотных характеристик, аппаратное декодирование последовательных шин и пакеты приложений) достаточно, чтобы обеспечить всеобъемлющую характеристику моего устройства.

При анализе осциллографов вам следует в комплексе рассматривать систему и возможности, которые могут помочь вам ускорить тестирование. 3000T серии X - превосходное решение для общей отладки и производственного тестирования электронного оборудования. Делайте измерения, на которые вы можете полагаться, создавая проектные решения, которые изменят будущее.