Осциллограф Rigol MSO 5072. История покупки (Часть 2)

Начало: Часть1

Расширенная гарантия )

Продавец дает гарантию на прибор. Но, как известно, на необмытый товар гарантия не распространяется. Поэтому я испек праздничный куринный рулет. Готовый сфотографировать не успел, осталась только половина. Все должно работать отлично! )))




Маша охраняет

Меандр 1 КГц со встроенного в Rigol генератора. Генератор работает без нагрузки. Осциллограф С1-112А подключен кабелем BNC-BNC, осциллограф Rigol подключен щупом в режиме 10Х.
 

Частотная модуляция. Несущая — синус. Частота — 1 МГц, модуляция — 10 КГц, девиация частоты — 50 КГц
 

Амплитудная модуляция. Несущая — синус. Частота — 1 МГц, модуляция — 1 КГц, модуляция — 100%
 

Видео сигнал взял с клона приставки Денди.

На С1-112А не очень понятно, правильно ли работает синхронизация в режиме «Видео»

На Rigol до начала записи выбрал объем памяти 10 мегабайт, чтобы в режиме паузы детально рассматривать записанный сигнал
 

Я не обладаю правильными генераторами для поверки осциллографов. Мне интереснее увидеть то, что покажет осциллограф на устройствах, которые есть у меня. Самое быстрое, что у меня есть — это ПЛИСы от Altera.

Для просмотра высоких частот достал из ящика ПЛИС (CPLD) MAX 240. Генератор на плате — 50 МГц, а значит можно его делить пополам и посмотреть меандр до 50 МГц.
  Еще у меня есть ПЛИС (FPGA) серии Cyclone. Это уже другая архитектура. И еще интересно тем, что в ней встроены PLL и можно из базовых 50 МГц получить 250 МГц. Эта практически максимальная частота, на которой может работать ПЛИС этой серии. Посмотрим, что там получается на таких частотах и что покажет осциллограф.

Режим вывода изображения цифрового фосфора я поменял: теперь меняется палитра, а не тона базового цвета канала (например, желтый для первого канала). Режим вывода LVTTL 3.3V. Формы сигналов тут получаются хуже, по сравнению с MAX240. Но у этих плат сильно различается разводка выводов. На Cyclone нет рядом заземляющего вывода, поэтому пришлось использовать «крокодил». К тому же, выходы выведены на длинные штыревые контакты, которые наверняка наводятся друг на друга. Это может влиять на формы, а так же другой ток выходов. Но уже этих экспериментов достаточно, чтобы своими глазами увидеть то, о чем читал, но как-то не сильно обращал внимание. Не задумываешься, пока это не мешает работать. А дело в том, что это уже радиочастоты и сигналы на таких частотах требуют «особого» обращения. Выходы нужно нагружать на определенные сопротивления, использовать согласованные линии передачи сигнала. Если этого не делать, то страдают формы (а в итоге может пострадать и работа устройств), происходят наводки.

К примеру, вот один и тот же сигнал, но когда мы изгибаем провод щупа, то начинает изгибаться и форма сигнала на экране осциллографа:


Сделав вывод о том, что платы разведены по-разному, я решил попробовать сгенерировать 250 МГц на ПЛИС Cyclone и подать его в качестве тактового сигнала на MAX 240. Хоть у него и нет своего PLL чтобы умножить 50 МГц до 250, но на таких частотах он работать может. Но тут я получил джиттер. Сначала я ошибочно решил, что это джиттер от PLL. Но на самом деле он появился из за обычного неэкранированного провода, которым я подал тактовый сигнал. Можно много читать, видеть генераторы с коаксиальными выходами тактовых сигналов и не до конца понимать, зачем это. А можно один раз посмотреть на результат, и все вопросы пропадают.




Но тут хотя бы 50 МГц и джиттера мало. Но мы видим его между курсорами AX, BX. Если выбрать частоту 100 или 200 МГц, то там уже совсем «некрасиво».

Анализатор NanoVNA v2 в режиме CW может работать в качестве генератора, выдавая постоянную несущую. Форма несущей похожа на меандр, Максимально возможная частота — 3 ГГц. Поэтому, я думаю можно будет проверить границы измерений осциллографа.

100 КГц


1 МГц


10 МГц


100 МГц (полоса 350 МГц, 8 Gs/s)


1000 МГц (полоса 350 МГц, 8 Gs/s)
^{* Осциллограммы сделаны на осциллографе Rigol MSO 5072. Схема включения: NanoVNA -> Комплектный 50 Ом кабель от NanoVNA -> SMA-BNC -> BNC T на вход осциллографа -> BNC-SMA -> SMA 50 Ом. Синусоида наблюдается до 1,5 ГГц, выше уже нет возможности.}

Генератор

Генератор, встроенный в осциллограф, оказался достаточно практичным. За год не частой эксплуатации пригождался почти в половине случаев использования осциллографа. Вводить значение частоты на сенсорном экране вполне удобно и оперативно, хотя иногда случаются несрабатывания кнопок от неуверенного нажатия на экран. Полезным оказалось наличие именно двух независимых генераторов. Например, для проверки чувствительности SDR приемника:

Генератор1 — 14457 КГц — 1V
Генератор2 — 14319 КГц — 0,01V



Пытался увидеть какие-то огрехи/побочки в генераторе, но на разрешении 12 бит моего SDR приемника, увидеть не удалось



Так же, когда я недавно решил подарить свой старый осциллограф С1-112а своему товарищу, то перед отправкой решил проверить его во всех диапазонах частот и напряжений. На 1 из 3х делителей напряжения была проблема. Но в процессе замеров, в итоге, нашел причину неисправности в С1-112а что осталась неисправленной после последнего ремонта. Исправил, проверил — все отлично. Диапазон генератора от 5 вольт оказался как раз кстати (в отличие от 3.3 на хантеке), позволяет проверить все диапазоны по напряжениям. А диапазон частот генератора вполне достаточен для проверки осциллографа С1-112а с его полосой в 10 МГц.

Пример 1 MHz — 100 mV




У генератора множество возможностей, я испробовал далеко не все.

ЗЫ. Попал я как-то на стрим с обзором осциллографа WaveSurfer 4024HDR за 10K$ и там опция встроенного генератора стоит $739 при этом там только 1 канал и предел — те же 25 МГц для синусоидального сигнала. Остальные параметры и возможности практически совпадают. Так что можно сделать вывод, что встроенный генератор на том же уровне, что и у других производителей, но имеет два канала. Впрочем, генератор есть и в более дешевоом Hantek DSO-4072C, но там тоже только один канал

Bode Plotter

Измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter). Имея генератор и два канала по входу, можно строить АЧХ/ФЧХ исследуемых устройств. В последних версиях прошивок на Rigol 5000 серии добавилась такая возможность. Отмечу, однако, что максимальная частота исследования ограничена параметрами встроенного генератора — 25 МГц.

Для проверки решил попробовать сделать ФНЧ для улучшения приема радиолюбительского ДВ диапазона на 137 КГц. Фильтр рассчитывал в RFSIMM99, потом долго подгонял по имеющиеся радиоэлементы. в итоге собрал следующую схему (которая как всегда, далека от идеала):



АЧХ



Получившаяся плата





Замеры по NanoVNA V2 (желтый CH0 — фаза, голубой CH1 — АЧХ)





Замеры Bode Plotter на осциллографе.





На приборе NanoVNA ось частоты — линейная, а на Bode Plot — логарифмическая, поэтому для бОльшего подобия графиков, диапазон частот на NanoVNA я выбрал меньше — 25...500 КГц, в то время, как на Bode 25...1000 КГц. Точно встать на одинаковые частоты тоже невозможно, но можно примерно оценить сходства:

Частота 1.
NanoVNA: 139.0 КГц — Фаза 101.53 — Уровень -6.89 дБ
Bode Plot: 137.3 КГц — Фаза 118.2 — Уровень -1.58 дБ

Частота 2.
NanoVNA: 281.5 КГц — Фаза -43.15 — Уровень -39.61 дБ
Bode Plot: 280.5 КГц — Фаза -41.28 — Уровень -38.61 дБ

Определенно, сходства есть. Но хочу добавить, что NanoVNA проводит измерение в реальном времени несколько раз в секунду, а Bode Plot строит график значительно дольше (с теми настройками, что на изображении — больше двух минут). Кроме того, для работы Bode нужно использовать три провода: 1) выход от генератора до исследуемой схемы — чтобы подать сигнал генератора 2) со входа исследуемой схемы на вход1 осциллографа — чтобы получить исходный сигнал 3) в выхода исследуемой схемы на вход2 осциллографа — чтобы получить итоговый сигнал.

Схема из инструкции


В случае с NanoVNA третий провод не требуется


Диапазон частот в Bode Plotter в моем случае ограничен максимальной частотой встроенного генератора, то есть 25 МГц. Прибор NanoVNA тут, конечно, выигрывает, работая во всем диапазоне до 3 ГГц. Однако, Bode Plotter может быть применен для постройки радиолюбительского приемо-передающего оборудования. Можно настраивать полосовые фильтры на диапазоны коротких волн (за исключением диапазона 28 МГц). Можно настраивать фильтры промежуточных частот (8 — 10 МГц, 455 КГц). Судя по графикам, ДД больше 60 Дб, что даже лучше, чем параметры NanoVNA v2. Но нужно учитывать, минимальную чувствительность, от которой зависит предел измерений. Если позволяет измеряемая схема, повышать амплитуду сигнала генератора, чтобы хватало чувствительности входов осциллографа при сильном снижении амплитуды (когда сигнал тонет в шуме)

Редко происходящие события и цифровой фосфор

Я решил проверить, позволяет ли система выборки и отображения Rigol, благодаря цифровому фосфору с градиентами, высокой скорости и огромному объему памяти, отображать на экране события, которые происходят достаточно редко.

С помощью ПЛИС я сформирвал меандр на частоте 500 КГц но посреди периода добавил несколько глитчей, с разной периодичностью: 1 раз в секунду, 2 раза в секунду, 4 и 8 раз в секунду. Я предположил, что если все отлично, то я должен увидеть на экране эти глитчи с разной яркстью.

Но при настройках по умолчанию, ничего увидеть не удалось. Кроме какого-то подергивания на фронтах



Включение Color Grade тоже не дало каких-то видимых изменений.



Но выяснилось, что меняя объем памяти для записи, можно подобрать режим, в котором эти глитчи всетаки начинают проскакивать и их становится видно. Лучше всего видно на минимальном объеме — 1k. Но сфотографировать это нереально, потому что они так же быстро, как появляются, так и исчезают.
А чтобы они не исчезали сразу — нужно добавить время Persist Time, выбрав хотя бы 1 секунду.



Тут можно сделать такой вывод, что система отображения с цифровым фосфором, не сильно помогает выявлению очень редко происходящих событий (как об этом писалось в статье про Tektronix DPO, вероятно, там свои ньюансы). Кроме того, имеется разница в отображении, при разном объеме памяти, выбранной для семплирования. Но реально увидеть редко происходящие события с помощью возможностей отображения на экране помог инструмент Persist Time, который есть в более дешевых моделях осциллографов. Причем только на объеме памяти, который тоже есть в более дешевых осциллографах. Респект Хантекам! )))

Решив, что я страдаю ерундой, я сменил режим работы триггера на срабатывание по длительности положительного фронта. Замерил период — и настроил срабатывание, если сигнал будет находиться в логической единице меньше указанного времени. За несколько одиночных запусков, я отловил момент времени, где видно все 4 глитча.



Так что Rigol (и в версии 1054z) превосходит более дешевые осциллографы своей более гибкой системой синхронизации (запуска/триггеров) и это действительно нужно.

К сожалению, сейчас нет под рукой аналогового осциллографа. Поэтому я не могу ответить на вопрос, может ли аналоговая трубка отобразить такие редкие сигналы. Вполне возможно, что нет. Вероятно, тут моя ошибка — события действительно чень редкие. Градаций яркости в Rigol — 256, вполне возможно, что даже если не учитывать то, что прибор имеет мертвое время в семплировании, то даже событие 8 раз в секунду — это меньше одного уровня по градации. Попробую увеличить период.

Режим синхронизации возвращаю — по переднему фронту

1..8 глитчей в секунду

16..128 глитчей в секунду

256..2048 глитчей в секунду

4096..32768 глитчей в секунду

Да. Так уже видно. Соотношение 500КГц и 32КГц просматривается в обычном режиме


Выводы делайте сами, мне сложно дать какое-то резюме о том, на сколько это применимо в реальных задачах

Объем памяти

Позволит ли объем памяти осциллографа, семплировать сигнал генератора из предыдущего опыта, но так, чтобы можно было увеличить, рассмотреть сигнал, и при этом уместить в память 4 метки на периоде в одну секунду? Да. Но есть одно неудобство — не сразу понятно, какой нужно сделать zoom out для этого.

0 секунд — центр


Уменьшаю увеличение и начинаю искать сигнал после 0.25 секунды, потому что сигналы появляются 4 раза в секунду. Нахожу сигнал на метке времени 251,6ms. Это связано с тем, что выходная частота получена путем деления тактовой частоты с помощью двоичного счетчика. В ряду степеней двойкии есть число 16384, поэтому для точного периода у меня должен был быть генератор на 16,384 МГц, но я получил частоту 16,666 путем целочисленного деления 50МГц на 3. Из за этого период получился не 250ms.



А теперь на пол секунды



Секунда назад от текущего момента — видим то же самое. Период повторения генератора 1 секунда.



Увидеть все 4 варианта глитчей мне не удалось. Но период в секунду доступен. Во всяком случае, на этой частоте. Я думаю, тут стоит более детально изучить инструкцию. Сейчас система записывала сигнал 1/2 до и 1/2 после срабатывания триггера. Наверняка должен быть режим работы, который запишет от триггера и до упора (например, одиночный захват)

Разбор сравнения Rigol 5k vs АКИП-4129 (SIGLENT SDS2104X Plus)

На канале PristTV мне попался стрим, где осциллограф АКИП 4129 (могу ошибаться, но это SIGLENT SDS2104X Plus, а обзор без plus есть на этом ресурсе). Целью видео «Осциллограф АКИП-4129. Самый продвинутый среди всех 2000-х» было представить его в хорошем ключе, и для сравнения рядом был поставлен Rigol 5k. Аппарат от Siglent имеет более высокое разрешение АЦП, благодаря чему, его параметры по уровню шумов должны быть лучше, что и демонстрировалось в видео. Я был слегка недоволен полученными результатами и попросил выдать больше подробностей.

В одном из экспериментов, с помощью генератора сформировали меандр малой амплитуды и замеряли шум на его полках. По результатам эксперимента получилось так, что собственные шуми Rigol оказались порядка 2,5 микровольта, в то время, как у Siglent эта цифра оказалась 0,52. Я предположил, что у Siglent была ограничена полоса пропускания, но нет, у обоих входы открыты на полосу 350 МГц. Не имея внешнего генератора, я использовал встроенный генератор. В эксперименте ПристТВ меандр был амплитудой, похоже, один микроволь. Я не могу поставить меньше 10 микровольт, но это мне не помешает измерить уровень шума на полках.



Уровень оказался такой же, как на видео — 2.5 микровольта. Вероятно, тут стоит согласиться с ПристТВ — Siglent почти в 5 раз меньше шумит, а Rigol не совсем подходит для измерений на уровне шума.

Что интересно, снижение полосы пропускания входа до 20 МГц улучшило ситуацию, но не значительно.



Еще один эксперимент, с условиями проведения которого я был не согласен — это рассмотрение слабого сигнала на уровне сильного. Ведь у Rigol есть режим HiRes. Но увы, точно повторить эксперимент мне не удалось из за того, что у моего генератора меньше диапазон напряжений. Суть эксперимента: на Прямоугольник, 1 кГц, 5 В пик-пик, 50 Ом наложить Треугольник, 91 кГц, 30 мВ пик-пик, 50 Ом. И увидеть треугольник при увеличении. Условия эксперимента подобраны так, что Rigol тут проиграл.

Сгенерировать встроенным генератором прямоугольник 1 кГц, 5 В пик-пик не получится, можно только 2,5В пик-пик. Но чтобы соотношение было одинаковым, треугольник нужно было бы уменьшить тоже в 2 раза, но увы, минимум 20 мВ.

Далее в видео, путем манипуляций с Zoom в режиме паузы на Rigol удалось получить вот такую неблаговидную картинку:



Мне удалось получить такую же картинку. Для этого нужно начать работу на диапазоне 0.5 вольта, при которых не видно мелкий сигнал



После этого нажать на паузу и уже после этого увеличить до 0.1 вольта. И вот мы можем наблюдать замечательный треугольник из трех уровней:



Однако, если запустить семплирование — RUN, то мы увидим совершенно другую картину, причем даже не в режиме HiRes.



Я надеюсь, что в обзоре это не было сделано умышленно, чтобы ввести покупателей в заблуждение и настроить на покупку АКИП. Но можно сказать однозначно, что Siglent и Rigol по-разному работают с диапазоном своих разных по разрешению АЦП. Если попытаться увеличить диапазон на Rigol до 50 милливольт, то вход получается перегружен и мы не можем рассмотреть полку, поднявшись до упора вверх:



Причем не хватает совсем немного (что говорит просто о неудачно подобранных параметрах в эксперименте). Если размах прямоугольника уменьшить с 5 вольт до 4.5, то прекрасно видно пилу, а если увеличить пилу от 20 до 100 мВ, то не остается сомнений, что это именно пила:



При этом, Siglent превосходит по диапазону сдвига по вертикали, но, вероятно, за счет снижения разрешения по вертикали, вследствие чего в режиме 8 бит показывает совсем не пилу:



Однако, после переключения в режим 10 бит ситуация немного улучшается. Видно, что разрешение все равно низкое (у Rigol пила более точная)



Я думаю, что тут имеется разница только в отображении. С тем же успехом, на Rigol, при меньшем увеличении по вертикали мы получим нужный запас сдвига, но при этом меньшую детализацию слабого сигнала.

Какой можно сделать вывод? Осциллографы разные, с разным разрешением АЦП. Но как это повлияет на практику применения — зависит от конкретных задач.

Напоследок вставлю маркетологическое видео, в котором Rigol 5k в режиме HighRes оказался круче, чем R&H RTB 2000
 

Декодирование цифровых протоколов

Проверка на примере UART на скорости 115200 — текст «Test1 test2 test3 test7 test5 test6 test7». По отдельности настраивается Trigger на этот протокол и по отдельности декодирование.

Как известно из других видеообзоров, у аппарата Rigol 5K, как и у 1000z серии, декодирование идет только того, что изображено на экране. А в окно декодирования выводит, похоже, вообще только 20 символов



Декодируется только та часть, что на экране:



Спустя несколько секунд, декодирование сбивается



В общем, декодировать цифровые протоколы UART, SPI на этом осциллографе можно, но с определенными ограничениями. Для себя считаю, что для анализа цифровых протоколов лучше подходят USB сканнеры.

Анализатор спектра

Анализ спектра с помощью FFT. Разрешение RBW зависит от выбранной развертки. Простыми словами, чем больше периодов сигнала влезает в экран, тем точнее график.

1 МГц синус, RBW=500 КГц


1 МГц синус, RBW=100 КГц


1 МГц синус, RBW=1 КГц


1 МГц прямоугольник, RBW=1 КГц — видно гармоники


Имеется инструмент для поиска частот гармоник и отображения их в таблицу (можно даже в файл потом сохранить)

HDMI выход

HDMI 1280x720. Телевизор 4к. Какое выставлено разрешение — не знаю. Пульт от тв сейчас недоступен. Есть черные поля вокруг изображения.
Извиняюсь за низкую яркость видео на ТВ: сейчас полдень и солнечно, штор в комнате нету, и яркости не добавить. Но видно, что яркость на осциллографе выше, чем на телевизоре.
 

Вообще доступны разрешения 640x480|720x480|1280x720
 

На втором видео заметно, как я со второй попытки прожимаю сенсор. Вероятно, я слижком нежный.