Цифровые осциллографы Rigol MSO8000: технические аспекты
Серия цифровых запоминающих осциллографов (ЦЗО) и осциллографов смешанных сигналов (MSO) Rigol MSO8000 представляет собой семейство высокопроизводительных приборов, разработанных для задач анализа и отладки сложных электронных систем, включая высокоскоростные цифровые шины, источники питания и RF-тракты. Конструкция приборов базируется на специализированной аппаратной платформе UltraVision III, обеспечивающей высокую точность измерений и скорость обработки сигналов.
Ключевым параметром серии является полоса пропускания, доступная в вариантах от 500 МГц до 4 ГГц. Полоса определяет максимальную частоту гармонического сигнала, который может быть передан через входной тракт осциллографа с амплитудным затуханием не более -3 дБ. Для сохранения точности при измерениях фронтов цифровых сигналов рекомендовано выбирать прибор с полосой пропускания, как минимум, в пять раз превышающей максимальную частоту следования импульсов или соответствующей частоте, определяемой формулой 0.35 / время нарастания сигнала.
Система оцифровки сигнала характеризуется скоростью дискретизации в реальном времени, достигающей 20 Гвыборок/с на канал при использовании одного канала, и 10 Гвыборок/с на канал при одновременной работе всех четырёх аналоговых каналов. Высокая частота дискретизации, существенно превышающая полосу пропускания (в соответствии с теоремой Котельникова), минимизирует эффект наложения спектров (алиасинг) и позволяет точно реконструировать форму быстрых одиночных событий и транзиентов.
Глубина памяти (объем буфера выборок) является критическим параметром для длительных высокочастотных захватов. В стандартной конфигурации MSO8000 обеспечивает до 500 Мвыборок на канал, с опциональным увеличением до 2.5 Гвыборок. Большая глубина памяти позволяет поддерживать максимальную частоту дискретизации на протяжении большего интервала времени, что повышает вероятность захвата редких искажений сигнала при детальном временном разрешении.
Аналоговые каналы (2 или 4) имеют входное сопротивление 1 МОм || 13 пФ или 50 Ом (опционально), максимальное входное напряжение 400 В (СКЗ) при коэффициенте деления 10:1 и вертикальное разрешение 10 бит в режиме High Resolution. Режим High Resolution использует аппаратное усреднение для увеличения эффективного числа разрядов (ENOB) и снижения шума, что полезно при измерениях малых сигналов или источников питания.
Цифровая часть осциллографа смешанных сигналов (MSO) включает 16 цифровых каналов с тактовой частотой до 1.6 Гвыборок/с. Цифровые каналы синхронизированы с аналоговыми и используют общую систему запуска, что позволяет коррелировать во времени аналоговые события с цифровыми состояниями шины. Пороговые уровни для цифровых каналов задаются группами по 8 каналов.
Скорость обновления waveforms, реализуемая аппаратной технологией цифрового люминофора (DPO), превышает 1 200 000 waveforms/с. Высокая скорость обновления статистически увеличивает вероятность визуального обнаружения случайных и редких событий, таких как дребезг, выбросы и узкие помехи.
Система запуска (триггера) обеспечивает захват сигналов по сложным условиям. Помимо базовых видов запуска (по фронту, уровню), доступны расширенные режимы: по длительности импульса (глитчу), по спаду/нарастанию, по оконному порогу, по времени установки/удержания (Setup/Hold), а также запуск по шаблону или состоянию для цифровых каналов. Для анализа последовательных шин реализован триггер и декодирование по протоколам: I2C, SPI, UART, CAN, LIN, FlexRay, MIL-STD-1553, RS-232, USB 2.0, Ethernet (10/100Base-T), MIPI D-PHY, C-PHY, R-PHY и другим.
Встроенный анализатор спектра на основе быстрого преобразования Фурье (БПФ) позволяет проводить частотный анализ захваченного сигнала. Максимальная частота БПФ ограничена полосой пропускания осциллографа, а разрешение по частоте зависит от длины захваченной временной записи.
Для автоматизации измерений прибор поддерживает широкий набор интерфейсов: USB Host и Device, LAN (Gigabit Ethernet), HDMI для вывода изображения, а также генератор сигналов произвольной формы (опция). Управление возможно как с фронтальной панели и сенсорного экрана, так и удаленно по протоколам SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments) через интерфейсы LAN или USB.
Таким образом, осциллографы Rigol MSO8000 представляют собой комплексные измерительные платформы, сочетающие широкую полосу пропускания, высокую скорость дискретизации, большую глубину памяти и развитые возможности анализа, что делает их применимыми для решения задач в областях разработки телекоммуникационного оборудования, высокоскоростной цифровой схемотехники, силовой электроники и научных исследований.
Источники информации:
https://www.rsh-tech.ru/ostsillografy/mso8000
https://www.rigol.com/intl/products/oscilloscope/MSO8000.html
