Prestazioni a costi contenuti

OSCILLOSCOPI –

In molte applicazioni la massima frequenza significativa è inferiore a 100 MHz, il che, suggerisce la possibilità di adottare oscilloscopi con banda passante inferiore a 500 MHz; una panoramica di alcune soluzioni disponibili per applicazioni low-end.

La banda passante è forse il primo parametro che si guarda nella scelta dell’oscilloscopio più adeguato alla propria applicazione. Ovviamente maggiore è la banda disponibile, maggiore è il costo dello strumento. In applicazioni digitali, ad esempio, la banda deve essere pari ad almeno cinque volte la massima frequenza che s’intende misurare; ciò assicura, infatti, di poter catturare fino alla quinta armonica con attenuazione minima. Si ricordi, tuttavia, che per determinare la massima frequenza significativa per il proprio sistema, si deve tenere conto non soltanto della massima frequenza di clock ma anche del tempo di salita/discesa dei segnali. Se si escludono le più recenti applicazioni di trasmissione seriale, o i sistemi video di nuova generazione, in molte applicazioni la massima frequenza significativa è inferiore a 100 MHz, il che, in base alle considerazioni sopra esposte, suggerisce la possibilità di adottare oscilloscopi con banda passante inferiore a 500 MHz, disponibili a costi ragionevoli. Di seguito è riportata, in particolare, una panoramica di alcune delle principali soluzioni che il mercato propone oggi in questo segmento. Sono presi in considerazioni principalmente oscilloscopi da banco e quindi sono esclusi dalla lista strumenti portatili o da rack e multimetri con interfaccia generica verso Pc host.

WaveSurfer, efficienza di progetto e debug
WaveSurfer è la nuova linea di oscilloscopi presentata da LeCroy nel segmento di mercato preso qui in considerazione. Il dispositivo di fascia più bassa, il 24MXs-B, si caratterizza per banda passante di 200 MHz, tempo di salita di 1,75 ns, 4 canali di ingresso con impedenza caratteristiche di 50 Ω o 1 MΩ/16 pF e rispettivamente, accoppiamento Ac, Dc e GND, tensione massima di 5 Vrms (a 50 Ω) o 400 V (a 1 MΩ) , risoluzione verticale di 8 bit. La frequenza di campionamento di canale è fino a 2,5 GS/s in modalità single shot e 50 GS/s in modalità ripetitive. La lunghezza di acquisizione è fino a 12,5 Mpts/ch (su tutti i canali), ma può essere raddoppiata in modalità interleaved. Il modello immediatamente superiore, il 44MXs-B, offre, invece, una banda passante fino a 400 MHz, con tempo di salita di 875 ps e frequenza di campionamento di 5 GS/s. Dispone inoltre di fino a 18 canali di ingresso con impedenza di 100 kΩ e massima tensione non distruttiva di ±30V, frequenza di campionamento fino a 1 GS/s, lunghezza di acquisizione di 10 Mpts/ch, massima frequenza di segnale di 250 MHz e minimo larghezza d’impulso rivelabile di 2 ns. Tutti i modelli della serie WaveSurfer supportano le funzionalità WaveStream, per la visualizzazione immediata delle forme d’onda acquisite ed il controllo di intensità con fino a 256 gradazioni, e WaveScan, per la ricerca di eventi, sulla base di oltre 20 diversi criteri selezionabili, all’interno di una singola acquisizione o su lungo periodo. Dispongono inoltre di capacità di decoding e trigger di tipici protocolli seriali (come I2C, Uart, Can, Lin, FlexRay, Usb, Mil-STD-1553, ARINC 429 etc) e di oltre 18 funzioni matematiche di analisi. La funzionalità LabNotebook, poi, consente di appuntare annotazioni direttamente sullo schermo (dotato di funzionalità touch), salvando l’immagine corrente, unitamente a forme d’onda ed impostazioni dello strumento, semplificando così la generazione dei report di test; le impostazioni stesse, d’altra parte, potranno poi essere richiamate in sessioni successive direttamente da questi mediante la capacità Flashback. Gli oscilloscopi WaveSurfer dispongono, come accennato, di schermo Tft-Lcd touch di dimensioni 10,4” con risoluzione SVga (800 x 600 pixels) e di porta Vga per la connessione di un monitor accessorio. Offrono connettività Ethernet 10/100/1000Base-T mediante connettore RJ-45 standard, fino a 5 porte Usb per la connessione di stampanti o supporti di memoria esterna e interfaccia GPIB (opzionale). Il controllo remoto è supportato mediante protocollo Windows Automation o l’insieme di comandi remoti LeCroy. I dispositivi sono ovviamente compatibili LXI. Supportano tutti un ampio insieme di sonde per applicazioni diverse, come ad esempio le sonde attive della serie ZS ad elevata impedenza (1 MHΩ / 0,9 pF), quelle differenziali della serie ZD od i modelli AP031 a basso costo (con banda 15 MHz e tensione massima di ingresso di 700 V). La serie WaveSurfer completa l’offerta LeCroy di oscilloscopi per applicazioni low-end, che comprende anche le famiglie WaveAce e WaveJet. La prima, in particolare, disponibile a basso costo per tutte le più semplici applicazioni, include modelli con banda da 40 MHz a 300 MHz, 4 canali di ingresso, frequenza di campionamento fino a 2 GS/s, capacità di memoria di fino a 10 Kpts/ch.

Tecnologia avanzata a basso costo
InfiniiVision è la serie di oscilloscopi da banco di Agilent caratterizzata dalla disponibilità di prestazioni a costi contenuti. La serie base 2000 X, in particolare, include modelli con banda da 70 MHz a 200 MHz (per alcuni è prevista la possibilità di aggiornamento come strumento di salvaguardia dell’investimento dell’utente), 2 o 4 canali analogici e (opzionalmente) fino a 8 canali digitali. La frequenza massima di campionamento per i canali analogici è di 1 GS/s o 2 GS/s in modalità interleaved, mentre la massima lunghezza di acquisizione è di 100 kpts per canale. L’impedenza d’ingresso è 1 MΩ, l’accoppiamento di tipo Ac e Dc. Per i canali digitali, la massima frequenza di campionamento è 1 GS/s e la massima lunghezza di acquisizione di 12,5 Kpts per canale (estendibile a 50 Kpts escludendo i canali analogici). Prestazioni più elevate si trovano nella versione 3000 X, caratterizzata da banda fino a 500 MHz e frequenza di acquisizione fino a 2 GS/s, capacità di memoria estendibile a 4 Mpts, possibilità di selezionare impedenza di ingresso di 50 Ω, fino a 16 canali digitali. Entrambi i modelli hanno risoluzione verticale di 8 bit ed orizzontale di 2,5 ps. Dispongono della tecnologia MegaZoom IV che consente di catturare lunghe sequenze non ripetitive di segnali pur mantenendo elevata frequenza di campionamento, ottimizzando nel contempo utilizzo di memoria e aggiornamento dello schermo; la serie 3000 X supporta una frequenza di aggiornamento delle forme d’onda visualizzate di fino a 1,000,000 al secondo. La possibilità di segmentare inoltre la memoria dello strumento, con fino a 25 segmenti, nell’acquisizione di impulsi di basso duty-cycle o burst di dati, consente di campionare selettivamente le soli porzioni interessanti dei segnali su più acquisizioni consecutive, con tempi di rearming dello strumento inferiori a 19 µs. Lo schermo ha dimensioni 8,5” e risoluzioni Wvga (800 x 480 pixels) con fino a 64 diversi livelli di intensità e la possibilità di abilitare persistenza infinita o variabile. Sono disponibili interfacce Usb e, opzionalmente, un modulo di connessione Vga/Lan (con compatibilità LXI classe C) o Gpbi; il controllo remoto su rete è possibile attraverso l’interfaccia VNC Viewer. Sempre in maniera opzionale, è disponibile pure un modulo WaveGen per la generazione in uscita di forme d’onda predefinite o arbitrarie con frequenza fino a 20 MHz. Per la serie 3000 X inoltre è stato rilasciato recentemente un aggiornamento del firmware che consente l’installazione di funzionalità accessorie opzionali come triggering e decodifica di protocollo Flexray, Mil-Std-1553 ed Arinc 429, triggering di stream video (con supporto per i formati più diffusi da 480p/60 e 1080p/60), misure di affidabilità ed efficienza di circuiti di alimentazione switching, analisi matematica avanzata. Entrambe le serie di oscilloscopi supportano ovviamente le sonde passive prodotte dalla stessa Agilent, per misure di tensione (anche fino a 30 kV) e corrente, di tipo single-ended o differenziale; per i modelli 3000 X è disponibile poi un apposito adapter per la connessione delle sonde attive e la funzionalità AutoProbe che consente la configurazione automatica del rapporto di attenuazione. Alla famiglia InfiniiVision, appartengono anche gli oscilloscopi della serie 7000B che, rispetto ai modelli 2000 X e 3000 X, si caratterizzano per una banda da 100 MHz a 1 GHz, display da 12”, capacità di memoria standard da 8 Mpts, supporto per debug in circuit di Fpga Xilinx e Altera.

Un’ampia offerta da Tektronix
Piuttosto ampia, nel segmento di mercato che stiamo considerando, è pure l’offerta di Tektronix. La serie TDS1000B, ad esempio, ideale per applicazioni di test e controllo qualità o servizi di riparazione, si caratterizza per la disponibilità di tre diversi modelli con banda, rispettivamente, di 40 MHz, 60 MHz e 100 MHz, 2 canali di ingresso con impedenza 1 MΩ/20 pF e accoppiamento Ac/Dc/Gnd, frequenza di acquisizione fino a 1 GS/s, lunghezza di registrazione di 2,5 kpts indipendente dalla base dei tempi selezionata. Il display, monocromatico, ha dimensioni ¼ Vga, con possibilità di selezionare persistenza infinita o variabile. Come per gli altri modelli discussi in precedenza, la risoluzione verticale è di 8 bit mentre la base dei tempi minima è 5 ns per divisione. Sono disponibili porte Usb e, opzionalmente, GPIB; il controllo remoto da Pc mediante linea Usb si basa sulle soluzioni OpenChoice della stessa Tektronix o SignalExpress di NI. Caratteristiche simili presenta pure la serie TDS2000C, che include, in aggiunta, modelli con fino a 4 canali con banda passante fino a 200 MHz. Decisamente più avanzate sono invece le prestazioni degli oscilloscopi TDS3000C per i quali la banda passante può arrivare fino a 500 MHz, la frequenza di campionamento fino a 5 GS/s in tempo reale su tutti i canali, la lunghezza di registrazione fino a 10 Kpts, la frequenza di aggiornamento della forma d’onda fino a 3600 al secondo, la risoluzione verticale fino a 9 bit. È possibile selezionare un’impedenza di ingresso di 50 Ω per i singoli canali, oltre ad 1 MΩ; l’interfaccia TekProbe consente poi la connessione di sonde attive con scaling automatico. Lo strumento dispone di 25 funzioni integrate di analisi matematica standard ed Fft. Oltre alle porte Usb è disponibile interfaccia di rete Ethernet, con la possibilità di controllo remoto mediante eScope. Interessante è la disponibilità di una batteria per applicazioni in mobilità, che consente fino a 3 ore di utilizzo in assenza di alimentazione di linea. Nell’ambito invece dei dispositivi mixed-signal si segnalano le serie DPO/MSO 2000 e 3000. La seconda serie, in particolare, include modelli con banda di 100 MHz, 300 MHz e 500 MHz, 2 o 4 canali analogici e (per le versioni MSO) fino a 16 ingressi digitali. La massima frequenza di campionamento per i segnali analogici è 2,5 GS/s su tutti i canali e la lunghezza di acquisizione fino 5 Mpts, con una base dei tempi fino a 1 ns. Per i segnali digitali la risoluzione temporale massima è 2 ns (corrispondente a 500 MS/s) ma può essere estesa a 121,2 ps (8,25 GS/s) grazie alla funzionalità MagniVu. Lo schermo, a colori, ha dimensione 9”, con risoluzione Wvga. Sono previste, come per i modelli precedenti, porte Usb, interfaccia Ethernet e uscita Vga per monitor esterno; sono supportate, analogamente, tutte le modalità di controllo remoto già viste oltre ad una interfaccia di programmazione standard per applicazioni in LabView, LabWindows/CVI, Microsoft .NET e Matlab. Oltre alle funzioni di trigger di base, sono disponibili opzionalmente funzionalità di triggering, decoding e searching per l’analisi di tipici protocolli seriali come I2C, Spi, Can, Lin, Uart ed I2S/LJ/RJ/TDM. Sono ovviamente presenti di base le tipiche funzionalità dei prodotti Tektronix come Wave Inspector (per la navigazione e la ricerca automatica di eventi all’interno delle forme d’onda acquisite) e MagniVu, già citata, mentre è opzionale il pacchetto di funzioni per le misure di potenza. Al limite del segmento di mercato che stiamo considerando, si posizionano infine le serie DPO/MSO 4000 e 5000. Nella serie 5000, ad esempio, il modello di base si caratterizza per una banda di 350 MHz, 4 canali con capacità di campionamento di 5 GS/s e profondità di memoria di 12,5 Mpts (estendibile fino a 125 Mpts) e 16 canali digitali con risoluzione temporale di 2 ns (estendibile a 60,6 ps utilizzando la funzionalità MagniVu) e profondità di memoria di 12,5 Mpts (estendibile a 40 Mpts). I canali analogici supportano accoppiamento in Ac e Dc ed impedenza di ingresso selezionabile, al solito, tra 50  e 1 MΩ. Grazie alla funzionalità FastAcq, la frequenza di acquisizione di forme d’onde è maggiore di 250 mila per secondo, estendibile oltre 310 mila per secondo mediante segmentazione della memoria.

GW Instek, fascia bassa professionale
Oscilloscopi di fascia bassa sono pure disponibili presso GW Instek, azienda taiwanese, una delle prime a realizzare strumentazione professionale per applicazioni di misura e test. La serie CDS-1000 offre ad esempio oscilloscopi digitali a 2 canali con larghezza di banda da 25 MHz a 100 MHz, frequenza di campionamento di 250 MS/s, risoluzione verticale di 8 bit, massima lunghezza di acquisizione di 4 Kpts. L’accoppiamento in ingresso è di tipo Ac, Dc e Gnd con impedenza 1 MΩ/16 pF; la massima tensione supportata 300 V. Lo schermo ha dimensione 5,6” e risoluzione 234 x 320 con luminosità regolabile. Lo strumento dispone di interfaccia Usb per la connessione a un Pc host; sono disponibili i driver per LabView. Non è invece possibile connettervi direttamente stampanti o dischi flash; piuttosto è presente uno slot per scheda SD su cui è possibile salvare la schermata corrente in formato bitmap, la forma d’onda in formato Csv e le impostazioni dell’acquisizione. Prestazioni di punta vanta invece la serie GDS-3000  che dispone di modelli con fino a 4 canali con larghezza di banda da 150 MHz a 350 MHz, massima frequenza di campionamento di 5 GS/s e profondità di memoria di 25 kpts. Risoluzione verticale, tipo di accoppiamento ed impedenza di ingresso sono analoghi a quelli della serie base descritta in precedenza. Lo schermo ha dimensione 8” e risoluzione Svga (800 x 600 pixels) con supporto per persistenza infinita o variabile. Le interfacce di connessione sono 2 porte Usb con capacità host, una porta Ethernet 10/100 Mbps, uscita Vga per monitor esterno, jack audio da 3,5 mm e uscita TTL open collector per un segnale di allarme. È disponibile opzionalmente una funzionalità per misure di potenza come potenza reattiva, fattore di potenza o angolo di fase della linea, frequenza, fase ed Rms delle armoniche contenute, ripple di tensione e corrente o in-rush current (primo e secondo picco). Sono disponibili sonde passive per misure differenziali, di corrente o di alta tensione. Per quanto concerne gli oscilloscopi analogici, il prodotto principale è il modello GOS-6200 che dispone di 2 canali con larghezza di banda di 200 MHz, accoppiamento Ac/Dc/Gnd con impedenza di ingresso di 1 MΩ/25 pF, massima tensione di ingresso di 400 V, fino a 11 fattori diversi di deflessione verticale con una sensibilità configurabile quindi da 2mV a 5V per divisione e sweep time (sul canale A) impostabile tra 20 ns e 0,5 s per divisione.

Modelli analogici per la didattica
DQ1000C è la serie di punta di oscilloscopi per applicazioni low-end proposta da MCP, azienda cinese nata nel 1992. Lo strumento dispone di 2 ingressi analogici e 16 ingressi digitali oltre ad integrare un multimetro. Per gli ingressi analogici la banda passante varia, a seconda del modello, da 40 MHz a 200 MHz; la frequenza di campionamento è 2 GS/s mentre la lunghezza di registrazione è di 1024 kpts. L’accoppiamento è di tipo Dc, Ac, Gnd con impedenza di 1 MΩ/24pF; la massima tensione di ingresso è 400 V. Gli ingressi digitali supportano invece campionamento a 200 MS/s e profondità di memoria di 512k campioni; la tensione massima di ingresso è ±40V. Il multimetro integrato supporta misure di tensione in Dc e Ac, di resistenza e di corrente in Dc. Nel primo caso, in particolare, l’intervallo è selezionabile tra 400 mV e 400V mentre per le misure di resistenza varia invece tra 400 Ω e 40 MΩ e per quelle di corrente da 4 mA a 400 mA; l’accuratezza è in ogni casi di ±(1% + 5 digit). Lo schermo Lcd, a colori, ha dimensioni di 5,7” con risoluzione di 320 x 240 pixels. Lo strumento dispone di porta Usb, con funzionalità host e device e, opzionalmente, di interfaccia Gpib e Lan. Funzionalità simili pure presenti nei modelli della serie DQ7000 che manca però degli ingressi digitali e del multimetro integrato. Il CQ6103 (o il CQ5100) è invece un oscilloscopio analogico a due canali con larghezza di banda 100 MHz, massima tensione di ingresso di 400 V e sensibilità configurabile da 2mV a 5V per divisione, sweep time compreso tra 50 ns e 0,2 s per divisione. Per scopi puramente didattici, infine, sono disponibili i modelli CQ5002 e CQ5005, caratterizzati da un singolo canale di ingresso con banda passante rispettivamente di 2 e 5 MHz e sweep time configurabile da 10Hz a 10KHz.

Soluzioni entry-level da GS Instrument
Soluzioni entry-level sono infine offerte anche da GS Instrument, azienda con sede in Korea e impegnata nella commercializzazione prevalentemente di apparecchiature per applicazioni di comunicazioni wireless. La serie Protek 2000, in particolare, include dispositivi a 2 canali con larghezza di banda da 60 MHz a 200 MHz e frequenza di campionamento massima in tempo reale di 1 GS/s. La massima tensione di ingresso è 400V, l’impedenza 1 MΩ. Gli oscilloscopi sono dotati di schermo Tft Lcd da 5,7” con risoluzione 240 x 320; dispongono di interfaccia Usb ed opzionalmente di pacco batteria per operazioni in mobilità. La serie Protek6500 consiste invece oscilloscopi analogici a 2 canali con larghezza di banda da 20 MHz a 100 MHz, sensibilità verticale da 1 mV a 1V/div, sweep time da 0,1 µs a 0,2 s/div e frequenza di chop di 250 kHz. Lo schermo Crt ha dimensioni 6”.

Pubblica i tuoi commenti