Пиковый детектор 2 и прочие небылицы

Пиковый детектор 2 и прочие небылицы

А.A. Дедюхин, АО «ПриСТ» «Мущина, что вы хочете?» Вопрос в советском магазине

В общем-то нет особой нужды более подробно комментировать все ролики размещенные на сайте Tektronix ( http://www.tek.com/products/oscilloscopes/industry_comp.html?wt=257&link=/products/oscilloscopes/industry_comp.html class=l>www.tek.com). Так, несложный анализ показывает, в своем большинстве, «преимущества» осциллографов Tektronix основываются или на неумении и нежелании понять как вообще работать с ЦЗО или на игнорировании физических принципов построения ЦЗО. Хотя не верится, что это не знают или игнорируют сами инженеры Tektronix, похоже неискушенному потребителю с умным видом просто пускается пыль в глаза или происходит попытка некого зомбирования клиента.

Пиковый детектор 2. (ролик «How to Find the Needle in a Haystack» или «Как найти иголку в стоге сена»)

Для поиска иголки в стоге сена, где иголка - это короткий выброс, а сено это полезный сигнал, Tektronix предлагает воспользоваться пиковым детектором. Что такое пиковый детектор и с чем его едят уже было показано в «Пиковый детектор или кому это надо» (см. https://prist.ru/info/articles/pick_detector_lecroy_vs_tek.htm class=l>https://prist.ru/info/articles/pick_detector_lecroy_vs_tek.htm), где происходили сравнения Tektronix TDS-3054 B и WS-454. Теперь же в бой пошла тяжелая артиллерия в виде старших моделей Tektronix TDS-5104 B и LeCroy WaveRunner-6100. Резюме диктора за кадром однозначное – в режиме самописца Tektronix показывает выбросы сигнала (при длительности выброса аж наносекунды) при использовании пикового детектора, а LeCroy нет. Повторим эксперимент, но не будем изобретать хитрых сигналов, а просто с генератора Agilent 33250 подадим импульс длительность 7,3 микросекунд (это необходимо, что исключить кратнось частоте дискретизации) (заменим, что длительность импульса микросекунды, а не наносекунды, что в 1000 раз больше объявленного Tektronix), частотой следования 1 Гц и амплитудой 100 мВ. Исходный сигнал с измерениями основных параметров представлен на рисунке 1.

Рисунок 1

Переведем осциллограф Tektronix TDS-5104 B в режим самописца, включим пиковый детектор и, справедливости ради для увеличения частоты дискретизации, увеличим длину внутренней памяти Tektronix до…. И тут начинаются странности – при длине памяти до 50К осциллограф еще работает в режиме самописца, а выше – упорно не хочет. Ну что ж остановимся на 50К, осуществим однократный запуск развертки, произведем растяжку импульса полученного при воздействии пикового детектора и результат приведен на рисунке 2.

Рисунок 2

Бесспорно, это гораздо лучше, чем демонстрировал ранее Tektronix TDS -3054 B . Попытка измерить длительность и амплитуду сигнала (естественно в режиме выделении окна при котором обмеряется только один выделенный импульс), показали следующие результаты: длительность импульса равна - ????? (замечательный результат!) , а амплитуда – 104,8 мВ (не так уж и плохо), Попробуем измерить длительность импульса методом курсорных измерений, результат на рисунке 3.

Рисунок 3

Результат измерения длительности составляет 400 мкс – несуразица какая-то, потому, что исходный сигнал имел длительность 7,3 мкс. Для выяснения действительности уберем все векторные представления сигнала, интерполяцию и прочие элементы обработки сигнала, как любимые Tektronix , оставим только точки дискретизации, результат приведен на рисунке 4.

Рисунок 4

Честно говоря, не очень удивляет тот факт, что курсоры оказались как раз на точках дискретизации и проведенные измерения, это измерения частоты и периода дискретизации. Уберем курсоры, и на рисунке 5 видно что на всю длительность входного импульса пиковый детектор выделил все лишь одну точку, а псевдо импульс, отображаемый на экране, это лишь результат графического замалевывания области между двумя соседними точками дискретизации для имитации регистрации импульса и не имеющий ничего общего с реальным сигналом.

Рисунок 5

Этот пример еще раз наглядно демонстрирует, что пиковый детектор – это лишь малый инструмент показать, что в сигнале есть какой-то выброс, но что это за выброс - на это вопрос он не в состоянии ответить. И к тому же выделяя якобы «пики» сигнала, пиковый детектор искажает остальные участки сигнала паразитным шумом и в следствии этого не может никак достоверно отобразить истинную форму сигнала. Как быть в этом случае?

Ответ кроется в вопросе. Почему Tektronix так упорно предлагает использовать режим самописца при демонстрации «гигантских возможностей» пикового детектора, но при этом не демонстрирует само качество сигнала, например, используя растяжку?

Ответ на второй вопрос вверху – качество отображения сигнала у Tektronix таково, что демонстрировать его даже не искушенному потребителю стыдно.

Ответ на первый вопрос очевиден, при больших развертках в режиме самописца (1с/дел в нашем случае) частота дискретизация должна снижаться и об этом уже не раз упоминалось. Режим самописца удобен для предварительного исследования медленных сигналов, поскольку из-за ограниченной длины внутренней памяти позволяет более оперативно выводить информацию на экран. Это было видно и в случае Tektronix, при длине памяти 50 К самописец работает, но при длине памяти 125К и более – самописец клинит, он переключается в режим обычной развертки и преимущества самописца уже исчезают. На фоне этого снижения частоты дискретизации в режиме самописца и подсовывается идея Tektronix о пиковом детекторе для обнаружения артефактов. Но что мешает использовать осциллограф в режиме развертки в реальном времени и использовать все гигантские возможности ЦЗО? Страх Tektronix оказаться аутсайдером!

Для исследования этих же процессов возьмем ЦЗО LeCroy WR -6100 A, развертку установим 1 с/дел, произведем однократный запуск развертки и осуществим растяжку одного импульса из всех последовательности. Результат приведен на рисунке 6

Рисунок 6

Верхняя осциллограммы это исходный сигнал, а нижняя – результат растяжки. Как видно из рисунка 6 импульс отображается не 1 точкой дискретизации как у Tektronix, а как минимум 20-ю. Результаты измерений следующие: длительность - 7,596 мкс, амплитуда – 101,88 мВ. Что вполне достойно, если вспомнить, что Tektronix показал длительность 400 мкс! Выводы делать не будем – оставим это за потребителем, отметим только, что иголку в стоге сена Tektronix так и не смог отыскать.

Эквивалентная дискретизация
(листовка « Not All Sampling Are Created Equal»
или «Не все виды дискретизации создают одинаковые формы сигнала»)

Фраза не подкупающая новизной – действительно при исследовании времени нарастания сигнала было наглядно показано, что использование эквивалентной дискретизации дает более точное воспроизведение формы сигнала и результат измерения времени нарастания. Для каких-нибудь других исследований применима развертки только в реальном времени. Эквивалентная дискретизация применима только для периодических сигналов и как она работает не будет объяснять – про это и так много сказано.Зачем Tektronix пытается рассинхронизировать развертку и показать выбросы у LeCroy WS-454 в режиме эквивалентной дискретизации на непериодическом сигнале? Может быть у Tektronix TDS-3054 B картинка лучше? У этого ЦЗО вообще нет эквивалентной развертки, и что сравнивать телефон и табуретку? Сравните Tektronix TDS-5104 B и LeCroy WR-6100 A и об этом можно поговорить. «Мущина, чего Вы хочете?» Как уже было видно, Tektronix страдает нетрадиционными способами получения результатов измерения. Надо-то что результат или процесс? Если нужен результат - ищите, как его достоверно получить, а если интересен сам процесс – тогда... даже не знаем, чем вам помочь...

LeCroy WS-454 не предназначен для отображения непериодических сигналов в режиме эквивалентной дискретизации, впрочем как и Tektronix TDS-3054 B. При необходимости получить сплошную, замазанную картинку непериодического сигнала (хотя кому это надо и какой от этого прок?...) необходимо в режиме реального времени включить послесвечение и, извините, процесса не будет, но результат будет получен.

Удержание на время
(ролик «Easily Synchronize Your Trigger With Events of Interest»
или «Легкая синхронизация развертки по Вашему желанию»)

Этот ролик вообще полная чушь с точки зрения инженерного восприятия. На примере Tektronix TDS -3054 B демонстрируется, что при захвате сложных сигналов для устойчивой синхронизации необходимо использовать режим удержания на время запуска развертки (этот режим аналог регулятора «стабильность в аналоговых осциллографах»). На развертке 1 мкс Tektronix TDS-3054B демонстрирует возможность регулировки времени удержания аж 0,01 мкс, а LeCroy WS -454 всего лишь 0,1 мкс! Гордости у Tektronix при этом, как будто у LeCroy вообще нет режима удержания на время. А если для устойчивой синхронизации сигнала нужна дискретность установки времени 0,001 мкс или 0,0001 мкс, которой не располагает Tektronix, что делать тогда? Господа, есть вопросы в построении ЦЗО гораздо более принципиальные, чем 0,01 мкс или 0,1 мкс при установке времени удержания, например длина памяти, частота дискретизации, математическая обработка, режимы измерений, частота обновления экрана наконец. Подумайте лучше об этом…..Касаемо страшилки «Quickly Pinpoint Specific Events With Trigger Delay» Господа Tektronix, читайте внимательно РЭ конкурентов. В вашем случае используйте отложенную синхронизацию и растяжку сигнала – и результат превзойдет все ваши ожидания и не только для регистрации 2-го импульса, а 3-го, 4-го, 1000-го, чего Tektronix TDS-3054B уже не может сделать.

Автор:  Дедюхин А.А.
Дата публикации:  26.09.2005