Za základné parametre digitálneho osciloskopu je možné považovať jeho nasledujúce vlastnosti:

1. Počet meracích kanálov
2. Vstupná impedancia meracích kanálov
3. Frekvenčný rozsah vstupných zosilňovačov
4. Maximálna vzorkovacia frekvencia v reálnom čase
5. Maximálna vzorkovacia frekvencia pre opakované deje
6. Možnosti spúšťania zberu dát
7. Maximálna možná dĺžka záznamu

Iste existuje mnoho iných parametrov, ktoré môžu byť pri niektorých meraniach rozhodujúce, avšak uvedených sedem určuje použiteľnosť osciloskopu vo väčšine prípadov.

1. Počet meracích kanálov

Podľa skúseností sa 90% meraní osciloskopom vykonáva za účelom zistenia tvaru priebehu napätia, na čo stačí jeden kanál. Žiadne meranie pri ktorom potrebujeme zistiť časovú reláciu dvoch (alebo viacerých) signálov sa však nedá s osciloskopom, ktorý má iba jeden merací kanál vykonať, pričom práve merania tohto typu sú dôležité pri návrhu a diagnostike číslicových systémov. V zásade platí, že čím viac meracích kanálov, tým budú merania vzťahu viacerých signálov jednoduchšie. Platí však i to, že pomocou osciloskopu s dvomi kanálmi je možné namerať reláciu ľubovoľného počtu kanálov. Pri týchto meraniach však treba postupovať opatrne, pretože hrozí mylná interpretácia nameraných údajov. Ilustrujme meranie vzťahu niekoľkých signálov nasledujúcim príkladom:

1.1. Meranie vzťahu signálov asynchrónneho čítača.

Na obrázku 1 je zapojenie asynchrónneho čítača so skráteným cyklom na M = 6. Základnú funkčnosť takéhoto čítača je možné jednoducho overiť pomocou logického analyzátora. Na obr.2 sú priebehy namerané analyzátorom ETC M611 v režime časovej analýzy s frekvenciou taktovania 100 MHz.

Obr.1 - Zapojenie asynchrónneho čítača so skráteným cyklom M = 6

Podľa meraní časových závislostí je možné zistiť, že frekvencia taktovania čítača je 1/Tc = 10 MHz a čítač pracuje správne. Skrátenie cyklu čítača, ktorý normálne pracuje s cyklom M = 8 bolo dosiahnuté detekovaním výstupu Q1 = 1 a Q2 = 1 a následným asynchrónnym nulovaním čítača. Predpokladajme, že nás zaujíma časová relácia signálov C, Q0, Q1 a Q2 v čase tejto udalosti. Predpokladajme tiež, že máme k dispozícii virtuálny dvojkanálový digitálny osciloskop ETC M621. Môžeme teda súčasne merať reláciu dvoch signálov. Kľúčovou otázkou správneho merania je správna voľba spúšťacieho signálu. Ideálny spúšťací signál by mal spĺňať nasledujúce podmienky:

• počas celej periódy práce meraného systémy by sa mal vyskytnúť iba raz
• mal by sa vyskytnúť čo najbližšie sledovanej udalosti (ideálne tesne pred ňou), ale v každom prípade v takej vzdialenosti, ktorú je schopný osciloskop obsiahnuť (závisí to od možností spúšťania, zvolenej časovej základni a veľkosti pamäte)

Obr.2 - Analýza činnosti asynchrónneho čítača z obr.1

Ako z obrázku 2 vidíme, signál Q2 je jediný, ktorý sa mení s rovnakou periódou, ako pracovný cyklus čítača. Jeho záverná hrana (zmena z 1 do 0) je blízko udalosti, ktorú chceme sledovať, ale vyskytuje sa až po niektorých udalostiach (signály C, Q0, Q1), ktoré chceme sledovať. Našťastie je vzdialenosť závernej hrany hodinových impulzov (C) a závernej hrany Q2 asi 30 ns. Pretože osciloskop M621 je schopný zobraziť vo vzorkovacom režime 50 ns pred spúšťacou udalosťou, môžeme ho jednoducho využiť na synchronizáciu merania.

Obr.3 - Vzťah signálov Q2 a C

Na obrázku 3 je obrazovka počítača s aplikáciou M621, pričom prostredníctvom meracích sond s frekvenčným rozsahom 135MHz a deliacim pomerom 1:10 je na kanál A osciloskopu pripojený signál C a na kanál B signál Q2. Zber údajov je synchronizovaný na závernú hranu kanálu B. Nastavenie synchronizačnej úrovne je patrné z obrázku (poloha žltej značky na ľavej strane obrazovky osciloskopu). Takto je možné vidieť a odmerať reláciu priebehov Q2 a C (záverná hrana signálu C je vzdialená od závernej hrany Q2 o 38.4 ns). Takýmto spôsobom je možné odmerať aj reláciu Q2 a ostatných signálov (Obrázky 4 a 5).

Obr.4 - Vzťah signálov Q2 a Q0


Obr.5 - Vzťah signálov Q2 a Q1

Vzájomné vzdialenosti jednotlivých signálov je teda možné odmerať (ak je to vzdialenosť synchronizačného signálu a niektorého meraného), alebo vypočítať z nameraných hodnôt (v prípade, že nás zaujíma vzdialenosť signálov z ktorých ani jeden nie je synchronizačný). Tak napríklad vzdialenosti záverných hrán signálov C a Q0 je XXXns.

Obr. 6 - Signály Q2 a Q1 merané tak, že zber dát je synchronizovaný externe od Q2

Metóda s ktorou sme sa zaoberali je použiteľná vždy. Ak je však synchronizačný signál kompatibilný s externým spúšťacím vstupom osciloskopu, je možné s využitím ďalších možností osciloskopu M621 zobraziť všetky štyri signály súčasne. Opäť použijeme Q2 ako synchronizačný signál a pripojíme ho k externému synchronizačnému vstupu osciloskopu. Stopy kanálov a rozsahy nastavíme tak, aby sa na obrazovku zmestili štyri priebehy. Ku kanálu A pripojíme signál Q1 a kanálu B signál Q2 (obr. 6). Namerané priebehy uložíme do pamäte počítača (funkcia SAVE).

Obr.7 - Súčasné zobrazenie všetkých meraných signálov pomocou externej synchronizácie

Presunieme stopy jednotlivých kanálov na nové miesta. K vstupu kanálu A pripojíme signál C a kanálu B signál Q0. Pomocou funkcie LOAD zobrazíme na obrazovke aj uložené priebehy signálov Q2 a Q1 (obr.7). Teraz je možné pozorovať a merať časové súvislosti štyroch signálov. Pokiaľ by sme mali záujem vidieť celý cyklus práce osciloskopu celý postup zopakujeme s takou časovou základňou, ktorá umožní pozorovať úsek väčší ako 600 ns (obr.8).

Obr.8 - Pracovný cyklus čítača z obr.1 zobrazený dvojkanálovým osciloskopom M621

Ako je z príkladu patrné dvojkanálovým osciloskopom je možné merať vzťah väčšieho počtu signálov než je počet kanálov. Je možné konštatovať, že čím je väčší počet kanálov tým je meranie pohodlnejšie, avšak dva kanály sú pre väčšinu meraní postačujúce.

DOWNLOAD & Odkazy

• Pokračování popisu parametrů osciloskopů - Vstupní obvody a jejich parametry
• Rozdělení osciloskopů podle principu činnosti - Osciloskopy - princípy činnosti
• ETC - Stránka výrobce (nejen) osciloskopů na HW.cz

• Osciloskopy a jejich použití - Kniha věnovaná principům osciloskopů
• Osciloskopy od A do Z - Rozsáhlá publikace jež zodpoví téměž všechny otázky týkající se osciloskopů