Osciloskopy LeCroy WaveRunner 6Zi

Americká firma LeCroy je známa jako renomovaný výrobce high-end osciloskopů i pro ty nejnáročnější aplikace. Firma LeCroy nabízí všechny třídy digitálních osciloskopů od 40MHz modelů LeCroy WaveAce až po 60GHz modulární osciloskop LeCroy LabMaster 10Zi, který v současnosti představuje absolutní světovou technologickou špičku. Zhruba v polovině mezi těmito modely je třída osciloskopů LeCroy WaveRunner 6Zi, ve které jsou k dispozici modely od 400 MHz až do 4 GHz. Právě tuto řadu osciloskopů označuje firma LeCroy za svou „vlajkovou loď.“

Přestože se z hlediska frekvenčního pásma jedná o střední třídu, svými schopnostmi a funkcemi pro rychlé zpracování signálů tyto osciloskopy plně odpovídají těm nejvyšším modelům. Podívejme se nyní na několik z mnoha užitečných funkcionalit, které osciloskopy LeCroy WaveRunner 6Zi nabízejí.

V dnešních elektronických systémech se často bok po boku vyskytují jak signály analogové tak digitální, přičemž vývojář při své práci často potřebuje vidět vzájemné časové souvislosti všech těchto signálů. K tomuto účelu se používají tzv. mixed-signal osciloskopy – osciloskopy, které jsou vybaveny jak klasickými analogovými kanály, tak ještě větším počtem kanálů digitálních, na kterých je vyhodnocováno pouze to, zda úroveň signálu odpovídá stavu vysoké nebo nízké úrovně. Blok digitálních kanálů je označován jako logický analyzátor.

Obr. 1 Osciloskop LeCroy WaveRunner 6Zi: vlajková loď společnosti LeCroy

Většina výrobců osciloskopů řeší logický analyzátor tak, že je pevně vestavěn přímo v osciloskopu. To pak ale svádí k mnoha nešvarům. Tím nejčastějším je, že při aktivování logického analyzátoru je část akviziční paměti, vyhrazené původně pro analogové kanály, věnována potřebám logického analyzátoru. Může se tedy stát, že u některých osciloskopů uživatel najednou přijde o část akviziční paměti nebo dokonce i o jeden celý analogový kanál. Na rozdíl od tohoto přístupu firma LeCroy řeší logický analyzátor bez kompromisů jako externí jednotku (obr. 1), která v sobě ukrývá všechny komparátory, vzorkovače a akviziční paměti, a ty jsou vyhrazeny přímo pro potřeby logického analyzátoru.

Firma LeCroy nabízí logické analyzátory do 250 MHz a 500 MHz s celkovým počtem 18 nebo 36 kanálů, vzorkovací rychlostí až 2 GSa/s a hloubkou akviziční paměti až 50 milionů bodů na každý kanál. Ty jsou kompatibilní se všemi osciloskopy od řady WaveSurfer výše. Díky externímu řešení mohou být propojovací vodiče od logického analyzátoru k měřenému zařízení, včetně zemního kontaktu, velice krátké, což se u rychlejších signálů projeví jejich výrazně menším zkreslením.

Další oblastí, které je v současnosti věnována značná pozornost jsou sériové sběrnice. Protože zobrazená řada za sebou jdoucích pulzů je sama o sobě pro uživatele značně nepřívětivá, nabízí firma LeCroy vývojářům pomoc v podobě dekodérů sériových sběrnic standardů I2C, SPI, UART, RS-232, CAN, LIN, FlexRay, USB, SATA, PCIe a mnoha dalších, přičemž osciloskopy umožňují dekódovat až čtyři sběrnice rozdílných standardů současně.

Obr. 2 Příklad dekódování sériových sběrnic: automobilová sběrnice FlexRay

Dekódování dat na sběrnici z časového průběhu napětí poskytuje snad všechny možnosti, které si jen lze představit. Stačí pouze zvolit, z kterých analogových nebo logických kanálů osciloskopu má být dekódování provedeno, a na obrazovce osciloskopu pak vzápětí vidíme výsledky dekódování. Ty jsou zobrazeny tak, že přes zobrazené časové průběhy napětí jsou přeloženy barevně rozlišené obdélníky s uvedenými číselnými hodnotami, jejichž různá barva označuje různé dílčí části datového rámce. Na obr. 2 je uveden příklad dekódování automobilové sběrnice FlexRay. Význam jednotlivých impulzů je pak na první pohled zřejmý. Spolu s tím jsou dekódovaná data uvedena po rámcích v přehledné tabulce.

Kromě dekódování má uživatel k dispozici i nepřeberné možnosti spouštění pomocí adresy, dat nebo i jiných částí rámce na měřené sběrnici. Vždy se jedná o plnohodnotný hardwarový trigger, díky kterému neuteče žádná podstatná událost na sběrnici.

Často se lze setkat s nutností nalézt v osciloskopem zachyceném signálu nějaké neobvyklé události – anomálie, které např. způsobují chybnou funkci testovaného zařízení, nebo jsou nějakým jiným způsobem při testování podstatné. Osciloskopy LeCroy WaveSurfer a vyšší jsou standardně vybaveny funkcí Wave‑ Scan, která je pro vyhledávání neobvyklých událostí v zaznamenaných průbězích přímo určena.

Obr. 3 Funkce WaveScan na osciloskopu LeCroy WaveRunner 6Zi: příklad vyhledání všech pulzů s šířkou 2,0 μs ±0,5 μs

Práce s touto funkcí je velice jednoduchá a intuitivní – viz obr. 3. Zvolíme kanál, nebo výstup z matematické funkce, kde chceme události (anomálie) hledat. Poté určíme, co má osciloskop v daném signálu hledat. Možností je mnoho. Hledanou událostí může být hrana, nemonotonicita hrany, výpadek úrovně (Runt), nebo některé z měření, jako je např. frekvence, perioda, střída, šířka pulzu, doba náběžné nebo sestupné hrany atd. V případě měření pak ještě zadáme, jaké hodnoty měření hledáme. Osciloskop vzápětí najde požadované události, které přímo v signálu červeně vyznačí a příslušné časy výskytu zapíše pod sebe do přehledné tabulky. V samostatné mřížce je pak možné si navíc detailně zobrazit ty části signálu, kde se vyskytuje ona hledaná událost. Tabulka i vyznačení v signálu jsou vzájemně propojeny pro snadné procházení signálem.

Funkce WaveScan může sloužit k nalezení anomálií v jedné akvizici, nebo k průběžnému hledání při opakovaném spouštění časové základny. Ve druhém případě ještě uživatel definuje, co má osciloskop udělat, když hledanou událost najde. Na závěr se zmiňme o spektrálním analyzátoru v osciloskopech LeCroy Wave- Runner a vyšších. Každý digitální osciloskop je vybaven funkcí FFT. Při jejím použití ale musí uživatel správně nastavit délku zaznamenaného signálu a vzorkovací frekvenci, aby po transformaci získal požadované frekvenční spektrum s požadovaným rozlišením ve frekvenci. Navíc výstupem funkce FFT je celé spektrum až do poloviny vzorkovacího kmitočtu osciloskopu.

Obr. 4 Spektrální analyzátor na osciloskopu LeCroy WaveRunner 6Zi

Naproti tomu, aplikace spektrálního analyzátoru (obr. 4) umí provést všechna potřebná nastavení za uživatele automaticky sama. Uživatel nastavuje pouze požadované frekvenční pásmo a rozlišení ve frekvenci. Do tabulky je možné automaticky zachytit uživatelem definovaný počet nejvyšších spektrálních složek. Díky tomuto komfortu je tak často zcela eliminována potřeba pořizovat samostatný spektrální analyzátor, protože osciloskop ho umí zcela nahradit.

Více podrobnějších informací o osciloskopech LeCroy získáte u výhradního zástupce společnosti Blue Panther s. r. o. (http://www.blue-panther.cz).