36г. Осциллограф, часть 1: вход канала, развёртка, память и режимы сбора

В 36а осциллограф разобран как прибор: щуп, полоса, синхронизация, земля. Здесь — его меню, пункт за пунктом. У каждой ручки и каждого переключателя есть причина существовать: что-то прибор не может сделать сам и ждёт решения от человека. Если не знать, какого, ручка остаётся в положении по умолчанию — и прибор честно показывает то, что ему велели, а не то, что есть на проводе.

Эта часть — о том, как сигнал попадает в память: вход канала (вертикаль), развёртка (горизонталь) и сбор (как выборки АЦП превращаются в точки на экране). Для каждого пункта — что это, зачем, что видно с ним и без него, и типичная ошибка. Запуск — часть 2 (36д), курсоры, автоизмерения, математика и БПФ — часть 3 (36е), декодирование шин, маски, сегментированная память и управление по SCPI — часть 4 (36ж).

Примеры — на приборе автора, RIGOL DHO900: названия пунктов меню даны по-английски, как на экране, цифры — из его документов. Сами явления общие для любого цифрового осциллографа; то, что относится только к DHO900, так и помечено.

Опоры: RIGOL DHO900 Datasheet (Books/dho900-datasheet.pdf; страницы здесь и дальше — по PDF-файлу): с. 4 — обзор, с. 9 — сводка характеристик, с. 10 — вертикальная система, с. 11–12 — горизонтальная система и сбор, с. 22 — экран, с. 26 — примечания; DHO900 User Guide (Books/DHO900_UserGuide_EN.pdf): с. 55–62 — меню Vertical, с. 64–67 — Horizontal и Zoom, с. 68–76 — сбор, память, Roll и XY, с. 247–249 — экран; даташит STM32F103 (CD00161566, таблица 7 — ток вывода). Все расчётные числа — прогон _verify/scope36g/model36g.py (Python 3.11 и numpy в контейнере stm-lab:1).

Как это называется в документации

Оригинал	Перевод
vertical scale, V/div; Fine	вольт на деление; плавная подстройка между шагами 1-2-5
vertical resolution, 12 bits	разрядность АЦП: число уровней по вертикали
offset, position	смещение: сдвиг сигнала в вольтах до АЦП
coupling DC / AC / GND	связь входа: открытый, закрытый, вход на земле
input impedance	входное сопротивление
BW Limit	ограничение полосы пропускания
probe ratio; Unit	коэффициент щупа; единица (V, A, W)
Invert	инверсия канала
time base, s/div; Vernier	время на деление; плавная подстройка
horizontal position, delay	положение момента запуска, задержка
Roll, slow sweep (SCAN)	самописец; медленная развёртка
Zoom, delayed sweep	лупа, второе окно развёртки
XY mode, Lissajous figure	режим XY, фигура Лиссажу
memory depth (Mem Depth), sample rate (SaRate)	глубина памяти, частота выборки
aliasing	наложение частот: ложная медленная картинка
acquisition mode: Normal, Peak, Average, High Res	режим сбора: обычный, пиковый, усреднение, высокое разрешение
waveform capture rate, dead time	осциллограмм в секунду, мёртвое время
persistence, intensity grading, Color Grade	послесвечение, яркость по частоте попаданий, цветовая шкала

36г.1 Экран, сетка и где живут настройки

Экран осциллографа — сетка 10 делений по горизонтали и 8 по вертикали (у DHO900 так и записано, даташит с. 22). Все ручки задают одно: сколько вольт и сколько секунд приходится на одно деление. Вертикальные настройки у каждого канала свои, горизонтальные — общие на все каналы.

Диапазон АЦП — это экран. У DHO900 динамический диапазон канала — ±4 деления (даташит с. 10): ровно от нижнего края сетки до верхнего. То, что ушло за край, не «спрятано» — его нет в памяти (36г.9). Отсюда главный навык этой части: растянуть сигнал на экран, но не дальше.

Каналы делят прибор. У DHO900 1,25 Гвыб/с и 50 млн точек — только когда включён один канал; при двух — 625 Мвыб/с и 25 млн, при трёх и четырёх — 312,5 Мвыб/с и 10 млн (даташит с. 9). Выключенный лишний канал — бесплатная прибавка к частоте выборки и памяти.

У DHO900 меню вертикали открывается касанием метки канала внизу экрана (Vertical), меню горизонтали и сбора — касанием меток вверху (Horizontal, Acquisition там же; руководство с. 64, 68).

36г.2 Вольт на деление: грубо и плавно

Что это. Масштаб по вертикали — сколько вольт на одно деление. Ручка SCALE идёт шагами 1-2-5; у DHO900 от 200 мкВ/дел до 10 В/дел при щупе 1X (руководство с. 55–56). Переключатель Fine (или нажатие на ручку) включает плавную подстройку между шагами.

Зачем. Чтобы сигнал занял экран. Сигнал размахом 3,3 В:

С ним и без него. На 5 В/дел меандр 3,3 В — полоска в две трети деления: фронт виден, но ни выброс, ни провал на полке не разглядеть. На 0,5 В/дел тот же сигнал занимает почти весь экран, и каждый уровень АЦП — в десять раз мельче.

Fine. Плавная подстройка нужна, когда сигнал чуть больше экрана на одном шаге и заметно меньше на следующем. Ошибка: Fine забыли включённым — масштаб уходит из ряда 1-2-5, и счёт «по клеточкам» врёт. Отсчёт брать по курсорам и автоизмерениям (36е).

Самые мелкие шаги — не настоящие. У DHO900 масштабы 200 и 500 мкВ/дел — это растянутый цифрой масштаб 1 мВ/дел (даташит с. 26, примечание 4). Шаг 12-битного АЦП на 1 мВ/дел — 1,95 мкВ; на 200 мкВ/дел весь экран покрывают 819 таких шагов, новых подробностей не появляется — картинка просто крупнее.

36г.3 Разрядность АЦП: 8 и 12 бит и почему экран заполняют

Что это. АЦП делит диапазон (весь экран) на 2^N уровней: 256 при 8 битах, 4096 при 12. Большинство недорогих осциллографов — 8-битные; у DHO900 12 бит (даташит с. 4, 9, 10).

Зачем. Мелкие детали на большом сигнале: пульсации на питании, ступенька ЦАП, полка импульса. Модель: синус, оцифрованный идеальным АЦП, и ошибка округления как единственный шум.

С этим и без этого. Сигнал на одно деление из восьми теряет три бита: 8-битный прибор превращается в 5-битный, 12-битный — в 9-битный. 12 бит дают запас — но не отменяют правило: сигнал растягивают на экран. На 5 В/дел у 12-битного прибора на 3,3 В приходится 338 уровней (таблица 36г.2) — больше, чем у 8-битного на 0,5 В/дел (211), но в 10 раз меньше, чем тот же прибор даст на 0,5 В/дел (3379).

Ошибка. Считать разрядность АЦП разрешением измерения. В модели шум только от округления; у настоящего прибора есть свой шум входного усилителя, и он съедает часть бит. DHO900 обещает низкий собственный шум (даташит с. 4), но числа шума в документах нет.

36г.4 Смещение и положение

Что это. Смещение (Offset) — напряжение, которое прибор вычитает из сигнала до АЦП; положение — сдвиг картинки по экрану. У DHO900 это одна ручка POSITION: она меняет Offset в вольтах, нажатие сбрасывает его в ноль (руководство с. 56). Предел смещения зависит от масштаба (даташит с. 10):

Зачем. Рассмотреть малое на большом: пульсации 50 мВ на шине 12 В. Без смещения 12 В надо уместить в экран — пульсации теряются. Со смещением −12 В центр экрана встаёт на 12 В, и масштаб можно уменьшать, пока предел смещения это позволяет. У DHO900 самый мелкий шаг 1-2-5, где смещение ещё достаёт до 12 В, — 500 мВ/дел (предел ±20 В). Там шаг 12-битного АЦП 0,977 мВ, и пульсации 50 мВ — это 51 уровень (8-битный прибор дал бы 3,2 уровня — ступеньки вместо формы).

Без смещения и с ним — где упирается. На 10 мВ/дел смещение DHO900 ограничено ±1 В: 12 В в экран не вернуть, линия лежит на краю. Здесь нужен закрытый вход (AC, 36г.5): постоянная часть уходит, и при 10 мВ/дел пульсации занимают 2560 уровней.

Ошибка. Смещение осталось от прошлого измерения: сигнал «пропал», а он за краем экрана — и в память не попал (36г.9). Первое движение при пустом экране — нажать ручку POSITION. Рядом в меню DHO900 есть Bias — подстройка нуля канала при дрейфе (руководство с. 61); это не смещение для просмотра, трогать её без нужды не стоит.

36г.5 Связь входа: DC, AC, GND

Что это. Переключатель Coupling (руководство с. 57; DHO900 — DC, AC и GND, даташит с. 10). DC — сигнал целиком. AC — через последовательный конденсатор: постоянная часть отрезается, остаётся переменная. GND — вход отключён от сигнала, на экране линия нуля.

Зачем. AC — для малой переменной части на большой постоянной (36г.4) и для просмотра пульсаций. GND — найти, где на экране ноль, прежде чем мерить уровни.

Что видно с AC и без него. Конденсатор с входным сопротивлением — фильтр верхних частот. Частоты среза AC-входа DHO900 в документах нет; в модели — условные 10 Гц (постоянная времени 15,9 мс):

• меандр 50 Гц 0…3,3 В: полка заваливается на 30,4 % за полпериода;
• меандр 1 кГц: завал 1,6 % — почти незаметен;
• ШИМ 1 кГц со скважностью 10 %: среднее уходит, и уровни на экране — 2,97 В и −0,33 В вместо 3,3 В и 0;
• синус 1 Гц: остаётся 10,0 % амплитуды.

Ошибка. Мерить логические уровни на AC: «ноль» ШИМ оказывается отрицательным, «единица» — ниже питания, и сделанный по ним вывод ложен. Медленные сигналы — только на DC (это же советует руководство DHO900 для медленной развёртки, с. 74).

36г.6 Входное сопротивление: 1 МОм и 50 Ом

Что это. Высокоомный вход 1 МОм почти не нагружает схему; вход 50 Ом — согласованная нагрузка для 50-омного кабеля. У DHO900 входа 50 Ом нет: только 1 МОм ±1 % параллельно 15 пФ ±3 пФ (даташит с. 10, руководство с. 58).

Зачем 50 Ом. Генератор, высокочастотный тракт, длинный коаксиальный кабель: без нагрузки 50 Ом на конце сигнал отражается и звенит (раздел 160). На приборе без такого входа ставят внешнюю проходную нагрузку 50 Ом на разъём.

Что видно. Генератор с выходом 50 Ом и ЭДС 1 В даёт на нагрузке 50 Ом 0,5 В, на входе 1 МОм — 1,0000 В. Отсюда частое «генератор показывает вдвое больше, чем выставлено» — генератор считал, что нагружен на 50 Ом.

Ошибка — вывод микроконтроллера на вход 50 Ом. 3,3 В на 50 Ом — 66 мА и 218 мВт: в 2,6 раза больше предела 25 мА на вывод F103 (таблица 7 даташита). Вывод перегружен, уровни на экране — не те, что в схеме. Цифровые линии — только через вход 1 МОм и щуп 1:10 (36а.2).

36г.7 Ограничение полосы (BW Limit)

Что это. Фильтр нижних частот в канале. У DHO900 — 20 МГц или FULL (без ограничения), для каждого канала отдельно (даташит с. 10; меню BW Limit — руководство с. 57); полная полоса — 125 или 250 МГц по модели прибора (даташит с. 9).

Зачем. Шум. Белый шум растёт как корень из полосы: модель (однополюсный фильтр) с полосы 250 МГц на 20 МГц уменьшает его в 0,287 раза (по корню из отношения полос — 0,283). Условные 3 мВ шума становятся 0,86 мВ — то, что нужно для пульсаций питания и медленных аналоговых сигналов.

Чем платят. Ограничение режет и сигнал. Звон 105 МГц от земляного провода щупа (36а.2) за фильтром 20 МГц сохраняет 19 % амплитуды — и «пропадает». Фронт 5 нс выглядит как 18,2 нс: свой фронт ограничения — 17,5 нс (сложение по корню из суммы квадратов, 36а.3).

Ошибка. BW Limit забыт включённым, а ищут звон и выбросы: картинка чистая, проблема «не воспроизводится». И наоборот — пульсации в милливольтах на полной полосе тонут в собственном шуме прибора.

36г.8 Щуп в меню: коэффициент, единицы, инверсия

Коэффициент щупа (Probe). Прибор не знает, какой щуп воткнут, — ему говорят. У DHO900 выбор от 0.001X до 50000X, по умолчанию 1X (руководство с. 59–61); некоторые щупы прибор узнаёт сам. Ошибка: щуп в положении 1:10, а в меню 1X — на экране 0,33 В вместо 3,3 В; наоборот — 33 В. Проверка за секунду: калибратор на передней панели.

Единицы (Unit). У DHO900 — V, A, W или U (руководство с. 61). Ток через шунт: 0,1 Ом и 250 мА дают 25 мВ. Если поставить коэффициент 10X и единицу A, прибор покажет 250 мА — и автоизмерения сразу считают амперы. Ошибка: поменяли шунт и забыли коэффициент.

Инверсия (Invert). Переворачивает сигнал канала (руководство с. 58–59). Зачем: ток через шунт в «минусе» питания виден отрицательным; перевёрнутым его удобнее сравнивать с током в «плюсе». У DHO900 вместе с картинкой переворачиваются математика, измерения и даже фронт запуска. Ошибка: инверсия забыта включённой — запуск «по фронту вверх» срабатывает на спаде, и полярность всех выводов перевёрнута.

36г.9 Перегрузка входа

Что это. Сигнал больше диапазона АЦП — больше экрана (у DHO900 ±4 деления, 36г.1). Всё, что выше края, записывается как край.

Что видно. Меандр 0…3,3 В на 100 мВ/дел без смещения: верх экрана — 0,4 В, сигнал больше в 8,25 раза. В памяти полка на 0,400 В, и автоизмерение «размах» честно сообщает 0,4 В. Хуже — то, чего не видно: входной усилитель после перегрузки выходит из неё не сразу, и участок сразу за перегрузкой искажён. Как долго — в документах DHO900 нет; правило общее: для точных измерений сигнал целиком в экране.

Предел входа — не разрешение лезть в сеть. У DHO900 на входе — CAT I, 300 В действующего и 400 В пикового (даташит с. 10). CAT I — цепи, не связанные с сетью напрямую; для сети (CAT II и выше) вход не рассчитан. Как смотреть сетевые цепи — 36з и 208.7.

Ошибка. Растянули экран ради детали полки — и измеряют размах или выброс по обрезанной картинке. Сначала весь сигнал на экране, потом деталь — смещением (36г.4) или лупой (36г.12).

36г.10 Время на деление, положение и задержка

Что это. Время на деление (Scale в меню Horizontal) — сколько секунд в одной клетке по горизонтали; окно экрана — 10 делений. У DHO900 — от 2 нс/дел до 500 с/дел (даташит с. 11), шагами 1-2-5 или плавно (Vernier, руководство с. 65). Положение (Position) — где относительно центра экрана стоит момент запуска (с. 65–66). Пункт Expand выбирает, относительно чего картинка сжимается при смене масштаба: центр (по умолчанию), край, момент запуска или своя точка (с. 73–74).

Зачем положение. Сдвинуть момент запуска влево — видно, что было после события; вправо — что было до него. У DHO900 до запуска можно отвести 5 делений, после — до 1 с или 100 делений, что больше (даташит с. 11).

Задержка вместо медленной развёртки. Событие происходит через 5 мс после запуска, и его надо рассмотреть на 1 мкс/дел. Если для этого повернуть ручку на 1 мс/дел, память 10 тыс. точек растянется на 10 мс — 1 Мвыб/с, выборка раз в 1 мкс: деталь не видна. Если оставить 1 мкс/дел и задать положение 5 мс (в пределе 1 с), то в окно попадает нужное место при 1000 Мвыб/с.

Ошибка. Искать редкое событие, «откручивая» развёртку на медленную, и потом удивляться, что на его фронте две точки. Медленная развёртка — чтобы найти, задержка и лупа (36г.12) — чтобы рассмотреть.

36г.11 Самописец (Roll) и медленная развёртка

Что это. На медленных развёртках ждать заполнения экрана долго — прибор переходит в режим самописца: точки появляются справа и сдвигают картинку влево непрерывно, без запуска. У DHO900 пункт Roll: Auto включает самописец от 50 мс/дел и медленнее; OFF — вместо него медленная развёртка от 200 мс/дел, которая рисует слева направо и ждёт запуска (руководство с. 74; даташит с. 12 — ROLL и SCAN).

Зачем. Медленное: разряд батареи, прогрев, порядок включения питаний, дыхание датчика. На 1 с/дел окно — 10 с; на 50 мс/дел — 0,5 с.

Что пропадает. В Roll у DHO900 недоступны запуск, послесвечение, усреднение, UltraAcquire, XY, декодирование, лупа и цифровые каналы (руководство с. 74).

Ошибка. Ждать от самописца остановки на событии — запуска нет, картинка уезжает. Для одиночного медленного события — Roll OFF и запуск (36д). И связь входа — DC: на AC медленный сигнал уходит в ноль (36г.5).

36г.12 Лупа (Zoom)

Что это. Второе окно развёртки: экран делится пополам, сверху вся запись, снизу растянутый участок (у DHO900 — переключатель Zoom в меню Horizontal, руководство с. 66–67; масштаб лупы не крупнее основного).

Зачем. Видеть сразу и целое, и деталь: пачку байтов и фронт одного бита, весь пуск двигателя и первый импульс тока.

Что видно. Лупа показывает только то, что уже лежит в памяти. Основная развёртка 1 мс/дел, лупа на 10 мкс: при памяти 10 тыс. точек (1 Мвыб/с) в окне лупы — 10 точек, между ними прибор рисует прямые; при 50 млн точек (1,25 Гвыб/с) — 12500 точек, и фронт настоящий.

Ошибка. Растягивать лупой запись с мелкой памятью и принимать соединительные линии за форму сигнала. Сначала глубина памяти (36г.14), потом лупа.

36г.13 Режим XY

Что это. По горизонтали — не время, а напряжение второго канала: точка рисуется с координатами (X, Y). У DHO900 источники выбираются в Source X и Source Y (руководство с. 75).

Зачем. Сравнить два сигнала одной частоты: сдвиг фаз на входе и выходе фильтра; вольт-амперная характеристика детали (X — напряжение, Y — ток через резистор). Сдвиг фаз — по эллипсу: синус угла равен отношению высоты пересечения эллипса с осью к его полной высоте (руководство с. 76). Модель: два синуса 1 кГц со сдвигом 30° — отношение 0,500, угол 30,0°; при 90° отношение 1,000 и эллипс становится кругом.

С ним и без него. Во времени сдвиг 30° — две синусоиды, которые надо мерить курсорами. В XY — сразу форма эллипса, и любое искажение (ограничение, нелинейность) видно как излом фигуры.

Ошибка. Смотреть в XY сигналы разных частот — фигура вращается, и фазы у неё нет. И помнить, что XY занимает два канала: у DHO900 выборка делится (36г.1).

36г.14 Глубина памяти и частота выборки

Что это. Глубина памяти (Mem Depth) — сколько точек прибор пишет за одну запись. Окно экрана — 10 делений; все точки должны в него уложиться, поэтому частота выборки — память, делённая на окно, но не больше предела АЦП (у DHO900 это прямо записано формулой, руководство с. 73). Глубина у DHO900 выбирается из Auto и от 1 тыс. до 50 млн точек; по умолчанию — 10 тыс. (руководство с. 73).

Модель для DHO900 (окно 10 делений):

Полная частота при 10 тыс. точек держится только до 800 нс/дел; при 50 млн — до 4 мс/дел. Шаг между выборками — 0,8 нс при одном канале и 3,2 нс при четырёх.

Зачем глубокая память. На медленной развёртке видеть быстрое: пачку SPI целиком и при этом каждый фронт. Мелкая память на той же развёртке — частота выборки падает в тысячи раз, и короткий импульс проходит между точками: импульс 20 нс при выборке раз в 200 нс попадает в запись в 10 % случаев (36г.16).

Чем платят. Большая запись дольше обрабатывается: реже обновляется экран (36г.17), медленнее считаются измерения. В режиме Average глубина у DHO900 ограничена 10 млн точек (руководство с. 73).

Ошибка. Не трогать глубину памяти вообще. 10 тыс. по умолчанию — для быстрого экрана, а не для отладки шины; Auto выбирает глубину сам, и какую — видно в метке сбора вверху экрана.

36г.15 Наложение частот (алиасинг)

Что это. Если выборок меньше двух на период, прибор восстанавливает не тот сигнал, а более медленный — и рисует его уверенно и стабильно (руководство с. 71).

Как это выглядит. ШИМ 100 кГц от таймера; кварцы прибора и платы расходятся на 50 ppm (у DHO900 точность развёртки ±25 ppm, даташит с. 11, у кварца платы — свои десятки ppm), и настоящая частота — на 5 Гц выше. Развёртка 20 мс/дел, память 10 тыс.: 50 квыб/с, предел Найквиста — 25 кГц. На экране — ровный меандр 5,000 Гц, ровно 1 период на окно. Это не сигнал, а разность частоты ШИМ и кратной частоты выборки. С памятью 50 млн на той же развёртке — 250 Мвыб/с, 2500 выборок на период, и виден настоящий ШИМ.

Как отличить. Поменять развёртку на шаг: настоящий сигнал сожмётся вдвое, ложный изменится как попало. Включить Peak (36г.16): пиковый детектор вместо ложной волны покажет сплошную полосу — огибающую ШИМ (руководство с. 69). Увеличить глубину памяти.

Ошибка. Верить частотомеру прибора на такой картинке: он честно измерит 5 Гц.

36г.16 Режимы сбора: Normal, Peak, Average, High Res

Что это. АЦП работает на полной частоте всегда; режим сбора решает, что из потока выборок попадёт в точку памяти, когда памяти меньше, чем выборок. У DHO900 режимов четыре: Normal (по умолчанию), Average, Peak и UltraAcquire (руководство с. 68); High Res, который есть у других приборов, у DHO900 нет.

Модель: окно 2 мс (200 мкс/дел), память 10 тыс. — 5 Мвыб/с, точка памяти раз в 200 нс; АЦП 12 бит на 1,25 Гвыб/с — 250 выборок на точку. Сигнал: меандр 1 кГц, шум 50 мВ, раз в запись — импульс помехи 2 В длиной 20 нс в случайном месте.

Normal — выборки через равные промежутки. Честная форма для всего, что медленнее частоты выборки. Без других режимов не видно короткого: импульс уже интервала между точками ловится через раз.

Peak — в память идут минимум и максимум каждого промежутка. Зачем: не пропустить узкий импульс на медленной развёртке и не попасть на алиасинг (36г.15). У DHO900 пиковый детектор ловит импульсы от 1,6 нс (даташит с. 9, 12). Цена — шум выглядит шире, чем он есть: полоса 0,28 В при шуме 50 мВ. Ошибка: мерить шум или размах в Peak.

Average — среднее нескольких записей точка в точку. Шум падает как корень из числа записей, разрешение растёт (у DHO900 от 2 до 65536 записей, только степени двойки; с цифровыми каналами несовместим — руководство с. 68–69). Работает только для сигнала, который повторяется точно с момента запуска. Ошибка: усреднять несинхронное: случайный сбой делится на 16 и исчезает, дрожащий фронт расплывается в пологий.

High Res (на других приборах) — среднее соседних выборок внутри одной записи: шум падает без повторов, работает и для одиночного события. Цена — полоса: всё короче интервала точки сглаживается (импульс 2 В стал 0,20 В).

UltraAcquire у DHO900 — не про то, что попадает в точку, а про то, как часто прибор смотрит: 36г.17.

36г.17 Скорость обновления и мёртвое время; UltraAcquire

Что это. После каждой записи прибор её обрабатывает и рисует — и в это время не смотрит на вход. Это мёртвое время. Скорость обновления — сколько осциллограмм в секунду прибор успевает снять. У DHO900 — до 30 000 осциллограмм/с в обычном режиме и до 1 000 000 в UltraAcquire (даташит с. 9).

Что это значит. На 10 нс/дел запись длится 100 нс. 30 000 таких записей в секунду — прибор смотрит 0,3 % времени, а 99,7 % слеп. Сбой, который случается 10 раз в секунду, попадёт на экран в среднем через 33,33 с (розыгрыш модели — 33,2 с), а с вероятностью 95 % — через 99,9 с. При 1 000 000 осциллограмм/с прибор смотрит 10 % времени: в среднем 1 с (розыгрыш — 0,992 с), 95 % — за 3 с.

UltraAcquire. Память делится на сегменты, каждый запуск пишет свой сегмент, а рисует прибор пачкой — так мёртвое время между запусками становится минимальным (руководство с. 69). Сегменты показываются рядом, наложением, «водопадом», в перспективе или мозаикой. В режиме UltraAcquire у DHO900 недоступны курсоры, декодирование, лупа, поиск, маски и запись осциллограмм (руководство с. 70). Сегментированная память как инструмент — часть 4 (36ж).

Ошибка. Думать, что раз сбой не появился за минуту наблюдения, его нет. Для редкого — запуск по условию (36д), а не ожидание у экрана. Наибольшая скорость обновления бывает не на любых настройках; на каких именно у DHO900 — в документах не сказано.

36г.18 Послесвечение и яркость

Что это. Послесвечение (Persistence Time) — сколько старые осциллограммы остаются на экране поверх новых. У DHO900 — Min, от 100 мс до 10 с или Infinite (руководство с. 247–248; даташит с. 22). Яркость (Wave Intensity, 1–100 %, по умолчанию 50 %) и градация: чем чаще точка экрана получает попадания, тем она ярче; у DHO900 есть 256 уровней яркости и цветовая шкала Color Grade (даташит с. 4, 22; руководство с. 248–249).

Зачем. Видеть не одну запись, а статистику: дрожание фронта, редкий выброс, шум. Модель: 10 000 осциллограмм, фронт дрожит со стандартным отклонением 2 нс — на экране полоса шириной 15,7 нс (примерно шесть отклонений, 12 нс).

Где редкое теряется. Одна осциллограмма из 1000 — другая: за 10 000 проходов основная линия получает 9990 попаданий, редкая — 10. При яркости пропорционально попаданиям редкая получит 0,26 уровня из 255 — то есть 0, её не видно. Если яркость считать по логарифму попаданий, редкая линия — 66 уровней из 255, заметна. Как именно градацию считает DHO900 — в документах не сказано; Infinite и Color Grade показывают редкое заведомо.

Ошибка. Оставить Infinite включённым после смены схемы — на экране вперемешку старое и новое. В Roll послесвечение у DHO900 недоступно (руководство с. 74).

36г.19 Грабли

Сигнал «пропал». Смещение осталось от прошлого раза, и сигнал за краем экрана — то есть за краем АЦП (36г.1, 36г.4). Нажать POSITION.

Амплитуда в 10 раз не та. Щуп 1:10, в меню 1X: 0,33 В вместо 3,3 В (36г.8). По умолчанию у DHO900 — 1X.

Логический ноль отрицательный. Связь AC: ШИМ 10 % на экране от −0,33 до 2,97 В (36г.5). Логику — только на DC.

Звона нет, а плата сбоит. BW Limit 20 МГц: звон 105 МГц сохраняет 19 % амплитуды, фронт 5 нс выглядит как 18,2 нс (36г.7).

Ровный меандр 5 Гц вместо ШИМ 100 кГц. Алиасинг на мелкой памяти: 50 квыб/с на 20 мс/дел (36г.15). Peak или глубже память.

Импульс то есть, то нет. Normal на медленной развёртке: 20 нс при выборке раз в 200 нс попадает в 10 % записей (36г.16). Peak.

Усреднение «вылечило» сбой. Average делит несинхронный импульс на число записей: 2 В превратились в 0,11 В (36г.16).

Вывод на входе 50 Ом. 66 мА — в 2,6 раза выше предела вывода (36г.6). У DHO900 этого входа нет, у других приборов — проверить переключатель.

Ждём сбой у экрана. На 10 нс/дел прибор слеп 99,7 % времени: сбой 10 раз в секунду — в среднем через 33,33 с (36г.17).

36г.20 Итоги

• Экран — это диапазон АЦП (у DHO900 ±4 деления): что за краем, того нет в памяти. Сигнал растягивают на экран: на одном делении из восьми теряются три бита — 12-битный АЦП становится 9-битным.
• Смещение вычитает постоянное до АЦП; у DHO900 его предел зависит от масштаба (до ±20 В на 500 мВ/дел). Дальше — связь AC, но не для логических уровней.
• DHO900 — только 1 МОм; 50 Ом — внешней нагрузкой. Вход 50 Ом перегружает вывод микроконтроллера.
• BW Limit 20 МГц снижает шум в 0,287 раза и прячет звон.
• Коэффициент щупа, единица и инверсия в меню — частый источник «прибор врёт».
• Частота выборки = память ÷ окно. 10 тыс. по умолчанию держат полную частоту лишь до 800 нс/дел, 50 млн — до 4 мс/дел. Лупа не добавляет точек.
• Алиасинг рисует стабильную ложную волну; разоблачают его смена развёртки, Peak и глубокая память.
• Normal — честная форма, Peak — короткие импульсы и защита от алиасинга, Average — шум повторяющегося сигнала, High Res (не в DHO900) — шум одиночного.
• Между записями прибор слеп; UltraAcquire поднимает долю живого времени с 0,3 % до 10 % на 10 нс/дел. Послесвечение и градация яркости показывают редкое — если яркость считать не линейно.

Дальше: раздел 36д «Осциллограф, часть 2: запуск — все виды синхронизации и когда какой нужен» — как поймать нужный момент: фронт, длительность, рант, тайм-аут, окно и запуск по шине.