Пиковый детектор или кому это надо

Автор / источник:

Дедюхин А.А.

Издавалась:

Цены / каталог / заказ:

Осциллографы цифровые фирмы LeCroy... Осциллографы цифровые фирмы Tektronix...

На сайте работает система уведомления об ошибках. Обнаружив неточность в тексте, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter. Сообщение об ошибке будет получено редактором сайта. Спасибо за помощь!

В последнее время на сайтах некоторых компаний, производящих цифровые запоминающие осциллографы, появились рекомендации типа «Сравни, перед тем как купить» причем эти рекомендации сопровождаются «убедительными», с точки зрения авторов видео-роликами, снятыми в стиле кинофильма «Ведьмы из Блэр» так по качеству так и по содержанию.

Так, на сайте Tektronix, на странице "The Reality Zone Compare Before You Buy" в ссылке «Found Glitches Faster With Peak Detect Mode» ( Найди глитч, быстрее используя пиковый детектор) диктор за кадром убеждает зрителя, что цифровые осциллографы Tektronix серии TDS-3000 по сравнению со своим ближайшим конкурентом осциллографом LeCroy серии WaveSurfer имеют существенное преимущество – наличие пикового детектора, позволяющего на больших временных развертках наблюдать кратковременные выбросы напряжения. И видео-ролик даже это демонстрирует. Рекомендуем сначала просмотреть его и потом читать дальше.

Повторим эксперимент. Подадим на вход осциллографа Tektronix TDS-3054 B этот замысловатый сигнал, но только добавим в него не один, а три последовательных пика. Эти пики не трудно зафиксировать при соответствующей развертке осциллографа, см. рисунок 1.

Рисунок 1 (здесь и далее щелчок по изображению - увеличение)

Переведем Tektronix в режим развертки 1 с/деление, осциллограф обеспечивает сбор информации в режиме стандартной выборки. Картинка приведена внизу. Никаких выбросов не видно.

Рисунок 2

Включим режим пикового детектора – четко видны положительные выбросы, зафиксированные осциллографом.

Рисунок 3

Смущает только одно – четкая и тонкая линия развертки без пикового детектора, стала широкой при включении пикового детектора. Попробуем рассмотреть, что зафиксировал пиковый детектор, для этого растянем сигнал. Картинка приведена внизу:

Рисунок 4

Как видно из рисунка выше, пиковый детектор зафиксировал одну точку над уровнем сигнала, напомним, что в сигнале, как было показано на рисунке 1, их было три пика. Увеличенная шумовая дорожка обусловлена воздействием пикового детектора. Алгоритм работы пикового детектора следующий – на определенном участке сигнала, на котором происходит дискретизация, обеспечивается регистрация экстремальных точек, как имеющих максимальную амплитуду, так и минимальную амплитуду. Поэтому если на определенном участке дискретизации сигнала будет несколько пиков сигнала, то пиковый детектор выберет только один пик сигнала. Увеличенная шумовая дорожка – это последствия поиска экстремальных значений на квазистационарном сигнале - одна точка к верху, другая к низу, что и приводит к увеличению шумовой дорожки. Для примера, внизу приведена растянутая осциллограмма рисунка 1. Как из нее видно точки дискретизации расположены ближе, по амплитуде друг к другу, что визуально уменьшает ширину луча без растяжки сигнала.

Рисунок 5

Теперь аналогичные опыты проведем с осциллографом LeCroy Wave Surfer. При развертке 1 с/деление осциллограмма приведена на рисунке 6.

Рисунок 6

Произведем выделение участка осциллограммы имеющие пики и осуществим растяжку. Результат приведен на рисунке 7 .

Рисунок 7

Растяжка четко индицирует три пика, при желании можно включить автоматические измерения и произвести измерения как амплитудных, так и временных параметров.

Вывод:

1. Как объяснить эти явления в осциллографах Tektronix и LeCroy? Причина - соотношение частоты дискретизации и длинны внутренней памяти. Как известно, время развертки, частота дискретизации и длинной памяти связаны соотношением:

[1] , где 10 это число отображаемых делений экрана.

Из формулы [1] следует, что частота дискретизации прямо зависит от длины внутренней памяти при фиксированной развертке:

[2],

Длина внутренней памяти у Tektronix TDS-3000 серии 10К, у LeCroy серии WaveSurfer 1М на канал. Соответственно на медленных развертках частота дискретизации у LeCroy в 100 раз выше, чем у Tektronix TDS-3000. Или объясняем по–другому, это означает. что на том временном промежутке, где Tektronix TDS-3000 индицирует 3 точки (изображая подобие пика сигнала), LeCroy WaveSurfer индицирует 200 точек и четко отображает форму сигнала. При такой частоте дискретизации и длине памяти WaveSurfer не нуждается в пиковом детекторе, что не скажешь про Tektronix, который пытается недостаток памяти и частоты дискретизации восполнить пиковым детектором в ущерб достоверности отображения сигнала.

2. Пиковый детектор предназначен только для индикации наличия пиков сигнала в его структуре. Длина памяти TDS-3000 серии составляет 10000 точек, а отображаемая часть экрана - не более 640 точек, для согласования режимом ввода в память и вывода на экран, при котором бы не терялись экстремальные значения сигнала и предназначен пиковый детектор. Но пиковый детектор не предназначен для идентификации формы пика и измерения его параметров из-за малой частоты дискретизации.

Мы же, в свою очередь, и дальше будем радовать жителей страны «Ведьм Блэр» техническими аспектами использования цифровых осциллографов. А потенциальным пользователям расширим совет от Tektronix: «Хорошо подумай и сравни, перед тем как купить».