Merenja osciloskopom

[Dragan100]

@Gosha, potpuno si u pravu!

Izgleda nisu nacrtali baš tu dodatnu vezu GND uredjaja pod testom i GND osciloscopa (iako je on recimo na sopstvenom BAT napajanju)
Izgleda nisam dovoljno kopao po netu da nadjem prikladnu sličicu, inače ta veza MORA BITI!
Kao kod EKGja, GND na nogu (podaleko od vrlo sičušnog signala V_ekg srca (impulza))
da bi se dobili ti diff.signali koji u sebi sadrže i podjednake nivoe svih nakupljenih smetnji,
koje diff.amp anulira.
Tako imamo "čitljive" vrlo male signale na osciloskopu, koji bi inače bili pokriti sa vrlo snažnijim signalima okoline.

Nikad nečemo u isti "tren" da priključimo "vruči kraj" obe sonde,
uvijek če biti jedna sonda prije uključena od druge!

U ovom primeru imamo na tom ulazu (koji smo za djelič sekunde prije uključili) "čisti naponski potencial" te priključne tačke,
pa može nesretnim slučajem razlika potenciala GND diff.ampa i potenciala te tačke
(to jest sada ulazni napon = razlika potenciala)
biti previsoka za max deklarisan ulazni napon diff.ampa ... "i ode ulaz",
a ako imamo sreču samo koja zaštita!

-------------------------------------

Zato je u pro-audiu baš diff.veza (XLR) više zastupljenija nego single ended (RCA),
jer...šta sve se nakupilo po kablu,
to diff.ulaz anulira, ostaje nam "čist" koristan signal!

LP
Dragan

---

Uz put da znate, većina digitalnih osciloskopa ima vertikalnu rezoluciju od svega 8 bita, a takvi ADC i DAC se mogu naći po nevelikoj ceni a prilično brzi.

To je tacno. Mada recimo DS2072A ima 12bit kada se izaberu nisi opsezi vertikalne podele a za ostale 8bit.

Nego i ovih 8bit je potpuno zadovoljavajuce jer se tu radi o jednom pikselu gore-dole na LCD ekranu kada se prati signal! Ne vredi nista tu neka besna rezolucija A/D konvertera jer ekran ne moze preciznije da pokaze. Eventualno ima efekta kada se ukljuci neko merenje pa rezultat prikaze kao broj.
Takodje kada se izabere sporija vremenska baza, interna logika u osciloskopu verovatno radi oversampling pa se dobije koji bit ili deo bita rezolucije.

Ako naravno pratimo "on line" dešavanja sve je to OK.

Ako snimimo signal, pa kasnije obradjujemo taj signal "u dubinu - zoom-om"
svaka dodatna informacija če nam dobro doči, tu se borimo več sa svakim bit-om... :-)
Tako u horizontalnom kako u vertikalnom semplanju.

LP
Dragan

[mikikg]

Heh, razumem, samo ne znam bas da li moze da se radi vertiklani zoom kod snimljenog signala Bar ja to nisam "otkrio" na mom osciloskopu. Za horizontalni to je OK.

[mikikg]

Nego da se ispravim, rekoh da ima tri metode ali je greska (nisam video sta tacno pise), ima samo jedna ispravna metoda prikljucivanja DIFF sonde

[Dragan100]

Moje misljenje ako se ovako poveze (GND osciloskopa povezemo sa GND uredjaja pod testom) i ako na uredjaju merimo neki napon u odnosu na GND tog uredjaja, gubimo funkciju diff merenje jer nam je sada jedna sonda na GND koji je zajednicki i za scop i za uredjaj koji testiramo jer smo jedan ulaz diferencijalnog pojacavaca spojili sa GND.
Mislim da ne treba spajati GND scopa i uredjaja pod testom ali u tom slucaju treba voditi racuna o max common mode voltage, tj o maksimalnom potencijalu izmedju ulaznih krajeva diff pojacavaca (vrhovi sondi) i GND scopa.

Uopšte ne smeta, i mora tako da bude!

Kad se prave merenja vrlo-vrlo malih signala, več pokupljene smetnje u priključnim kablu osciloskopa dosta su veče od tih signala (paraziti na sve strane),
zato je tu diff.odčitavanje, da se nam nakupe smetnje podjednako u ta dva ulazna kabla kako bi jih u diff.ampu anulirali.

Ta zajednička GND tačka je tu da nebi bilo neželjenih trenutnih naponskih potenciala koji su kobni po ulazima!

[Gosha]

Heh, razumem, samo ne znam bas da li moze da se radi vertiklani zoom kod snimljenog signala Bar ja to nisam "otkrio" na mom osciloskopu. Za horizontalni to je OK.

Ni ja na ovom mom Tektronix-u 2432A nisam otkrio vertikalni zoom.

[Braca]

Nego da se ispravim, rekoh da ima tri metode ali je greska (nisam video sta tacno pise), ima samo jedna ispravna metoda prikljucivanja DIFF sonde

Na digitalnom osciloskopu povežeš dva kanala kao na prvoj slici, a zatim izvršiš oduzimanje u softveru. Ja sam tako merio na preampu pri niskim nivoima, a i ranije pri merenjima u industrijskim postrojenjima.

Nego, bolje bi mi bilo da idem da se pakujem!

[Dragan100]

Heh, razumem, samo ne znam bas da li moze da se radi vertiklani zoom kod snimljenog signala Bar ja to nisam "otkrio" na mom osciloskopu. Za horizontalni to je OK.

Ni ja na ovom mom Tektronix-u 2432A nisam otkrio vertikalni zoom.

Mišljeno je da se zoomira več samplovan signal recimo u podatku Xbita/usec,
znači zapis tipa X*Y bita za odredjeni pixel
.
Mislio sam naravno na resize zoom, pa ako nemamo u dubini dovoljno podataka, onda zna se ...zamazano sve.
I da, signal gledan na PC sa priloženim SW, znači u obliku slike... :-)
Na osciloscopu tog vert zoom naravno nema! :-)

---

Nego da se ispravim, rekoh da ima tri metode ali je greska (nisam video sta tacno pise), ima samo jedna ispravna metoda prikljucivanja DIFF sonde

Na digitalnom osciloskopu povežeš dva kanala kao na prvoj slici, a zatim izvršiš oduzimanje u softveru.
Ja sam tako merio na preampu pri niskim nivoima, a i ranije pri merenjima u industrijskim postrojenjima.

Nego, bolje bi mi bilo da idem da se pakujem!

Uvijek odlična metoda!

Naravno zavisi kaku su oba ulaza kalibrisana, utrimovana, kompenzirana...tako nam je kasnije i tačan taj podatak IN1 - IN2!

Test je vrlo jenostavan:
GND obe sonde zajedno, a vruča kraja skoro u istu tačku "u sridu" tih dveh povezanih GNDja sondi (kao recimo kod četverožičnog merenja),
kablovi sondi skupa i strogo poravnani na nekoj velikoj metalnoj površini (koja je isto na GND kao osciloskop).
Na osciloskopu uključimo oduzimanje signala, IN1-IN2 funkciju...i trebali bismo imati pravu "mrtvu liniju"

@Braco...puno uživancije na moru!!!

Lp
Dragan

[Macola]

Kod diferencijalnog merenja se šasija DUT mora povezati sa šasijom osciloskopa posebnim kablom tako da ni u kom slučaju struja ne teče kroz širmove sondi.
Dakle ni u kom slučaju se ne vezuju krajevi širmova (bivše mase od sondi) na DUT.
Dodatna poboljšanja se dobiju ako se kablovi diff. sondi upredu u paricu.

Potom se mogu vršiti bilo kakva merenja i sva su u krajnjem smislu diferencijalna i isključuju ground-loop iz igre (bar na nižim frekvencijama, jer CMMR opada sa njhovim prirastom).

To jest, kada nam treba single end merenje onda vrh od jedne sonde (invertovan kanal)staviti na masu DUT, a drugi na mernu tačku.

Tako se dobija mnogo kvalitetnije "single end" merenje nego ono uobičajeno, u svakom slučaju bolje nego klasično čak i sa lošijim CMMR jer on ipak postoji.

E sad, za CMMR je od kritičnog značaja savršena uparenost obe sonde i to za za nekoliko parametara: otpornost, kapacitivnost, induktivitet, kašnjenje.
U principu ako se prve tri potpuno poklapaju, pod uslovom da su sonde mehanički apsolutno iste, biće i četvrti uslov automatski zadovoljen.

Svaka ma i najmanja nesimetrija sondi smanjiće CMMR, naravno u meri razlike sondi.

Dosta važan parametar su i impendanse mernih tačaka na koje su oslonjene sonde jer ako su različite, to takođe umanjuje CMMR.

Stoga profi diff. sonde (aktivne) obično imaju ultra visoke impendanse i ultra male parazitne kapacitete, pa uticaj impendasi DUT biva minimizovan jer je mnogo niža impendansa same DUT.
Istovremeno je i zadovoljen uslov minimalnog narušavanja integriteta signala samim mernim postupkom.

Oko narušavanja integriteta signala:

Ono što je svakom "osciloskopisti" veoma potrebno je da pročita pažljivo datasheet od makar jedne solidne sonde boljeg proizvođača.

Kritično važna stvar je da se shvati da amplituda signala koja se SME dovesti na vrh sonde veoma zavisi od frekvencije.
(U suštini može nešto više od toga ali vrlo kratkotrajno.)

Tako sonda koja je deklarisana za npr. 250Vpp jedva može podneti par desetina Vpp na nekoliko desetina ili stotina MHz.
Takođe, sonde x1 jesu ujednačenijih karakteristika (lakše je upariti dve), ali zato veoma opterećuju merno mesto sa svojih nekoliko desetina ili čak stotinak pF kapaciteta.
(probajte da pipnete sa x1 gornji gejt na charge pump driveru nekog SMPS koji radi na 300+VDC napajanja :-). He he, KABUM!!!)

One x10 imaju svega nekoliko pF, ali im je rasipanje karakteristika veće (pogotovo otpora) pa ih je teže upariti za diff. potrebe, ali i pored težeg uparivanja su drastično bolji izbor.

Dakle što više MHz, to je poželjnije manje pF i više megaohm.

Sonde su građene kao otpornički + kapacitativni razdelnik napona da bi linearno delile napon kroz čitav radni opseg, ali se treba setiti da impendansa kapacitativnog razdelnika opada sa frekvencijom pa na primer:

-sonda X1 sa 100pF, mernom mestu predstavlja opterećenje od 1Mohm + paralelnih 31Mohm reaktivnih na 50Hz,
-dok ista sonda opterećuje mernu tačku sa 1Mohm + paralelnih svega 15,9 oma reaktivnih (od onih 100pF) na 100MHz, i realno je možemo posmatrati baš kao 15,9 oma prikačenih na mernu tačku.



U mnogo slučaja to zna da zaustavi rad nekog oscilatora ili da mu strahovito umanji amplitudu i veoma je deformiše.

Za neka profesionalnija merenja se standardne sonde koriste do svega nekoliko megaherca a iznad toga se ide na sonde sa elektrometarskim pojačavačima, odnosno pojačavačima naboja, sa isključivo AC spregom kroz nekoliko desetih delova pF direktno u gejtove nekih fetova ili mosfeta sa ultra malim parazitnim kapacitetom.
Merenje se tada deli u dva postupka: utvrđivanje DC statusa otporničkim sondama, potom merenje AC statusa "ultralakim" nisko kapacitivnim AC sondama, i na kraju sumiranje ta dva signala naknadnim postupcima.
Na žalost takve sonde su nenormalno skupe :-(

Na kraju krajeva ne postoji neinvazivno i savršeno merenje.
Kod svakog možemo računati i na dodatnu grešku unetu samim mernim postupkom i veoma je važno biti svestan makar reda veličine te greške, a najbolje bi bilo biti svestan tačne veličine te greške.

Ponekad je veoma zahvalno staviti određen otpornik (zavisno od merene DUT) serijski sa vrhom sonde, potom uračunati poznatu a namerno napravljenu grešku, sa ciljem ispravnijeg postupka merenja :-)

Evo jednog daasheet od kvalitetne x1 TEK sonde:

http://www.google.rs/url?sa=t&rct=j&q=&e...5972,d.ZWU

Bez čuđenja oko malo MHz, jer je to normalno za x1 i veoma zavisi od dužine kabla, takođe i pogledati obavezno dijagram napon vs frekvencija, kojim se sme opteretiti sonda.

Pozz

[mikikg]

Jos jedan odlican tekst sa puno korisnih informacija.
Posebno mi se svidja ono za single-ended sa masom od druge sonde.

---

Nego moram da budem malo "dosadan", sta bi sa mojim postom #14, niko da to prokomentarise

[Macola]

Uh, bio sam na terenu pa sam zaboravio.
Da to sa transformatorima spada u opasne metode.
Ima tu nekoliko desetina dobrih načina (jedan od njih je i princip prenosa kod AD7401A i ADUM5401).

Možda se sećaš kada kada sam napravio ekstremno robusnu dvosmernu digitalnu komunikaciju sa transformatorčićima i to kroz samo jednu predenu paricu, kao komunikaciju između one konzole od tvog pokojnog ćaleta i mog PIC74 sa prozorčetom :-).
To nešto i dan danas radi na nekoj mašini sa jonizatorima, gde varnice od 20KV šljašte na sve strane, a komunikacija radi kao sat.

He he, sada se razbolim kada se setim brisanja tog PIC zbog neke sitne greške u pisanju, a pomoću razbijene ulične svetiljke od 300W i u trajanju od 15 minuta :-).
Samo tada je 74 bio najmoćnija "mečka" među PIC, pa se tolerisalo prozorče.

Da ne odem mnogo u off, transformatorske metode su inzvaredne metode, mada prilično zahtevne oko detalja i odzvonjavanja.
Trebalo bi da se malo poradi na tome.

U suštini svaka od metoda razdvajanja ima poneku manu, ali te mane treba birati prema aplikaciji tako da budu od manjeg značaja.

Mislim da je sa HCNR200 najlakše za brzo pustanje u pogon, a diff. ili možda galvanski razdvojena
sonda za par KV nije naivna stvar i ako je samo do 1MHZ.

Tamo gde treba diff. sonda obično se ne jure MHz.
E sad za tvoj HF je već druga priča u igri i naravno drugi i pristup.

Za audio i SMPS, sa HCNR200 bi to radilo sve što treba u sasvim zadovoljavajučoj formi a za malu lovu.

---

Van ovog, evo jednog od načina za aktivnu kontrolu potencijala širma.

Ovo vredi pažljivije pogledati.
Malo vispreniji će odmah videti šire mogućnosti ove metode, a manje iskusnima neće ni trebati ali može biti veoma poučna.

[Macola]

Posebno mi se svidja ono za single-ended sa masom od druge sonde.

Možda se nismo najbolje razumeli? Treba posebnom žicom spojiti masu skopa i masu DUT, a posle jedan (invertujući) vrh sonde na masu DUT, a drugi vrh (neinvertujuće ) sonde na mernu tačku.

Inače, na svakom osciloskopu postoji priključak za temeljnu masu skopa sa prednje strane, a upravo za te svrhe.

To je potpuno regularan (a i dobar) način merenja u bučnom okruženju.

Poput korišćenja simetričnog XLR ulaza za single end izvore, a za audio potrebe:

-jedan na masu SE izvora, jedan na vrući kraj SE izvora, a trećom žicom kutiju za kutiju, širm samo sa jedne strane spojen i nema frke sa ground-loop, ni sa kapacitativnim a ni induktivnim smetnjama ako su signalni vodovi parica.

Imati XLR ulaz kod audio aplikacija je prednost u svakom mogućem smislu, naravno ako je kvalitetno izveden.

Tipičan primer prednosti diferencijalnog pojačavača.


Pozz

[mikikg]

>>> Van ovog, evo jednog od načina za aktivnu kontrolu potencijala širma.

Heh, aktivno ponistavanje smetnji pa samim tim povecanje CMRR
Onaj donji levi OP otkriva caku, smetnje (uglavnom iz mreze, 50/60Hz) koje zavrse tamo na instrumentacionom amp se vracaju u telo ali obrnute faze i tu se ponistavaju.
Slicno kao noise-canceling slusalice
http://www.ti.com/lit/an/sbaa188/sbaa188.pdf

[mikikg]

Odlican video od Dejva oko problematike merenja shuma i ripla ispravljaca.
Prvo je prikazao kao to izgleda sa single-ended metodom i kako izvuci maksimum sa tim pristupom.
Onda je prikazao kako to uraditi diferencialnom metodom i na kraju je dao prost ali vrlo efikasan metod kako to odraditi sa par otpornika+kondenzatora i 50ohm koaksialcem.

[mikikg]

Posto mi je stigao HP 8111A (#1.283) i inspirisan ovim retro Tektronix snimkom



prvo sto sam hteo da probam sa puls generatorom je da snimim (nadjem) karakteristicnu impedancu nekog audio koaksialnog kabla (low-cost Hama chinch-chinch).

Kada budete odgledali video, da ne prepricavam, evo kako izgleda "originalni" impuls bez prikljucenog kabla:

Zatim kako izgleda impuls sa prikljucenim kablom ali koji sa druge strane nema nista, tj "otvoren" je drugi kraj (nema terminaciju). Primetan je reflektovani impulst pozitivnog polariteta:

Slicno kao gore, sledeci primer je kada je kraj kabla u kratkom spoju. Primetan je reflektovani impulst negativnog polariteta:

Na kraju kako izgleda impuls kada je "adekvatno" terminiran sa otpornoscu koja je jednaka karakteristicnoj impedansi koaksialnog kabla. Na kraju kabla sam postavio trimer potenciometar i podesavao ga dok nisam dobio najmanje refleksije. Posle sa ohmetrom sam izmerio podesenu vrednost trimera i ispalo je za ovaj slucaj oko 100Ω.
Dakle kabal koji sam merio ima 100Ω karakteristicnu impedansu.
Imajte u vidu da je sve ispalo malo vise "iskrivljeno" nego sto je Tektronix to prikazao jer sam probao stvarno koaksialac koji je "ocajnog" kvaliteta i uopste nije namenjen za visoke frekvencije. Kasnije sam probao i sa "pravim" koaksialcem RG-58 i dobijao sam "skolske" rezultate kao sa Tek-ovog snimka …

[Želja]

Drugari,

Šta mislite o ovoj diff.sondi za osciloskop ?
https://xellers.wordpress.com/electronic...ial-probe/

Sve je tu, od šeme do PCB - znači ceo projekat.
Sve više imam problema pri merenju napona na šentu kod SMPS-a, tako da ozbiljno razmišljam
o nekoj samogradnji, jer su mi gotove skupe ..

Ova mi se čini OK.

Pozz

[Bocko]

Stara knjiga o primeni osciloskopa: