Oscyloskopy, analizatory stanów ScopeLogicDAQ

Charakterystyka kanałów analogowych:

• 2 kanały analogowe
  
• Maksymalna częstotliwość próbkowania 200MHz na kanał
  
• Pasmo analogowe toru wejściowego 100MHz
  
• Zakres napięciowy toru analogowego: +/-20V (sonda 1:1)
  
• Rozdzielczość przetwornika ADC - 8 bitów
  

Charakterystyka kanałów cyfrowych:

• 16 kanałów cyfrowych
  
• Maksymalna częstotliwość próbkowania 400MHz
  
• Pasmo analogowe toru wejściowego 100MHz
  
• Funkcja rejestratora z zapisem dysk twardy komputera (ang. ’Logger’) pozwalająca na ciągły zapis z częstotliwością próbkowania dochodzącą do ok. 5MHz
  
• Funkcja generatora sygnałów cyfrowych (ang. Pattern Generator) pozwalająca na generowanie dowolnych przebiegów cyfrowych zdefiniowanych przez użytkownika z unikalną funkcją rejestracji generowanych oraz mierzonych sygnałów w czasie rzeczywistym
  
• Wbudowany generator sygnału prostokątnego o regulowanej częstotliwości i amplitudzie na oddzielnym wyjściu AUX
  
• Zakres napięć wejściowych: -25V/Imax=100mA, +25V/Imax=100mA
  
• Regulowany próg jedynki logicznej kompatybilny z różnymi standardami cyfrowymi (TTL, LVTTL, LVCMOS, i inne)
  

Oprogramowanie DAQ2 posiada okno nawigatora służące do uruchamiania okien pomiarowych różnych przyrządów rodziny DAQ2. Dzięki specjalizowanemu oknu nawigatora użytkownik może dokonywać pomiarów za pomocą kilku urządzeń DAQ2 jednocześnie lub uruchomić jedno urządzenie w kilku trybach pomiarowych na raz, z różnymi konfiguracjami ustawień.
Poszczególne konfiguracje ustawień mogą być zapisane w oddzielnych plikach na dysku, przez co póŸniej można je łatwo przywrócić i ponownie uruchomić urządzenie w zapisanej wcześniej konfiguracji. W oknie nawigatora, poprzez selektor wyboru urządzeń, można uruchomić okno pomiarowe w jednym z dostępnych dla niego trybów. Selektor wyboru urządzeń pokazuje jednocześnie wszystkie urządzenia rodziny DAQ2, które są podłączone w danym momencie do komputera, wraz z dostępnymi dla nich opcjami oraz wielkością pamięci RAM będącą w każdym z nich. Dodatkowo w omawianym oknie zaimplementowana jest konsola informacyjna rejestrująca wszystkie akcje, które były wykonywane między podłączonymi urządzeniami.

Oprogramowane DAQ2 posiada zespolone okno służące do jednoczesnej obserwacji sygnałów analogowych i cyfrowych. Bardzo ergonomiczny zestaw kursorów pomiarowych pozwala na elastyczne wykonywanie pomiarów na osi poziomej i pionowej.
Dodatkowo istnieje możliwość wykonywania różnego rodzaju powiększeń (ang. Zoom) rejestrowanego sygnału oraz szybki dostęp do analogowego triggera poziomu, zarówno dla kanału 'A' jak 'B' jednocześnie.
W oknie zespolonym możliwa jest synchroniczna obserwacja rejestrowanych przebiegów oraz zależności sygnałowych między nimi. Wyświetlany jest tutaj również sygnał pochodzący z modułu Loggera, można tu także obserwować sygnał rejestrowany przez moduł Pattern generatora.

W oprogramowaniu DAQ2, użytkownik może bardzo łatwo przełączyć się na okno FFT mierzonego sygnału.
W oknie FFT służy do obserwacji wykresów FFT dla dwóch analogowych torów wejściowych. Dodatkowo można dokonywać pomiarów z zastosowaniem różnych okien czasowych takich jak:
’recatangle’, ’triangle’, ’flat top’, ’hamming’, ’blackman’, ’gaussian’, ’hamming’, ’hanning’, ’harris’
W oknie FFT istnieje możliwość wykonywania pomiarów pasmowych między dowolnie ustawioną parą kursorów na wykresie. W przypadku tego rodzaju pomiarów użytkownik może określić wartość skuteczną sygnału w interesującym go paśmie.

Dostępne są następujące tryby pracy urządzenia ScopeLogicDAQ:

• Auto - przebieg cyfrowy generowany i rejestrowany jest cyklicznie
  
• Single - przebieg cyfrowy generowany i rejestrowany jest jeden raz po wystąpieniu wyzwolenia
  
• Repeat - przebieg cyfrowy generowany i rejestrowany jest cyklicznie po wystąpieniu wyzwolenia
  
• External - przebieg cyfrowy generowany jest w takt zewnętrznego sygnału zegarowego podanego na wejście 'AUX'
  

System wyzwalania urządzenia jest systemem 2 poziomowym. Każdy z poziomów wyzwalania posiada możliwość ustawienia niezależnych od siebie warunków wyzwolenia.
Dodatkowo istnieje możliwość opóŸnienia wyzwalania (ang. 'Capture Delay') po pojawieniu się określonego wyzwolenia poprzez zadanie odstępu czasowego liczonego od momentu pojawienia się zadanego warunku wyzwolenia.

Dostępne możliwości ustawienia wyzwolenia między poziomami '1' i '2':

• Level1 - wyzwolenie wg. ustawienia na poziomie '1'
  
• Level2 - wzywolenie wg. ustawienia na poziomie '2'
  
• Level1 or Level2 - wyzwolenie wg. ustawienia na poziomie '1' lub '2'
  
• Level1 then Level2 - wyzwolenie wg. zadanej kolejności poziom '1' potem poziom '2'. Dodatkowo istnieje możliwość ustawienia odstępu czasowego między poziomami '1' i '2'.
  

Dostępne sposoby wywalania w ramach poszczególnych poziomów:

• Edge - wyzwolenie po detekcji zbocza: narastającego, opadającego, dowolnego. Możliwe jest również wyzwolenie po zarejestrowaniu określonej ilości zboczy na dowolnym z kanałów (ang. Edge Skip)
  
• Pattern - wyzwolenie po zarejestrowaniu określonej sekwencji stanu sygnałów (1, 0) z możliwością ustalenia jej długości.
  
• Edge AND Pattern - wyzwolenie przy zgodności iloczynu warunków
  
• Edge OR Pattern - wyzwolenie przy zgodności sumy warunków
  
• Analog level 'A' - wyzwolenie zboczem z toru analogowego na kanale 'A'
  
• Analog level 'B' - wyzwolenie zboczem z toru analogowego na kanale 'B'
  
• External - wyzwolenie zboczem na dodatkowym we/wy (AUX).
  
• Force - wyzwolenie 'ręczne', wymuszone przez użytkownika w dowolnej chwili czasowej
  

W ramach normalnej pracy użytkownik ma do dyspozycji suwak Pre/post trigger mieszczący się na zakładce Options, dzielący pamięć przeznaczoną do rejestracji mierzonego sygnału na dwie części.
Część Pre trigger przeznaczona jest na rejestrację sygnału przed pojawieniem się określonego warunku wyzwolenia, natomiast część Post trigger służy do rejestracji sygnału po pojawieniu się zdefiniowanego warunku wyzwolenia.

16 kanałów urządzenia ScopeLogicDAQ może być zarówno liniami wejściowym analizatora jak również liniami wyjściowymi generatora sygnałów cyfrowych. 'Pattern Generator' zaimplementowany w systemie ScopeLogicDAQ jest unikalnym rozwiązaniem sprzętowym, który pozwala na generację sygnałów cyfrowych z jednoczesnym ich zapisem w czasie rzeczywistym do pamięci analizatora. Taka implementacja daje użytkownikowi możliwość analizy w czasie rzeczywistym zarówno sygnałów generowanych jak i sygnałów odbieranych przez urządzenie. Użytkownik posiada również możliwość wyzwolenia się z dowolnej z linii na których zdefiniowany jest 'Pattern Generator' dodatkowo istnieje możliwość wywalania się od dowolnej kombinacji sygnałów 'Pattern Generatora' lub z dowolnej linii analizatora. Dostępne poziomy wyjściowe jedynki logicznej dla modułu 'Pattern Generator' to: 3.3V, 2.5V.

'Pattern Generator' pracuje w następujących konfiguracjach:

• 16 bitowa pozwala na generowanie dowolnych sekwencji sygnałów na 16 liniach analizatora
  
• 8 bitowa pozwala na generowanie dowolnych sekwencji sygnałów na 8 liniach analizatora (16:9), pozostałe 8 linii (8:1) może być wykorzystywane do rejestracji sygnałów cyfrowych
  

'Pattern Generator' posiada następujące tryby pracy:

• Auto - przebieg cyfrowy generowany i rejestrowany jest cyklicznie
  
• Single - przebieg cyfrowy generowany i rejestrowany jest jeden raz po wystąpieniu wyzwolenia
  
• Repeat - przebieg cyfrowy generowany i rejestrowany jest cyklicznie po wystąpieniu wyzwolenia
  
• External - przebieg cyfrowy generowany jest w takt zewnętrznego sygnału zegarowego podanego na wejście 'AUX'
  

Zapis danych reprezentujących mierzone sygnały elektryczne może być realizowany na dwa sposoby. Pierwszym z nich jest rejestracja danych bezpośrednio na dysku komputera w trybie ciągłym, za pomocą funkcji Logger. Inną metodą jest zapis danych zarejestrowanych przez przyrząd i przechowywanych w pamięci wewnętrznej urządzenia ScopeLogicDAQ. W tym przypadku zgromadzone w buforze dane mogą być zapisane na dysku twardym komputera w następujących formatach:
*.dad, *.csv, *.txt, *.jpg, *.png

Dane zapisane w plikach *.txt oraz *.csv mogą być w prosty sposób zaimportowane i poddane dalszej analizie w programach zewnętrznych takich jak LABWieV, czy innych aplikacjach w zależności od potrzeb użytkownika.

Dzięki zastosowaniu unikalnych rozwiązań zaimplementowanych w układach FPGA, ScopeLogicDAQ pozwala na ciągły zapis stanu 32 kanałów na dysk komputera z częstotliwością próbkowania dochodzącą nawet do 5MHz. Jest to zależne od wielkości pamięci wewnątrz analizatora, jak również od możliwości komputera pc, do którego podłączony jest przyrząd. Rejestracja może zostać zakończona automatycznie po określonym czasie, w momencie wystąpienia błędu lub określonej zajętości pamięci dyskowej komputera.
Szybkość transferu danych do komputera oraz czas ich zapisu na dysk twardy jest zależna od parametrów komputera oraz systemu operacyjnego. Podczas rejestracji użytkownik może ustawić parametry oświeżania ekranu z widokiem sygnału. Dodatkowo czas pomiaru oraz bieżący rozmiar pliku logerr'a jest wyświetlany na bieżąco.

Po zakończeniu procesu logowania można wyświetlić zarejestowany plik z próbkami sygnału w celu jego dokładnej analizy. Rejestracja może odbywać w dowolnym z dostępnych trybów pracy urządzenia.

ScopeLogicDAQ posiada konfigurowalne wyprowadzenie 'AUX', mogące stanowić wejście lub wyjście, zależenie od ustawionej przez użytkownika konfiguracji. W trybie wyjściowym wyprowadzenia 'AUX' mogą stanowić:

• Generator output - wyjście generatora sygnału prostokatnego o regulowanej częstotliwośći i amplitudzie (3.3V lub 2.5V)
  
• Trigger output - wyjście sygnału wewnętrznego triggera
  
• Buffer full, post trigger - wyjście wystawiające sygnał, który informuje o zapisaniu pamięci przez rejestrowany sygnał
  

W trybie wejściowym wyprowadzenia 'AUX' realizują:

• Trigger input - wejście zewnętrznego wyzwolenia, ustawiane zarówno od narastającego jak i opadającego zbocza sygnału
  
• External generator clock - wejście sygnału zewnętrznego zegara próbkującego, w takt którego mają być zapamiętywane rejestrowane sygnały
  

Wejście/wyjście 'AUX' stanowi wygodne rozwiązanie w przypadku gdy w układzie pomiarowym musimy szybko wytworzyć sygnał o znanej częstotliwości i amplitudzie, lub sprząc nasze urządzenie z innyym urządzeniem klasy DAQ2 lub innym systemem pomiarowym.

ScopeLogicDAQ posiada wbudowany programowy moduł analizatora protokołów sygnałów cyfrowych (ang. ’Interpreter’), który powiązany z funkcją rejestratora pozwala na śledzenie rejestrowanych sekwencji sygnałów i wyświetlanie ich w określonym formacie transmisji. Funkcja interpretera jest bardzo pomocna przy analizie poprawności przesyłanych danych podczas pracy z różnymi standardami protokołów.

Dostępne są następujące rodzaje interpreterów sygnałów:

Interpretery kolejnych protokołów cyfrowych są w przygotowaniu. Będą one udostępnianie sukcesywnie wraz z kolejnymi aktualizacjami oprogramowania.

Oprogramowanie DAQ2 posiada ergonomiczny i konfigurowalny interfejs użytkownika za pośrednictwem którego użytkownik ma możliwość jednoczesnej pracy z kilkoma przyrządami tej rodziny jednocześnie. Ma to szczególne znaczenie jeśli system uruchamiany jest dość rozbudowany. Każde z urządzeń może pracować w niezależnych modach, oraz zawierać dowolne konfiguracje ustawień, które mogą zostać zapisane w dowolnych plikach i w celu póŸniejszego użycia. Dodatkowo w ramach jednego podłączonego urządzenia, użytkownik może je uruchamiać w kilku dostępnych konfiguracjach.

W przypadku ScopeLogicDAQ dostępne są następujące tryby pracy:

• Analog 2ch, digital 16ch, 1xRam size, max 200MHz - wejścia analogowe: 2, wejścia cyfrowe: 16, maksymalna częstotliwość próbkowania do 200MHz
  
• Analog 2ch, 2xRam size, max 200MHz - wejścia analogowe: 2, maksymalna częstotliwość próbkowania 200MHz, podwojona długość wewnętrznej pamięci RAM
  
• Digital 16ch, 2xRam size, max 400MHz - wejścia cyfrowe: 16, maksymalna częstotliwość próbkowania 400MHz, podwojona długość wewnętrznej pamięci RAM
  
• PG 16ch, analog 2ch, 1xRam size, max 200MHz - wejścia analogowe: 2, wyjścia cyfrowe (Pattern generator): 16, maksymalna częstotliwość próbkowania do 200MHz
  
• PG 8ch, analog 2ch, digital 8ch, 1xRam size, max 200MHz - wejścia analogowe: 2, wyjścia cyfrowe (Pattern generator): 8, wjeścia cyfrowe: 8, maksymalna częstotliwość próbkowania do 200MHz
  

Oprogramowanie DAQ2 posiada do dyspozycji bardzo ergonomiczny zestaw kursorów pomiarowych, dzięki którym można dokonywać różnych pomiarów na osi poziomej lub pionowej wykresu zawierającego rejestrowany sygnał.