USB осциллограф Instrustar ISDS205C с функциями логического, спектрального анализатора и регистратора данных.

Доброго всем времени суток!
Сегодняшняя тема обзора двухканальный виртуальный осциллограф INSTRUSTAR ISDS205C.
Это осциллограф-приставка к ПК, который кроме функции осциллографа оснащен функциями анализатором спектра, логического анализатора и регистратора данных.
Заинтересованных приглашаю под кат.



INSTRUSTAR выпускает большой ассортимент виртуальных осциллографов и для наилучшего представления на сайте производителя была позаимствована такая таблица:



Есть из чего выбрать под свои задачи.
Я же остановлюсь на модели ISDS205C и постараюсь кратко изложить о его возможностях.
Характеристики прибора в табличном виде:



И кратко словами основное по функциям:
Осциллограф:
— количество каналов: 2
— входное сопротивление: 1MΩ 25pF
— входы: закрытый/открытый (AC/DC)
— разрешение по вертикали: 8 бит
-диапазон измерений: — 6v ~ + 6v (щуп в положении 1:1), — 60v ~ + 60v (щуп в положении 1:10)
— вертикальная точность: ± 3%
— длительность развертки: 10ns-10s
— размер буфера: 1 МБ/ch
— полоса пропускания: 20 МГц
— частота дискретизации: 48 MSa/s

Анализаторы спектра
— каналы: 2
— полоса пропускания: 20 МГц
— алгоритм: fft (18 windows).correlation. power спектра
— FFT points: 8-1048576/CHN
— FFT measure: Harmonic(1-7), SNR, SINAD, ENOB, THD, SFDR
— Filter processing: FIR filter supports arbitrary range of frequency sampling method, and Rectangle, bartlett, triangular, cosine, hanning, bartlett_hanning, hamming, blackman, blackman_Harris, tukey, Nuttall, FlatTop, Bohman, Parzen, Lanczos, kaiser, gaussand dolph_chebyshev, window method design.
— IIR filter support: «Butterworth», «Chebyshev I», «Chebyshev II», «Elliptic»

Регистратор данных
— каналы: 2
— сопротивление: 1mΩ 25pf
— входы: закрытый/открытый (AC/DC)
— разрешение по вертикали: 8 бит
— частота оцифровки: один канал 1k ~ 24МГц, два канала 1k ~ 16МГц
— файл записи: максимальное время записи 4ГБ, зависит от частоты оцифровки

Логический анализатор
— количество каналов: 16
— 8 каналов: 250 кГц – 24 МГц
— 16 каналов: 250 кБ – 16 МГц
— объем оцифровки: 1МБ — 2 ГБ

Логический анализатор Saleae Logic
— количество каналов: 8
— частота оцифровки: 25 кГц – 24 МГц
— анализ протоколов: Atmel SWI, BiSS C, SPI, I2C, CAN, UART, I2S/PCM, DMX-512, JTAG, LIN, Manchester, 1-WIRE, UNI/O, Simple Parallel, MDIO, USB1.1, PS/2 Keyboard/Mouse
— объем оцифровки:1 МБ ~ 10 ТБ

Анализатор логики поддерживают два вида ПО – от производителя и анализатор Saleae Logic.
Для использования соответствующего ПО необходимо в отключенном состоянии установить переключатель на корпусе прибора в нужное положение и подключить приставку к ПК.

Поставляется осциллограф в небольшой коробке с принтом и краткими техническими характеристиками. Коробка одна для всех моделей и конкретная модель обозначается меткой.



Внутри в отдельном пакете лежат щупы, осциллограф, шлейф для работы с логическим анализатором, подпружиненные коннекторы, кабель USB тип A — USB тип B для подключения осциллографа.



Для начала рассмотрим содержимое пакта со щупами.
В комплекте их два, поскольку осциллограф двухканальный. Щупы здесь серии Р2060 на 60 МГц. Помимо того, что на разъеме и щупе уже есть маркировочные кольца, в отдельном пакете лежат запасные + отвертка для подстройки щупа + колпачки, предохраняющие от замыкания щупом элементов схемы при ее исследовании.



На разъеме имеется наклейка с характеристиками щупа.



Интуитивно понятная инструкция разъясняет, что за щупы, зачем и как их калибровать.



У рассматриваемого осциллографа имеется калибровочный выход, на котором присутствует сигнал прямоугольной формы частотой 1 кГц 2 Вольта. Подключив щуп к этому выходу, и вращая отверткой из комплекта подстроечный конденсатор, добиваются наилучшего изображения сигнала на экране.



Общая длина шнура со щупом составляет 1,21 м и заканчивается шнур непосредственно самим щупом, на который надет колпачок с крючком для подключения к проводникам. Провод для подключения массы снабжен крокодилом и может подсоединяться/отсоединяться от щупа.



Крючком цепляться, разумеется, нужно к проводникам – здесь просто для наглядности.
Защитные колпачки в комплекте разные и используются в зависимости от ситуации.



В целом щупы произвели хорошее впечатление – достаточно длинные, гибкие и сделаны аккуратно.
Следующими из комплекта идут шлейф и коннекторы для использования функции логического анализатора, коей оснащен осциллограф ISDS205C.
Щлейф имеет 20 жил длиной 20 см. Возможно, он не достаточно длинный, но на то есть наверное свои причины. В довесок не шлейфу идут 20 коннекторов красного и черного цвета (по 10).



С одной стороны шлейфа подключаются подпружиненные коннекторы, другой стороной шлей подключается к логическому разъему осциллографа.



Для подключения осциллографа к ПК используется очень мягкий и гибкий шнур USB тип A — USB тип B. Учитывая небольшую длину шлейфа для логического анализатора, гибкий и длинный (1,53 м) USB кабель есть гуд – это позволит удобнее расположить осциллограф рядом с исследуемой схемой.



В завершающей части описания комплектации собственно сам осциллограф.



Как видим, он имеет скромные размеры (170*115*34 с бамперами) и весит всего 338 грам.



Корпус сделан из алюминия, на переднюю и заднюю сторону надеты резиновые бамперы, так же выполняющие роль ножек, которые не дают осциллографу скользить по столу.



На верхней стороне корпуса только наименование производителя, а на нижней наклейка с QR кодом и наименованием модели.



На переднюю панель вынесены разъемы для подключения щупов и шлейфа логического анализатора. Имеются предупреждающие надписи у входов о предельно допустимом напряжении, подаваемом на измерительные входы и входы логического анализатора.
Разъем логического анализатора 20-ти пиновый, по краям расположены пины GND, а между ними по восемь информационных пинов в каждом ряду.
На задней стороне осциллографа находятся выход калибровочного сигнала, переключатель используемого программного обеспечения логического анализатора, USB разъем для подключения к ПК. При подключении на осциллограф подается питание, о чем свидетельствует светодиод красного цвета.



Для пущей наглядности вот такая юллюстрация.



Больше никаких органов управления нет – все манипуляции осуществляются через программную оболочку, устанавливаемую с диска. Там же находится ПО Saleae Logic.
По закону жанра следует показать внутренний мир прибора, но, к сожалению, в этот раз тема останется не раскрытой.
Все чего мне удалось добиться в этом деле — это снять бамперы, открутить по паре саморезов и снять переднюю и заднюю панели.



На этом, все. Дальше дело не пошло – плата настолько плотно вставлена в пазы (других креплений НЕТ), что вытащить ее оттуда никак не удалось. Деформаций корпуса так же нет и чем она там жестко зацеплена увидеть так и не смог. По краям платы расположены луженые полигоны и, видимо, они и являются причиной.



В доказательство своих стараний привожу вот это короткое видео.

Установка ПО с диска никаких осложнений не вызывает, поэтому описывать не буду.
При запуске программы появляется такое окно.



Выбирая любой пункт, в открывающемся окне видим вверху справа тулбар (Multi VirAnalyzer 3.10.6.1) и можем выбирать нужную функцию – Осциллограф/спектральный анализатор (упрощенный)+DDS генератор, Осциллограф/спектральный анализатор (профессиональный)+DDS генератор, регистратор данных, логический анализатор, Sweeper, QFilter и Window feature.
Поскольку программное обеспечение едино для всего ассортимента USB-осциллографов Instrustar, активны будут все функции, но воспользоваться можно лишь теми, которые поддерживает конкретная модель.
В моем случае доступно: осциллограф/спектральный анализатор (упрощенный и профессиональный), логический анализатор, анализатор спектра и регистратор данных. После активации программы и подключения приставки в нижнем правом углу появляется всплывающее окно, сообщающее о подключении конкретной модели осциллографа.



Окно упрощенной версии позволяет переключать вкладки осциллографа, спектрального анализатора и построения фигур Лиссажу. Возможна установка измерения кучи параметров. Часть окна с параметрами можно вовсе убрать. Программное обеспечение позволяет сохранять снимки экрана и в процессе измерений воспроизводить их (сделал снимок, заменил конденсатор в схеме, смотришь результат и, загружая снимок до замены, сравниваешь). Можно убрать боковую панель настроек измерений, можно проводить курсовые измерения ит.д. и т.п. В общем «изнастроиться» можно вдоль и поперек в зависимости от потребностей. Есть кнопка Auto и выбор закрытого/открытого входа.



Установки, показанные выше доступны так же из меню окна программы. Тулбар можно убрать, перетянув его вверх экрана. Будет выглядывать лишь небольшая полоска, при наведении курсора на которую, тулбар будет появляться.
Этот осциллограф уже появлялся в моем обзоре генератора сигналов JDS6600 (15 МГц), и здесь буду использовать его же. К генератору есть некоторые вопросы по части сигналов меандра и треугольника. Поэтому отдельные нюансы нельзя относить на счет осциллографа. Хотя и не стоит забывать, что осциллограф бюджетный с полосой пропускания 20 МГц и частотой дискретизации 48 мегавыборок в секунду. Старшие модели серий 210, 220, 2062 могут больше, но там отсутствуют функции логического анализатора и регистратора данных. В общем, везде свои плюсы и минусы.
Для начала осциллограмма сигнала с тестового выхода генератора.



Как видим, присутствуют некоторые шумы, видимо, такова особенность входных цепей или сказываются 48 MSa/s. Из положительных моментов – один канал в АС, другой в режиме DC, т.е. ПО и начинка дают пользователю два независимых канала.
Снимок сделан из программной оболочки, которая предлагает несколько форматов сохранения данных.


Подключим генератор и посмотрим, какие сигналы и в каком виде можно рассмотреть.



Синусоида 10 кГц.



Синусоида 500 кГц.



Синусоида 7 МГц.



Синусоида 15 МГц – предел возможностей генератора JDS6600.



Треугольник 1 МГц.



Треугольник 3 МГц



Треугольник 5 МГц. Здесь форма сигнала начинает уже меняться.



В обзоре генератора я этот момент указывал. К сожалению ни другого генератора, чтобы исключить вину осциллографа, ни другого осциллографа, чтобы исключить вину генератора на расстоянии вытянутой руки нет. В комментариях было высказано мнение, что частоты дискретизации в 48 MSa/s не достаточно и нужно больше, чтобы ловить сигналы большей частоты, отличные от синусоидальной формы. Но к генератору у меня вопрос остается, и увидеть это можно на меандере.
Первый канал подключен к генератору, а на второй вход подан сигнал с тестового выхода осциллографа.



И там, и там 1 кГц 2 Вольта, но с генератора проскакивают выбросы, а с увеличением частоты сигнал становится еще «лучше».
Меандр 20 кГц



Меандр 200 кГц



В общем, видно, что сигнал далек от образца, но осциллограф это ловит.

Меандр 1 МГц и здесь же курсорные измерения.



6 МГц 5 Вольт



Дальше сигнал с генератора совсем теряет человеческий вид, но вопросы все же больше к генератору.



Профессиональная версия программного обеспечения осциллографа дает немного больше возможностей и интерфейс уже другого вида. Здесь сразу появляются два окна – осциллографа и спектрального анализатора. Если в упрощенной версии это отдельно вызываемые функции, то тут сразу два окна. Ручек, как в упрощенной версии тут нет, но есть боковые поля. Параметры Вольт/деление и частота развертки устанавливается скроллом мыши. Окна можно менять местами кликая по ним или сворачивать.



Пример на меандре 200 кГц.
Активна осциллограмма, окно спектроанализатора под ней.



И наоборот.



Можно разместить окна рядом.



Осциллограф позволяет проводить математические операции над параметрами сигналов на двух входах.



Программное обеспечение позволяет строить фигуры Лисажу как в упрощенной, так и в профессиональной версиях. Сам последний раз этим занимался лет эдак 25 назад и вряд ли сейчас буду определять частоту неизвестного генератора).




Работу спектрального анализатора хотел бы показать на упрощенной версии.
Анализатор может проводить скалярный анализ, дающий информацию только об амплитудах гармонических составляющих спектра, и векторный, предоставляющий также информацию о фазовых соотношениях. Доступны 18 оконных функций. Демонстрация всех будет утомительно для читателей. Воспользуемся blackman и все тем же генератором JDS6600. Полоса звуковых частот и пара сигналов на высоких частотах.

50 Гц



100 Гц



1 кГц



10 кГц



20 кГц



Синус 2 МГц.



Меандр 2 МГц



Тут посмотрели, какие довески вместе с полезным сигналом выдает генератор. Полезна функция спектрального анализатора может быть строителям усилителей. На один канал анализатора подаем сигнал с генератора и смотрим на гармоники входного сигнала, а второй вход анализатора подключаем к выходу усилителя и наблюдаем, что с ними делает усилитель, и как-то боремся в случае необходимости.

ДОПОЛНЕНИЕ: По поводу спектрального анализатора в комментариях к обзору было высказано мнение, что либо генератор подбрасывает много грязи в спектрограмму, либо сам сперктроанализатор не очень. Ввиду отсутствия другого генератора уважаемый Ksiman подсказал вместо генератора попробовать подать сигнал с выхода звуковой карты компьютера. Да, диапазон ограничен 20 кГц и звуковая карта не может выдать адекватные меандр и треугольник, но даже по синусоиде получилось увидеть спектрограммы гораздо лучшие, нежели с генератора.
Настройки спектроанализатора прежние, частоты те же, что и с генератора.

50 Гц



100 Гц



1 кГц



10 кГц



20 кГц



Таким образом, спектроанализатор дает вполне адекватную картинку и вопросы остаются к генератору.

Регистратор данных позволяет сделать запись сигналов с датчиков, каких-то схем и т.д., а потом рассмотреть запись в подробностях, вычислив в какой момент и что пошло не так.
Для каждой записи открывается новое окно (как в Word, Excel и т.д. ), которому присваивается индивидуальное имя по дате и времени записи.



Длину записи можно установить до 4 ГГб. Частоту оцифровки в одноканальном режиме можно установить до 24 МГц, в двухканальном до 16 МГц. При этом появится предупреждающая надпись.



Записи хранятся на компьютере. Как и обычный файл, запись можно загрузить, удалить, скопировать и т.д., и рассмотреть в подробностях.



Примечание: Качество вышеприведенных изображений разное из-за того, что в одних случаях снимки сделаны из программной оболочки и они более качественные, другие это скрины, они по качеству хуже, но с боковыми панелями настройки.

Напоследок остается функция логического анализатора. Эта функция для тех, кто увлекается/занимается цифровой техникой. Ее ремонтом, наладкой, отладкой. Логический анализатор позволяет отлавливать до 16 сигналов (16 каналов).
Как уже говорил ранее, устройство поддерживает два вида ПО для логического анализа – от производителя и Saleae Logic. Выбирая одно из них, не забываем переключать переключатель на задней панели осциллографа.
В качестве испытуемого устройства у меня давно напрашивался выключатель света на ультразвуковом датчике HC-SR04.
То работает нормально, то через час-два начинает жить своей жизнью.




В паре с ПО логического анализатора от производителя интерфейс функции выглядит так.



Опять же выбираем длину записи и частоту семплирования, количество каналов. Подключаем к схеме (в моем случае к Echo и Trig датчика) видим какие сигналы на этих выводах, когда в охранной зоне никого нет.



Курсорами можно делать необходимые замеры.
Когда в охранной зоне датчика появляется тело, картина выглядит так.



Интерфейс ПО Saleae Logic выглядит чуть иначе и дает немного больше возможностей. Какое из них лучше пока не определился, видимо все будет зависеть от задач.



Описал далеко не все, но при точно сформулированных задачах в комментариях постараюсь ответить на возникающие вопросы читателей.
Хороша или плоха данная модель осциллографа?
На мой взгляд, в классе USB осциллографов соотношение цена/качество/наполнение здесь оптимально. Ближайшим конкурентом является Hantek, но там, например, не везде есть закрытый/открытый вход. Относительно невысокой частоты дискретизации – тут, пожалуй, нужно предварительно определиться в задачах, где будет применяться прибор и уровне подготовки пользователя. Нельзя забывать об отсутствии гальванической развязки, что присуще многим USB осциллографам. Профессионалы и близкие к данному уровню наверняка рассмотрят другие варианты, но для радиолюбителя, руководителя кружка радиоэлектроники, учащегося профильных направлений прибор с его насыщенным функционалом будет весьма полезен.
На данный момент модель ISDS205С в магазине уже отсутствует, но и магазин не один на планете. Очень близкой моделью является ISDS205Х, где к вышеописанным функциям добавлен DDS генератор 1Гц-20МГц.