Выбираем осциллограф. Расширенная инструкция

Рано или поздно перед каждым, работающим с электроникой встает необходимость в осциллографе. Этого требует возрастающая сложность схем, или необходимость отладки, при которой мультиметром уже не обойтись. Что же это такое, можно почитать здесь, и посмотреть здесь.
Выбор первый: цифровой и аналоговый, или теплая ламповая синусоида против холодного меандра
О противостоянии аналога и цифры можно опять же почитать вот тут
Плюсы аналога:
1)Дешевость. Советские осциллографы (С1-xxx), стоят от 500 рублей, что терпимо для состояния «хочу прям щас».
2)Доступность. Есть почти в каждом магазине, проблем с добычей не возникнет. Так же, почти всегда их тоннами продают на всякого рода барахолках.
3)Не искажают форму сигнала. И? Оно мне, по большему счету, и не надо. А вот записать кусок сигнала, просмотреть его, куча вариантов запуска, для того, чтоб глянуть одиночную передачу, это уже для меня важнее.
Минусы:
1)Размер. Мне паяльную станцию приходится в шкаф убирать, чтоб не мешала, а тут ТАКОЕ.. нет уж, хочется что-нибудь маленькое.
2)Нет предвыборок, отсутствие курсорных измерений, короче тех функций, что есть практически во всех цифровых осциллографах.
3)Сложность и порой, дороговизна ремонта.

Аналоговые осциллографы
Скорее всего, если решите брать аналоговый - вопросов, где его достать у вас не возникнет - их всегда продают на любых барахолках, а часто и отдают просто так (разницы особой нет - их продают то по цене, редко превышающей 1000 рублей). Но в этом случае вы получаете бывший в эксплуатации прибор, как правило, со сроком службы отнюдь не в пять месяцев :) естественно, со всеми вытекающими из этого недостатками. Б/у осциллографы могут обладать целым спектром недостатков, начиная от отсутствия ручек, и заканчивая неполадками по части питания (высоковольтные трансформаторы – вообще песня). Если вы все же решили взять с рук, нелишним будет еще перед покупкой протестировать его на любом генераторе, желательно - с частотой, близкой к полосе пропускания (ну как, близкой - меандр вы на полосе пропускания не увидите, так что, либо синусоида, либо меандр на частоте раз в семь меньше полосы пропускания). Что использовать в качестве генератора - решать вам. Идеальный вариант - калибратор осциллографов, но можете и на мк собрать, и на логике.

Вообще, аналоговые осциллографы производятся и сейчас, но в магазинах я их не особо вижу. Наиболее часто упоминаемый как раз вот этот. Оригинальное китайское название – MPC CQ5010.
Еще один вариант - купить в очень хорошем состоянии с e-bay, там много чего продают :) Например по такому запросу, можно найти множество аналоговых осциллографов, преимущественно тектрониксов, с ценами от 70-100 зеленых рублей, что не может не радовать :)


Цифровые
Цифровые осциллографы существует в двух вариантах - подключаемые к компу (в этом случае аппаратная часть только записывает сигнал, и отсылает на комп, где ПО и занимается обработкой, и отображением сигнала), и имеющие свой экран. Плюсы первого - дешевле (хотя это тоже сомнительно, некоторые могут стоить и больше 50 тысяч), и некоторая экономия места. Плюсы второго варианта - цены адекватные характеристикам, и полная автономность, возможность работы без сети (хотя если к первому варианту добавить нетбук с емкой батареей, еще неизвестно что лучше). Отдельная подкатегория - "графические мультиметры", преимущественно китайские. Вообще, все тоже самое, но чуть дороже (из расчета частота дискретизации/цена), зато выполнены в формате мультиметра. Судя по отзывам - очень удобно в походных условиях, если работать приходится часто.

В общем, так как основная сфера деятельности – МК, и цифровая техника, то и осцилл нужен такой же – цифровой. Только вот какой? Вариантов – масса, для себя я их разделил примерно на 4 категории(по цене). Сразу скажу – это только мое мнение, и привязанное к моей ценовой политике. Нормальные люди на инструменте не экономят, и берут что-нибудь из 4 пункта как минимум. Но то нормальные ;-)

Выбор второй: полоса пропускания и частота дискретизации, или для чего будем его использовать?
Полоса пропускания - это частота самой большой гармоники в сигнале, которую может верно отобразить осциллограф. А частота дискретизации - это с какой частотой осциллограф записывает сигнал (они также может называться частота сэмплирования, и измеряться в мегасэмплах/сек, но суть таже, только в одном случае указывается частота выборок, а во втором - сколько раз в секунду он эти самые выборки делает).

При выборе осциллографа одинаково важны обе характеристики, а оценивать следует по худшей. Соотношение полоса пропускания/частота дискретизации может быть разным, и зависит от формы сигнала. Например, в случае синусоидального сигнала, нам необходимо как минимум 6 точек, а лучше - больше, 10 например. Значит точно таким же должно и соотношение.

Что такое децимация и интерполяция?
А если в осциллографе есть такая полезная функция как интерполяция (чаще всего sin(x)/x, но могут быть и другие), то соотношение может и уменьшиться до 3-4, и форма сигнала будет показана, тем не менее, правильно. Смысл в том, чтоб по имеющимся всего нескольким точкам кривой, достроить остальные участки этой кривой, да так, что когда мы получим в будущем (в следующем сэмпле) еще несколько точек такой же кривой, они бы легли точно (погрешность определяется количеством точек, изменением сигнала, и положением этих точек в сигнале) на интерполированные (восстановленные) участки сигнала. Казалось бы, что такого в совпадении точек? Но интерполяция позволяет нам восстановить (а значит и увидеть) форму сигнала всего по нескольким точкам, что и позволяет уменьшить количество точек до нескольких на период.
Конечно, следует понимать, что это не панацея, и более чем форму сигнала, на частотах, близки к частоте дискретизации, с ней не увидишь, а искажения (высокочастотные помехи, короткие всплески) будут показываться лишь в виде небольшого колебания картинки.
А децимация – это в какой то мере обратная функция, используется, когда точек пришло больше, чем помещается на экране. На аналоге мы в этом случае видим размазанную колбасу на весь экран, а вот цифровой с этой функцией позволяет даже что-то увидеть :)

Но это все лирика, а вот дать совет по выбору осциллографа, "чтоб дешевле, и получше" очень трудно, особенно если при этом не знаешь реальных задач. Если осцилл нужен для настройки УНЧ и вообще, звука - то 5 Мгц (а скорее всего и одного), аналогового вам хватит за глаза. Для ремонта и настройки телевизоров уже желателен 5-10 мегагерцовый осциллограф. Для микроконтроллеров этот выбор сложен, все зависит от опыта и скилла :D Большинство интерфейсов работает на низких частотах (до мегагерца), и для их наблюдения хватит любого аналогового. А с другой стороны - тут особенно важен запуск по различным условиям, и возможность "остановки" картинки - то, что имеется практически у каждого цифрового осциллографа.

Выбор третий: конкретная модель, или выставка приборов
А для удобства обзора, я разделил все проекты и предложения осциллограф на три категории:


Самодельные:
1)Осциллограф на звуковой карте – 1 канал, 20 Кгц
Нужен комп со звуковой картой (лучше внешней), и провод. Частота дискретизации – 20 Кгц, но не от нуля – низкие частоты режутся, как и программно (в драйвере), так и при обработке звуковыми ацп. Внешняя карта лучше тем, что у нее можно закоротить конденсаторы на входе.(можно и постоянную составляющую получить) Зато разрядность высокая (от 8 до 24 бит)
Из софта – например, VIRTINS Multi-Instrument(удобнейшая программа, правда, я больше пользуюсь версией для кпк – там генератор сигналов клевый).
Ссылки - описание, и примеры програм. А вот тут его даже продают, диск с надписью маркером порадовал

2)АПЦ+LPT - 1 канал, 250 Кгц
Цена уже немного выше, но мы то знаем, где найти микросхемы на халяву ;-) Зато частота дискретизации уже 250Кгц
Оригинальная статья и опыт сборки

3)USBee собственной сборки – 1 канал(8 каналов логического анализатора), 12Мгц
Частота – 12Мгц, цена – около 600 рублей. Отличный логический анализатор получаете в нагрузку. Сборка, правда, сложновата, но есть вариант с покупкой готовых плат. Вот и тема на казусе. А если не заморачиваться – можно купить. Я про него уже писал

4)NeilScope - 1 или 2 канала, 50 или 66 Мгц
Версия 1и версия 2
Цена – зависит от доступности микросхем, там микруха силабсовская, и несколько АЦП. Обладает завидными характеристиками – 50Мгц для первой версии, и 132 Мгц (66 Мгц на два канала) для второй. В настоящее время, работа над проектом ведется. А вот тут есть опыт сборки первой версии -

5) Четырёхканальная осциллографическая приставка к ПК
Завидные характеристики(200Мгц для 2 или 100Мгц для 4 каналов). Цена сборки – 3-4 тысячи. Автор отмечает сложную наладку. Наверное, больше в домашних условиях получить и не удастся.




Подключаемые к компу:
1) Oscill – 32 Мгц, 1 канал, USB/UART(для подключения к КПК, ПО в разработке), развязка, ПО для винды, но прекрасно работает и в линуксе. Короче вкусняшка, и это в сочетании с ценой в 2300 (!!!) вечнодеревянных делает его лидером по соотношению цена/характеристики. Еще обзор


2) BM8020 – поделка от мастеркита, 200 Кгц в режиме осциллографа, и самописца (еще бы, при такой частоте, с непрерывной передачей данных проблем нет). А еще логический анализатор с частотой 8 Мгц, правда, «Для реализации дополнительных режимов работы (логический анализатор/генератор) требуется некоторая доработка устройства: срезать защитную термоусадочную трубку и припаять в предусмотренные отверстия две вилки типа BH-10R.»
Стоит это чудо 2500, многовато. За такую цену – USBee или Oscill лучше взять.

3) DISCO, он же IRIS, он же бывший автомобильный USB-осциллограф.
Два канала, анализатор, спектроанализатор, самописец, логический генератор. В настоящее время, производится как минимум 3 компаниями: Украина Россия и еще одной в США.
Бывший сайт: есть схема, печатная плата. Но сообщений о его сборке не встречал. Хотя он подозрительно похож на мастеркитовский, к чему бы это? Цена 2400, частота 200 Кгц, у анализатора – 8 Мгц

4)PR-SCOPE-1M – Юмор, 1 Мгц, USB, но про развязку ни слова. В системах – линукс (возможно джава или нет/моно?). На фото изображен в руке, с длинными розовыми ногтями, что символизирует. 5 500, при такой цене - игрушка.

5)МоторТестер, 400Кгц, но зато 8 каналов! Cтоит 6000.

6)USB-Osc1(официальное название), 1 канал, 5 Мгц, гальваноразвязка, 4400. При меньших характеристиках – стоит дороже чем первый, смысл?

7) PV6501 – Частота 100 Мгц, генератор и частотомер, вход внешней синхронизации и развязка. В системах - поддержка Linux. 9 600 рублей.

8) АКИП-4106 – Частота (для разных версий) в 50 и 100 Мгц, USB, насчет развязки – хз. Неплохой, но при цене в 8 тысяч, за 50 Мгц и в 14000 за 100 Мгц, дороговато. Зато корпус красивый :)
Хотя, мне тут подсказали, что это перемаркированный PicoScope, тысячи их

9) DSO-2090 – 100 Мгц, USB, 2 канала, внешняя синхронизация.
Недостатки - низкое входное напряжение, и нет гальванической развязки.
Стоит всего 7500. Ну, или 5500 вот тут


С экраном:
1) RIGOL DS1052E Осцилл «для дома, для семьи» за 12 тысяч (при средней цене по магазинам – 18-25), полоса в 50Мгц, что хватит с головой практически любому работающему с МК. А перепрошивкой – можно сделать из него DS1102E

2) DSO-1060 18 тысяч, 60Мгц. Зато он карманный в прямом смысле слова :) как и ригол, умеет отдавать картинку на комп. А по совместительству – точный мультиметр. Поставщики предлагают по 16 :) Кстати, последние новости: любимый DX предлагает его за 14800

3) OWON PDS 5022-S 100Мгц, от 15 до 20 тысяч.

4) HDS-2602 Карманное исполнение, 250Мгц

Вот такие дела творятся на рынке осциллографов. Конечно, данный обзор не претендует на полноту, но это те варианты, которые доступны по цене начинающим электронщикам, у которых нет лишних 40-50 тысяч на осциллограф :) Если бы мне нужен был осциллограф – я бы сначала собрал на lpt, потом (по мере роста запросов) взял бы oscill. Если нужны были бы частоты побольше – то китайский DSO-2090. Для походов - DSO-1060. А про Ригол, думаю, напоминать смысла нет, отличный осцилл с отличной ценой :)
Ну и само-собой, все вышеперечисленные приборы, возможно заказать через меня.

UPD:
Добавлено shura_86:
Добавляю еще USB осциллографы
Приходилось поработать на USB осциллографах DSO-2250 и АСК-3102 и что я могу на это сказать:
1. АСК-3102 - 2канала,100МГц (fдискр), 10ГГц(стробоскоп), интерполятор, анализатор спектра,128К на канал, самописец, цифровая фильтрация, госреестр - стоимость 13924р (есть еще похожий АСК-3002, цена 11800 тут вроде дешевле всего)- впечатления довольно положительные, по отношению к DSO, да и отечественная разработка. Скажу, что в ПО большой набор математических функций, удобных для работы.вот гальваноразвязки нет.
2. DSO-2250 - 2 канала, 250МГц(Fдискр 1 канала)и 125 МГЦ(при работе 2-х каналов), память 512К - работает в исключительных случаях, обычно только 10К, самописца нет, гальваноразвязки нет,ПО не русскоязычное и по функциональности уступает АСК. Не в госреестре. Маде ин Чина. Если кто хочет, могу выложить фотки платы - пайка не хороша. стоимость 13,320 здесь