Meten: ADS1013D, 2 x 100 MHz tablet-oscilloscoop

(gepubliceerd op 17-11-2020)

De ADS1013D is een tweekanaals tablet-oscilloscoop met een bandbreedte van 100 MHz, een sampling-snelheid van 1 GSa/s en een prijsje van € 120,00. Een prachtige hobby-oscilloscoop? Wij onderzoeken wat waar is en wat niet waar is.

Kennismaking met de ADS1013D tablet-scope

Leveringsomvang, prijs en fabrikant
De ADS1013D wordt onder diverse merknamen aangeboden, wij vonden via internet:
       - Daniu
       - FNIRSI
       - KKmoon
De prijzen van de aanbiedingen zijn nogal verschillend, van € 120,46 tot meer dan $ 200.00, dus even goed zoeken loont de moeite.
Het apparaat wordt geleverd in een stevige merkloze doos die volgende onderdelen bevat:
       - De ADS1013D oscilloscoop.
       - Twee 100 MHz 1/1 en 1/10 probes.
       - Een twee meter (!) lange USB-kabel voor laden en data-overdracht.
       - Een netstekker voeding 5,0 V / 2 A met Amerikaanse (!) stekker.
       - Een kleine slecht vertaalde maar wel leesbare Engelstalige handleiding.
Dat geen Euro-adapter voor de voeding wordt meegeleverd is natuurlijk een misser van jewelste! Zo'n onderdeeltje kost in China zestig cent!

De omvang van de levering. (© 2020 Jos Verstraten)

De ADS1013D tablet-oscilloscoop
De oscilloscoop zit in een stevige kunststof behuizing met als afmetingen 18,5 cm x 12,5 cm x 5,0 cm. Het gewicht van het apparaat bedraagt 612 gram. Het scherm is een 7 inch (17,78 cm) kleuren TFT LCD-display met een resolutie van 800 bij 480 pixels.
In de bodem zit een verzonken rugsteun die u kunt uitklappen en waardoor de oscilloscoop onder een hoek van 50° op uw werktafel komt te staan.
Het apparaat wordt gevoed door een 6.000 mAh lithium-accu die een werkduur van vier uur garandeert na een volle lading. Het laden van de volledig ontladen accu duurt vijf uur.

Het uiterlijk van de ADS1013D oscilloscoop. (© Banggood)

De aansluitingen
Alle aansluitingen en de aan/uit-knop zitten op de bovenzijde van de behuizing. Op de onderstaande foto ziet u, van links naar rechts:
       - De BNC-connector voor kanaal 1.
       - Een contact waarop een 1 kHz blokgolf staat (voor het afregelen van de meetprobes).
       - De BNC-connector voor kanaal 2.
       - Een rode LED die brandt als de accu wordt opgeladen.
       - Een groene LED die gaat branden als de accu vol is.
       - Een micro-B USB connector voor het aansluiten van de laadkabel.
       - De aan/uit drukschakelaar.

De bovenzijde van het apparaat. (© Banggood)

De oscilloscoop probes
De twee oscilloscoop probes zijn de standaard goedkope probes die bij iedere Chinese oscilloscoop worden geleverd. De soepele kabel heeft een lengte van ongeveer 120 cm. Via een schuifschakelaar op de probe kunt u omschakelen tussen een verzwakking van 1/1 of van 1/10. Via een instelschroefje bij de BNC-connector kunt u de ingebouwde verzwakker capacitief compenseren met de 1 kHz blokgolf.
Omdat de kabel een vrij hoge capaciteit heeft wordt de bandbreedte in de 1/1 stand gespecificeerd als slechts 5 MHz. Moet u signalen met hogere frequenties meten, dan moet u de probe in de 1/10 stand gebruiken. Omdat de maximale gevoeligheid van het apparaat slechts 50 mV/div bedraagt heeft dit als consequentie dat de gevoeligheid daalt tot slecht 0,5 V/div bij dergelijke metingen. Dat is uiteraard een nogal lage waarde voor een goed bruikbare oscilloscoop.

De meegeleverde oscilloscoop probes. (© Banggood)

De specificaties van de ADS1013D
De fabrikant garandeert de onderstaande specificaties:
       - Analoge bandbreedte: 2 x 100 MHz
       - Aantal kanalen: 2
       - Ingangsweerstand: 1 MΩ
       - Ingangscapaciteit: niet gespecificeerd
       - Koppelingsmodus: AC ~ DC
       - Maximale spanning: 40 V (1/1 probe), 400 V (1/10 probe)
       - Probe-compensatie: 1x ~ 10x ~ 100x
       - ADC-resolutie: 8 bit
       - Real-time bemonsteringssnelheid: 1 GSa/s
       - Verticale gevoeligheid: 7 bereiken, 50 mV/div ~ 5 V/div
       - Tijdbasis bereik: 30 bereiken, 50 s/div ~ 10 ns/div
       - Stijgtijd: kleiner dan 3 ns
       - Nauwkeurigheid spanningsmetingen: ±2,0 %
       - Nauwkeurigheid frequentiemetingen: ±0,01 %
       - Geheugenbereik: 240 kb
       - Triggermodus: enkelvoudig ~ normaal ~ automatisch
       - Triggerflank: stijgende flank ~ dalende flank
       - FFT-analyse: ja
       - Automatische instelling: ja
       - Freeze modus: ja
       - USB-interface: ja, gelezen als externe drive
       - X/Y-modus: ja (Lissajous)
       - Cursormetingen: spanning ~ tijd ~ frequentie
       - Opslagcapaciteit: 1 GB (1.000 screenshots)
       - Numerieke meetgegevens: 12 per kanaal
       - Touchscreen: capacitief, klikken en swipen

Het werken met de ADS1013D

Het scherm van de oscilloscoop
In de onderstaande foto is het scherm van de ADS1013D voorgesteld. Het display is ingedeeld in vier zones. Boven in het scherm staat een aantal gekleurde vlakjes die u kunt aanklikken en die een menu openen. Rechts staat een aantal teksten in een commando-lijst die u kunt aanklikken en die een actie tot gevolg hebben. Onder in het scherm staan de numerieke waarden van de door u geactiveerde grootheden van beide kanalen.
In het oscillogram gedeelte van het scherm ziet u vier pijltjes die u met uw vinger op en neer of heen en weer kunt swipen.
Met de linker gele en blauwe pijltjes verplaatst u de nullijn van beide signalen op en neer. Met het rechter groene pijltje definieert u het triggerniveau op een van beide signalen. Met het bovenste groene pijltje selecteert u het deel van de in het geheugen opgeslagen samples dat op het scherm wordt weergegeven. Dat is ideaal als u bijvoorbeeld een eenmalige smalle puls hebt gemeten. U kunt dan snel door het gehele geheugen scrollen op zoek naar die puls.

Het scherm van de ADS1013D. (© 2020 Jos Verstraten)

Het opstarten van de ADS1013D
Dat gaat heel eenvoudig. Zet het apparaat aan met de drukknop op de bovenzijde, sluit beide signalen aan op de BNC-connectoren en klik op de tekst 'AUTO SET'. U hoort vervolgens een aantal relais klikken en na een á twee seconden staan de oscillogrammen op het scherm. Soms is de 'AUTO SET' niet in staat het beeld op de gemakkelijkst te interpreteren manier op het scherm te zetten en moet u de gevoeligheden en/of de tijdbasis met de hand instellen.



Met de hand instellen van gevoeligheid en tijdbasis
De tijdbasis handmatig instellen gaat het simpelst. Klik ergens in de linker helft van het scherm om de tijdbasis te vertragen, klik ergens in de rechter helft van het scherm om de tijdbasis te versnellen. Zoals de meeste goedkope Chinese oscilloscopen beschikt ook de ADS1013D over een groot, maar onpraktisch tijdbasis bereik. U kunt kiezen uit 30 bereiken van 50 s/div tot 10 ns/div in de bekende 1/2/5 verhouding. Wij willen er heel wat op verwedden dat u de tien traagste snelheden vrijwel nooit zult gebruiken! De snelste stand van 10 ns/div is in feite voor een 100 MHz oscilloscoop te traag. Zet u een 100 MHz signaal op de ingang, dan ziet u met de snelste instelling nog steeds dertien perioden op het scherm. Een gedetailleerde studie van het signaal is dan niet mogelijk.
Het handmatig instellen van de gevoeligheid gaat iets anders. U moet op de tekst 'CTRL' klikken, rechtsboven in beeld. Nadien verandert de inhoud van de rechter commando-lijst van het scherm, zie de onderstaande figuur. U ziet nu vier aanklik symbolen 'V+' en 'V-' waarmee u de gevoeligheid van beide kanalen kunt instellen. Klaar? Klik dan weer op de tekst 'CTRL' en de normale inhoud van de commando-lijst komt weer in beeld.
Overigens in de ADS1013D niet erg gevoelig. Een maximale gevoeligheid van 50 mV/div is voor een universeel toe te passen oscilloscoop te weinig. Als u werkt met de 1/10 stand van de probes wordt de maximale gevoeligheid zelfs 0,5 V/div en dat is niet zo best. Ter vergelijking: een alles behalve professionele desktop oscilloscoop als de DSO5102P van Hantek heeft een maximale gevoeligheid van 1 mV/div. Op dit punt hebben de ontwerpers van deze oscilloscoop duidelijk een kans gemist!

Omschakelen naar de gevoeligheid instelling.
(© 2020 Jos Verstraten)

Basis instellingen van de twee kanalen
Na een klik op de knopjes 'CH1' of 'CH2' verschijnt het onderstaand venstertje op het scherm. U kunt in dit venstertje vier eigenschappen van de twee kanalen definiëren:

• open CH:
  Het betreffende kanaal wordt geactiveerd.
• open FFT:
  Op het signaal wordt een FFT-analyse toegepast (lees later).
• coupling:
  Een op het signaal aanwezige gelijkspanning wordt wel (DC) of niet (AC) weergegeven.
• probe mode:
  In de numerieke spanningsmetingen wordt rekening gehouden met de ingestelde verzwakking van de meetprobe. Als u de meetprobe in de stand '1/10' zet, moet u hier de optie '10x' selecteren.
  
  

De instellingen van de kanalen.
(© 2020 Jos Verstraten)

Basis instelling van de triggering
Door op het knopje 'T' te klikken kunt u de manier van triggeren instellen:

• trig mode:
  Hiermee selecteert u tussen de drie standaard modi 'auto', 'normal' of 'single'. De automatische triggermodus is de standaard modus en die kunt u in de meeste gevallen selecteren. Omdat de ADS1013D erg weinig instelmogelijkheden heeft voor de triggering is het verschil tussen de modi 'auto' en 'normal' niet duidelijk. De modus 'single' selecteert u als u wacht op een signaal dat maar eenmalig of onregelmatig verschijnt. Alleen als het signaal verschijnt zal de oscilloscoop beginnen met het samplen van het signaal.
• trig edge:
  Triggert op de positieve (rising) of de negatieve (falling) flank van het signaal.
• trig CH:
  Trigger op kanaal 1 of op kanaal 2.

De instellingen van de triggering.
(© 2020 Jos Verstraten)

Het menu 'MEASURES'
Na een klik op de knop 'MEASURES', rechts op het scherm, verschijnt het onderstaande venster op het display. U kunt in dit menu maximaal twaalf grootheden aanklikken waarvan u de numerieke waarde op het scherm wilt zien: VPP, VP, Vmax, Vmin, Vavg, Vrms, Freq, Duty+, Duty-, Time+, Time-, Cycle. Een aantal van die grootheden is tamelijk onbelangrijk en zult u waarschijnlijk nooit willen zien. De nuttige gegevens zijn:

• Vrms:
  De effectieve waarde van de spanning in volt.
• VPP:
  De top-tot-top waarde van het signaal in volt.
• Freq:
  De frequentie van het signaal in hertz.
• Cycle:
  De periode van het signaal in seconden.
• Duty+:
  De aan/uit verhouding (duty-cycle) van de spanning in procent. Als u 'Duty+' kent weet u uiteraard ook 'Duty-'.

Selectie van de numerieke gegevens die u op het scherm wilt zien.
(© 2020 Jos Verstraten)

De 'System settings' van de ADS1013D
Na een klik op de blauwe knop 'MENU' in de linker bovenhoek verschijnt het in de onderstaande figuur links weergegeven venster in beeld. Klik op de 'System setting' om het rechter venster te openen. De vijf opties in dit submenu zijn vrij duidelijk:

• Screen brightness:
  Na klikken op deze optie verschijnt een schuifpotentiometer waarmee u de intensiteit van het scherm kunt aanpassen.
• Grid brightness:
  Hetzelfde verhaal, maar nu voor de intensiteit van het raster op het scherm.
• Always trigger 50%:
  De oscilloscoop triggert altijd op de helft van de top-tot-top waarde van het signaal.
• Baseline calibration:
  Zorgt ervoor dat de verticale positie van de twee pijltjes '1' en '2' overeen komt met 0 V.
• X-Y mode display:
  De twee spanningen op de ingangen worden weergegeven in een X/Y-assenstelsel. Het gevolg zijn de beroemde Lissajous-figuren op het scherm waarmee u de frequentie- en fase-relatie tussen beide signalen zichtbaar kunt maken.
  
  

De 'System setting' uit het hoofdmenu. (© 2020 Jos Verstraten)

Picture view en Waveform view
In de rechter commando-lijst staat de twee opties 'SAVE PIC' en 'SAVE WAVE'. Met beide opties kunt u het momentane beeld opslaan in het geheugen van de oscilloscoop. Met 'Picture view' wordt een statische opslag uitgevoerd. Er wordt een foto van het scherm gemaakt en deze foto wordt opgeslagen. Met 'Waveform view' wordt een dynamische opslag uitgevoerd. U kunt nadien het opgeslagen signaal weer manipuleren alsof het op een van de ingangen aanwezig is. U kunt dus bijvoorbeeld de gevoeligheid en de tijdbasis instellen op andere waarden dan die actief waren toe u de 'SAVE WAVE' knop bediende.
Voor deze opslag staat niet minder dan 1 GB geheugen ter beschikking, goed voor gemiddeld 1.000 pictures of waves. Als u op de opties 'Picture view' of 'Waveform view' klikt in het hoofdmenu worden alle opgeslagen schermbeelden overzichtelijk in miniatuur getoond in schermen als onderstaand weergegeven. In dit voorbeeld zijn vijf pictures in het geheugen opgenomen. De functie van de zes commando's in de rechter kolom is duidelijk en hoeft geen nadere toelichting. U opent een van de pictures of waves door er op de klikken. Nadien verschijnt het geselecteerde beeld weer in het standaard scherm van de oscilloscoop. 

Het scherm na de optie 'Picture view'. (© 2020 Jos Verstraten)

Meten met de cursors
Met de opties 'T CURSOR' en 'V CURSOR' zet u respectievelijk twee verticale en twee horizontale cursors in het beeld die u met de vinger kunt verschuiven. Op deze manier kunt u bijvoorbeeld de stijgtijd van een puls of de overshoot die er op aanwezig is nauwkeurig bepalen. De door de software gemeten waarden van de tijd en de spanning tussen de cursors verschijnen in een kadertje (linksboven) in beeld.

Een deel van het signaal numeriek meten met de cursors. (© 2020 Jos Verstraten)

Move fast / move slow
In dit kader is het misschien nuttig er op te wijzen dat u de snelheid waarmee het scherm reageert op swipes kunt instellen. Boven in het scherm ziet u de tekst 'move fast'. Met deze standaard instelling volgt het scherm de bewegingen van uw vinger een op een over het display. Verplaatst u uw vinger één centimeter, dan verschuift ook het beeld één centimeter. Gaat dit te snel, dan klikt u op 'move fast'. De tekst verandert in 'move slow'. Nu volgt de scherm de bewegingen van uw vinger veel trager waardoor u bijvoorbeeld de cursorlijnen nauwkeuriger kunt positioneren.

USB Connection
Met deze laatste optie van het hoofdmenu kunt u de in het geheugen van de oscilloscoop opgeslagen beelden kopiëren naar uw PC voor verdere bewerking. Sluit de ADS1013D met de meegeleverde USB-kabel aan op een USB-poort van uw PC. Klik op de optie 'USB Connection' in het hoofdmenu. Het scherm verandert in het onderstaand pictogram.
In de verkenner van Windows wordt de oscilloscoop nu weergegeven als een 'Verwisselbare schijf' en u vindt alle opgeslagen 'Pictures' als BMP-bestanden terug. U kunt deze naar uw harde schijf kopiëren en omzetten naar het meer gebruikelijke JPG-formaat.
U verlaat deze optie door op de knop 'ON/OFF' te klikken in het onderstaand beeld.

De ADS1013D wordt een externe drive van uw PC.
(© 2020 Jos Verstraten)

De bediening van de ADS1013D in beeld
Om duidelijk te maken hoe gemakkelijk deze oscilloscoop is te bedienen hebben wij de onderstaande video van cloud.video.taobao.com overgenomen. Zes en een halve minuut spelen met dit prachtige apparaatje! 

De elektronica in de ADS1013D

Een gemakkelijk toegankelijke print
Beide delen van de behuizing worden door slechts vijf kleine schroefjes verbonden. Na het verwijderen van deze schroefjes kunt u beide delen van de behuizing uit elkaar trekken en blijkt dat alle elektronica op één grote print zit die de volledige behuizing vult, zie de onderstaande foto. De cijfers in de groene cirkeltjes staan uiteraard niet op de print, maar die hebben wij toegevoegd voor de identificatie van de chip's, lees verder. De accu zit op de achterkant van de behuizing geplakt en is met een kabeltje verbonden met de print.
Wat als eerste opvalt is dat er absoluut geen afscherming te ontdekken valt. Bij de meeste digitale oscilloscopen worden de twee ingangskringen zorgvuldig ingeblikt om het oppikken van stoorsignalen uit het digitale deel te voorkomen. Maar misschien is dat niet nodig bij een apparaat dat een gevoeligheid van slechts 50 mV/div heeft. Wél is tussen de print en het display een metalen afschermplaat aanwezig.

De elektronica zit op één grote print. (© 2020 Jos Verstraten)

Beeldopslag op geheugenkaartje
Wat als eerste opvalt is, ongeveer in het midden van de print, een metalen houder voor een geheugenkaartje. In deze houder zit inderdaad een kaartje en het ligt voor de hand om aan te nemen dat de 1.000 'pictures' de u kunt bewaren op dit kaartje worden opgeslagen.

Identificatie van de chip's
Een échte elektronicus wil uiteraard weten wat voor chip's er allemaal aanwezig zijn in een apparaat. Wij hebben de meeste IC's kunnen identificeren, zie de cijfertjes in de groene cirkeltjes:

• 1
  Twee stuks TP4058 van NanJing Top Power ASIC Corp. regelen het laden van de lithium-ion accu. Eén chip is in staat een laadstroom van 600 mA te leveren.
• 2
  Een SPX29302T5 van Sipex, dit is een 5 V ~ 3 A low-drop spanningsstabilisator.
• 3
  Een AMS1117 is een 3,3 V ~ 1 A low-drop spanningsstabilisator.
• 4
  Een TPS61040, dit is een step-up boost-converter die waarschijnlijk de spanning voor het display verzorgt.
• 5
  Helaas is de code op deze chip niet te ontcijferen.
• 6
  Dit is een F1C100S, een ARM9-processor van de allernieuwste generatie van Allwinner Tech. Het vreemde is dat deze processor volgens het datasheet bedoeld is als video- en audio-processor. 
• 7
  Een Cyclone IV van Altera, een FPGA of 'Field Programmable Gate Array'. Zo'n schakeling bestaan uit duizenden programmeerbare logische componenten. Deze kunnen geprogrammeerd worden als logische functies zoals AND, XOR enzovoorts.
• 8
  Twee ADC's van het type AD9288 die de twee analoge ingangssignalen bemonsteren. Iedere chip bevat twee identieke 8 bit brede ADC's met een maximale sampling frequentie van 100 MSa/s. Het is niet goed in te zien hoe met dergelijke chip's een real-time bemonsteringssnelheid van 1 GSa/s gehaald kan worden, zoals de fabrikant beweert. Als beide ADC's in één chip parallel hetzelfde signaal samplen met een in fase verschoven kloksignaal, dan is de sampling frequentie 200 MSa/s. Waarschijnlijk ligt de hardwarematige sampling snelheid dus veel lager en wordt via de software een oversampling-algoritme toegepast. Dat is niet uitzonderlijk, de meeste digitale oscilloscopen maken gebruik van dit soort truukjes om schitterende cijfers in de specificaties op te kunnen nemen. Maar noem het dan geen 'real-time'! 
• 9
  Dit is een 16 Mb flash-geheugen van het type W25Q16 van Winbond. Het is aannemelijk dat hierin de firmware van de oscilloscoop zit opgeslagen. Rechts naast deze chip zit een aantal pad's waar men ongetwijfeld een programmeer-connector kan aanbrengen.
• 10
  Twee stuks BU4317G-TR van Rohm Semiconductor. Dat zijn spanningsdetectors die waarschijnlijk een rol spelen in het detecteren van het spanningsniveau op de ingangen en via de firmware de 2 x 3 relais (de witte onderdelen) sturen in de ingangsverzwakkers.

De ADS1013D op de testbank

Gebruiksduur
Volgens de specificaties kunt u met een volle acculading vier uur werken. In de praktijk is dat zelfs veel meer. Wij hebben de accu geladen tot de groene LED ging branden. Nadien werd de lader losgekoppeld en de oscilloscoop continu in gebruik gehouden. Eerst na zes uur en veertig minuten hield de ADS1013D er opeens mee op.

Storingsinstraling
Omdat er weinig aan afscherming is gedaan waren wij benieuwd naar eventuele instraling van HF-stoorsignalen. Met beide ingangen open worden beide gevoeligheden op 50 mV/div ingesteld. Er worden twee kaarsrechte lijnen op het scherm geschreven zonder enige vorm van storingspulsen.


De bandbreedte
Volgens de specificaties bedraagt de analoge bandbreedte 2 x 100 MHz. In diverse reviews wordt deze specificatie aangevochten, zonder daar echter bewijzen voor te leveren. Dus hebben wij deze belangrijke specificatie getest door het signaal van onze Marconi TF2015 hoogfrequent sinusgenerator als bron te gebruiken. Deze levert een binnen ±1 dB constant signaal tot 100 MHz. Wij hebben een sinus van 10 MHz aan de oscilloscoop aangeboden en de positieve en negatieve toppen van het signaal op het scherm gemarkeerd met de twee horizontale cursors, groen weergegeven in de onderstaande figuren. Nadien hebben wij de frequentie van de TF2015 verhoogd tot 25 MHz, 50 MHz en 100 MHz. Uit de schermbeeld foto's ziet u hoe de amplitude van het signaal op het scherm vrij snel afneemt. Er is dus helemaal geen sprake van een bandbreedte van 100 MHz! Als de bandbreedte van een oscilloscoop wordt gedefinieerd als de frequentie waarbij de amplitude met 3 dB is gedaald, dan zal de reële bandbreedte van de ADS1013D ergens rond 20 MHz liggen.
Overigens valt wél op dat de sinussignalen erg fraai op het scherm worden weergegeven zonder veel last van de beruchte kwantiseringsartefacten. Ook het 100 MHz signaal is, hoewel zeer verzwakt, nog goed te interpreteren en mooi van vorm.

Een idee van de bandbreedte via de weergave van vier even grote sinussignalen.
(© 2020 Jos Verstraten)

Nauwkeurigheid van de frequentie metingen
Uit de bovenstaande foto kunt u, met enige moeite, ook aflezen hoe goed de ADS1013D de frequentie van het aangeboden signaal meet. Daar valt niets op aan te merken, zelfs de frequentie van het kleine 100 MHz signaal wordt weergegeven als 'Freq : 100MHz'. Op te merken valt wél dat de frequentie met slechts drie digits wordt weergegeven. De gespecificeerde nauwkeurigheid van ±0,01 % is dus geen reële waarde.

Nauwkeurigheid van de wisselspanning metingen
De ADS1013D is in staat de effectieve waarde van een wisselspanning te meten en wel met een gespecificeerde nauwkeurigheid van ±2,0 %. Wij hebben dit gecontroleerd door sinussignalen met een frequentie van 1 kHz en met nauwkeurig ingestelde effectieve waarde aan de ingang van de oscilloscoop aan te bieden. Via de 'AUTO SET' bepaalde het apparaat bij iedere meting zijn beste instellingen. De resultaten zijn samengevat in de onderstaande tabel. Het geteste exemplaar voldoet dus niet altijd aan de gespecificeerde nauwkeurigheid.
Het omschakelen van de signaalvorm van sinus naar blok of naar driehoek wijzigt weinig aan de effectieve waarde die de oscilloscoop weergeeft. Dat is dus uitstekend!

De nauwkeurigheid van de meting van wisselspanning.
(© 2020 Jos Verstraten)

Weergave van blokgolven
Om de weergave van pulsvormige spanningen te testen hebben wij een TTL-signaal met een frequentie van 5 MHz zowel op onze Hantek DSO5102P als op de ADS1013D gezet. U ziet de twee resultaten in de onderstaande figuur. Duidelijk blijkt dat de ADS1013D een veel slechtere stijgtijd heeft dan de DSO5102P.

De weergave van een 5 MHz TTL-signaal vergeleken. (© 2020 Jos Verstraten)

Bepalen van de stijgtijd
Wij geloven dan ook niets van de gespecificeerde stijgtijd van maximaal 3 ns. Om dat vermoeden te bevestigen hebben wij een heel snelle puls aan beide oscilloscopen aangeboden en de horizontale en verticale cursors gebruikt om de stijgtijd van de puls te meten. In het onderstaand oscillogram ziet u het resultaat bij de ADS1013D. De stijgtijd werd gemeten als ongeveer 21,2 ns. Ter vergelijking: dezelfde meting bij de DSO5102P gaf een waarde van ongeveer 3,9 ns!

Het meten van de stijgtijd van de oscilloscoop. (© 2020 Jos Verstraten)

Het triggeren op smalle pulsen
Een belangrijke eigenschap van een oscilloscoop is de mate waarin het apparaat in staat is op smalle naaldpulsen te triggeren. Om dit te testen hebben wij een zeer smalle puls gegenereerd met een frequentie van 100 kHz en een duty-cycle van slechts 1 %. In de onderstaande foto ziet u links het beeld op onze DSO5102P en rechts dezelfde puls op de ADS1013D. Deze oscilloscoop triggert dus uitstekend op dergelijke smalle pulsen! Het is wel zo dat de numerieke spanning- als frequentiemetingen het laten afweten.

De zeer stabiele triggering op een zeer smalle naaldpuls. (© 2020 Jos Verstraten)

Fast Fourier Transform
Alle digitale oscilloscopen, van de goedkoopste tot de duurste, hebben de mogelijkheid om een FFT-analyse op het ingangssignaal uit te voeren. De software gaat dan onderzoeken uit welke harmonische frequenties het ingangssignaal is samengesteld en hoe de onderlinge amplutude-verhoudingen tussen deze harmonischen zijn. De resultaten worden in een grafiek gezet. Bij alle goedkope oscilloscopen is deze functie volkomen onbruikbaar en de ADS1013D is geen uitzondering. In het onderstaande oscillogram hebben wij de FFT-analyse van een 1 kHz blokgolf op het scherm gezet. De paarse FFT-analyse is niet te verplaatsen over het scherm en is ook niet te vergroten of te verkleinen. Bovendien ontbreken schalen, zodat u niet weet wat u ziet. Kortom, een volledig onbruikbare functie met geen enkele praktische toepassing.

De volledig nutteloze FFT-analyse van de ADS1013D.
(© 2020 Jos Verstraten)

X-Y mode display
In deze modus moet u zich het scherm voorstellen als een assenstelsel met een verticale as en een horizontale as. Het eerste kanaal bestuurt de horizontale x-as, het tweede kanaal de verticale y-as. Zet u twee gelijkspanningen op beide ingangen, dan zal er één punt op het scherm verschijnen met de coördinaten x en y gegeven door de spanningen op beide ingangen.

Legt u aan beide ingangen sinusspanningen met dezelfde frequentie aan, dan worden er lijnen, cirkels en ellipsen op het scherm geschreven. De vorm van deze figuren hangt niet alleen af van de grootte van de sinusspanningen, maar ook van hun fase-relatie.

Legt u op beide ingangen sinusspanningen aan met verschillende frequenties, dan worden er allerlei ingewikkelde vormen op het scherm geschreven.

De vormen die op het scherm verschijnen worden 'Lissajous-figuren' genoemd naar Jules Antoine Lissajous (1822-1880). Hij verkreeg deze figuren door licht achtereenvolgens te laten reflecteren door twee spiegels die bevestigd waren aan twee stemvorken die haaks op elkaar stonden. 

De ADS1013D werkt ook in deze modus uitstekend, zoals het onderstaande oscillogram bewijst. De ellips bewijst dat de twee signalen dezelfde frequentie hebben, in dit voorbeeld 1,230 kHz.

Schrijven van Lissajous-figuren in de X-Y modus. (© 2020 Jos Verstraten)

Ons oordeel over de ADS1013D

Het is duidelijk dat het apparaat een deel van de specificaties niet waar maakt. De gemeten of beredeneerde waarden van de bandbreedte, de stijgtijd en de bemonsteringssnelheid zijn heel wat slechter dan gespecificeerd. De waarden van de gevoeligheid (50 mV/div) en de tijdbasis (10 ns/div) zijn in feite te hoog en te laag voor een universele oscilloscoop die voor alle meetklussen in het lab inzetbaar moet zijn.

Maar, heeft een hobby elektronicus een bandbreedte van 100 MHz en een stijgtijd van 3 ns nodig? Nee, absoluut niet! Voor de elektronica hobbyist die niet bereid is een paar honderd euro uit te geven aan een volwaardige bench top oscilloscoop is de ADS1013D een uitstekend bruikbaar alternatief waar hij of zij bij 95 % van de meetklussen uitstekend mee uit de voeten kan. Ook de servicetechnicus die niet wil slepen met een groot en duur bench top apparaat zal de kleine afmetingen, de lage prijs en de accuvoeding van deze handige oscilloscoop weten te waarderen.


(Amazon sponsor advertentie)
Koop uw oscilloscoop bij Amazon