|
Met zijn prijs van ongeveer € 25,00, zijn analoge bandbreedte van 200 kHz, zijn gevoeligheid van 5 mV/div en zijn tijdbasis tot 10 µs/div is de DSO150 een leuk scoopje voor iedereen die begint te knutselen met eenvoudige laagfrequent elektronische schakelingetjes, zoals experimenten met de 555 timer.
|
Kennismaking met de DSO150
De presentatie van de DSO150
De DSO150 is leverbaar als bouwpakket en als kant-en-klaar apparaat. Het prijsverschil bedraagt ongeveer € 8,00. Wij bestelden het kant-en-klare apparaat bij een Chinese leverancier voor € 25,88 en hoewel dit bedrag boven de magische grens van € 22,00 ligt, was de Nederlandse douane zo lief om het pakket te laten passeren zonder invoerrechten en BTW te innen. De DSO150 wordt geleverd in een stevig kartonnen doosje dat de inhoud voldoende beschermd tegen alle onheil dat een pakket dat reist van China naar Nederland kan overkomen. In het doosje de oscilloscoop zélf, een 80 cm lange kabel van BNC naar 2 x 4 mm banaan en een korte Engelstalige handleiding.
 |
| De leveringsomvang van de klant-en-klare DSO150. (© 2018 Jos Verstraten) |
De oscilloscoop zit in een kunststof kastje van 10,0 cm x 7,5 cm x 2,2 cm, weegt slechts 84 gram en is dus gemakkelijk in de hand te houden. De bovenzijde wordt gedomineerd door het scherm van 5,1 cm x 4,0 cm. Daaronder staan drukknopjes waarmee u de drie voornaamste functies gevoeligheid, tijdbasis en trigger kunt selecteren. Daaronder een draai-encoder met drukschakelaar, waarmee u de geselecteerde functie numeriek kunt instellen. Aan de voorzijde staat een schuifschakelaartje voor het in- of uitschakelen van de scope en een standaard 5,5 mm / 2,1 mm voedingsconnector. De bedoeling is dat u hier een netstekkervoeding aansluit die een gestabiliseerde gelijkspanning van 9,0 V kan leveren. De voedingsspanning is nogal kritisch en mag niet lager zijn dan 8,0 V en absoluut niet hoger dan 10,0 V. Op de achterzijde treft u de BNC-connector aan voor het ingangssignaal, de AC/DC/GND-selector en een contactlipje waar de gebruikelijke rechthoekspanning staat voor het capacitief compenseren van 1/10 meetprobes.
 |
| De bedieningselementen van de DSO150. (© 2018 Jos Verstraten) |
De elektronica van iedere DSO (digitale sampling oscilloscoop) bevat twee grote blokken:
- Een analoog blok dat verantwoordelijk is voor het versterken of verzwakken van het ingangssignaal en de AC- of DC-koppeling van dit signaal regelt.
- Een digitaal blok dat het bewerkte analoog signaal omzet in een grote reeks digitale monsters en deze monsters zichtbaar maakt op het display. Dit blok bevat verder de microprocessor die alles regelt en de bedieningsorganen.
Als u de bouwpakket versie van de DSO150 koopt moet u alleen de analoge print bestukken. De digitale print, vol met SMD-componenten, wordt volledig gemonteerd en getest geleverd.
 |
| De plaats van de twee printen in de behuizing. (© 2018 Jos Verstraten) |
Het digitale deel van het schema is niet erg interessant. De finesses van het ontwerp zitten immers eerder in de software dan in de hardware. Het enige dat hierover te melden valt is dat gebruik wordt gemaakt van een STM32F103C8 microcontroller. Interessanter is het analoge deel van de elektronica dat in onderstaande figuur is voorgesteld.
Allereerst de voeding. Vorige versies van de DSO150 waren nogal onstabiel vanwege het gemis van goede stabilisatie van de interne voedingsspanningen. In de nieuwe versie is dat euvel verholpen. Uit de externe voedingsspanning van 9,0 V worden door middel van een ICL7600, een 78L05 en een 79L05 twee stabiele voedingsspanningen van +5 V en -5 V gegenereerd voor het voeden van de analoge schakelingen.
Het te meten ingangssignaal wordt aangeboden aan twee parallel geschakelde buffers rond twee stuks TL085 op-amp's. Deze hebben in de ingang capacitief gecompenseerde verzwakkers, respectievelijk R1/R2 en R3/R4. De uitgangen van deze buffers gaan naar een 74HC4053 analoge schakelaar. Welke buffer wordt geselecteerd wordt bepaald door het processorsignaal SENSEL3. Nadien volgt een simpele niet-inverterende versterker rond een derde TL084. De uitgang van deze op-amp wordt afgesloten met een zeer laagohmige resistieve spanningsdeler R7 tot en met R12. De knooppunten van deze deler gaan naar de analoge ingangen van een tweede analoge schakelaar, deze keer van het type 74HC4051. Dat is een achtkanaals analoge multiplexer. De processorsignalen SENSEL0, SENSEL1 en SENSEL2 bepalen welk knooppunt van de weerstandsdeler verder wordt verwerkt. Tot slot wordt het verzwakte ingangssignaal aan een eindversterkertje aangeboden rond een vierde TL084. Hier wordt het te digitaliseren signaal op een gelijkspanning gesuperponeerd, zodat een signaalniveau van 0 V overeenkomt met een spanning van +1 V.
 |
| Het schema van de analoge signaalverwerking. (© JYE Tech) |
- Aantal kanalen: 1
- Analoge bandbreedte: DC - 200 kHz
- Gevoeligheid: 5 mV/div - 20 V/div in 1-2-5 stappen
- Nauwkeurigheid gevoeligheid: 5 %
- Ingangsimpedantie: 1 MΩ
- Maximale ingangsspanning: 100 Vtop-tot-top
- Koppeling: DC, AC, GND
- Resolutie omzetting: 12 bit
- Real-time sampling rate: 1 Ms/s max.
- Tijdbasis: 10 μs/div - 500 s/div in 1-2-5 stappen
- Geheugenomvang: 1.024 samples
- Trigger modi: Auto, Normal, Single
- Trigger type: stijgende/dalende flank
- Trigger positie: in de helft van het geheugen
- Beeldscherm type: 2,4 inch kleur TFT-LCD
- Beeldscherm resolutie: 320 x 240 pixels
- Voedingsspanning: 9,0 Vdc
- Voedingsstroom: 120 mA typisch
- Afmetingen: 115 mm x 75 mm x 22 mm
- Gewicht: 100 gram
Het werken met de DSO150
De bediening van de scope
De bediening is uiterst gebruikersvriendelijk. Druk één keer op een van de drukknoppen V/DIV, SEC/DIV of TRIGGER en u kunt met de draaiknop de waarde van de betreffende optie instellen. Druk een tweede keer op de knop en u kunt met de draaiknop de schermpositie van de bij de betreffende optie horende grootheid instellen. Een voorbeeld. Stel dat u de ingangsgevoeligheid moet instellen op 2 V/div. Druk op de knop V/DIV. U ziet een blauw rechthoekje verschijnen rond de gevoeligheidsindicatie op het scherm. Verdraai de draaiknop tot de schermindicatie op 2 V/div staat. Druk een tweede keer op de knop V/DIV. U kunt nu met de draaiknop de nullijn over de volledige hoogte van het scherm instellen.
Op dezelfde manier kunt u de tijdbasis en de horizontale positie of de trigger en het triggerlevel instellen.
Numerieke meetwaarden op het scherm
Druk minstens drie seconden op de OK-knop. U ziet een heleboel numerieke gegevens van het gemeten signaal op het scherm verschijnen, zoals de frequentie, de periode, de effectieve waarde en de duty-cycle van het signaal. Door weer op de OK-knop te drukken verdwijnen deze gegevens.
 |
| De numerieke gegevens van het signaal op het scherm. (© 2018 Jos Verstraten) |
Druk kort op de grote draaiknop. U kunt nu de horizontale en verticale beeldposities en het triggerniveau snel instellen door twee keer op een van de betreffende knoppen te drukken.
Centreren van het beeld
Druk meer dan drie seconden op de knoppen SEC/DIV, V/DIV of TRIGGER. De beeldpositie en het triggerlevel worden weer ingesteld op de centrale waarden.
Beeldscherm bewaren en weergeven
Druk de knoppen ADJ en SEC/DIV samen in. Het momentane beeldscherm wordt in het interne geheugen opgeslagen. Druk op een later moment de knoppen ADJ en TRIGGER samen in. Het opgeslagen beeldscherm wordt weergegeven. Druk even op de knop OK om terug te gaan naar de weergave van het momentane signaal.
De DSO150 op de testbank
Een blokgolf van 1 kHz
Het apparaatje heeft een analoge bandbreedte van 200 kHz en een goede weergave van een 1 kHz blokgolf mag dan geen probleem zijn. Dat is het ook niet, zie onderstaande opname. Wat wél opvalt is dat de DSO150 een kleine trigger-jitter heeft. Het beeld trilt een beetje heen en weer, wat voor de beoordeling van het beeld evenwel simpel is op te lossen door even op de OK-knop te drukken. Het apparaat schakelt dan over op de HOLD-modus, hetgeen betekent dat het laatst weergegeven beeld op het scherm bevroren wordt en dus stabiel blijft staan. In die modus kunt u het beeld goed bekijken. Wat verder opvalt is dat er erg weinig digitaliserings-artefacten zijn te zien in het beeld.
 |
| De weergave van een blokgolf van 1 kHz. (© 2018 Jos Verstraten) |
Natuurlijk waren wij nieuwsgierig hoe de DSO150 het er van afbrengt bij blokgolven van hogere frequenties. In onderstaande figuur hebben wij de resultaten bij 10 kHz, 50 kHz en 100 kHz samengevat. Een apparaat dat een analoge bandbreedte van 200 kHz heeft zou een blokgolf van 10 kHz nog goed moeten weergeven. Dat de DSO150 niet helemaal voor deze test slaagt zal, na het bestuderen van het linker oscillogram, duidelijk zijn!
 |
| De weergave van blokgolven van 10 kHz, 50 kHz en 100 kHz. (© 2018 Jos Verstraten) |
Het niet fraai weergeven van een blokgolf van 10 kHz heeft waarschijnlijk alles te maken met de stijgtijd van de scoop. Dat probleem begint al in de analoge signaalverwerking. De toegepaste op-amp's van het type TL084 hebben een gegarandeerde slew-rate van slechts 8 V/μs. Het analoge signaal doorloopt drie van deze op-amp's alvorens het terecht komt bij de analoog naar digitaal omzetter. Het gevolg is dat u niet veel goeds kunt verwachten van de stijgtijd die de DS0150 kan halen. In onderstaande figuur hebben wij een gegarandeerd steile smalle puls gemeten en de schermweergave op de DSO150 vergeleken met deze op een semi-professionele 100 MHz scope. Hieruit blijkt dat de stijgtijd van de DSO150 ongeveer gelijk is aan 0,5 μs/V.
 |
| Vergelijking van de stijgtijd van de DSO150 (rechts) met deze van de DSO5102P (links). (© 2018 Jos Verstraten) |
Digitale scopes zijn berucht vanwege hun digitale ruis, waardoor kleine signalen vaak verdrinken in deze zogenoemde kwantiseringsruis. Wat dat betreft doet de DSO150 het uitstekend. Onderstaand oscillogram geeft de weergave van een sinusvormige 1 kHz signaal met een effectieve waarde van slechts 10 mV. Zoals blijkt is er nauwelijks iets te zien van kwantiseringsruis op de curve.
 |
| Weergave van een sinussignaal van 10 mV in de hoogste gevoeligheid van de DSO150. (© 2018 Jos Verstraten) |
Aanvullingen op onze test door een lezer
Wij ontvingen van een lezer van dit blog de onderstaande nuttige aanvullingen op onze test van de DSO150:
- De testsignaal-uitgang stoort op de ingang als hij op 3,3 V staat, zichtbaar op de 5 mV/div stand, zeker als u uw vinger tegen de testsignaal-uitgang houdt.
- Er is een probleempje met het meten van hogere ingangsspanningen. Omdat de twee TL084's voor de gevoelige en de minder gevoelige stand parallel staan, wordt de gevoelige overstuurd. Bij negatieve ingangsspanningen zakt daardoor in totale ingangsimpedantie merkbaar. Dat wordt duidelijk zichtbaar bij het gebruik van een x10 probe bij spanningen kleiner dan -50 V. Bij het meten van een sinus van 200 V (via een trafo!) verschijnt een aan de onderkant sterk vervormde sinus op het scherm. Dit heeft JYETech grotendeels opgelost bij een volgend model, de tweekanaals versie WAVE2. In de jyetech forums zijn ook andere oplossingen ervoor bedacht. In de onderstaande foto ziet u deze vervorming. De vervorming bij de positieve top van het signaal heeft niets te maken met de DSO150. Zo ziet de geleverde netspanning er uit bij deze lezer.
 |
| Weergave van een sinussignaal van 200 V met een DSO150. (© Mat Nieuwenhoven) |
Conclusie
JYE Tech is er goed in geslaagd een bruikbaar laagfrequent scoopje voor een bijzonder lage prijs op de markt te brengen. Wat ons verraste was de uitzonderlijk fraaie weergave van kleine sinusvormige signalen. Dat maakt de DSO150 zeer geschikt voor signaalonderzoek in audio-apparatuur zoals mengversterkers en analoge eindversterkers. Het enige minpunt dat wij konden ontdekken is de lichte trigger-jitter die er voor zorgt dat er alleen een stabiel, fotografeerbaar beeld op het scherm verschijnt in de HOLD-modus.
Beginnerskit voor Arduino
_550-400.jpg)