На сайте компании "ПРИСТ" появился перевод статьи из журнала EDN посвященной сравнительным тестам осциллографов LeCroy WM8600A и Tektronix TDS6604.

По результатам тестов объявляется безоговорочная победа LeCroy c разгромным счетом.

Естественно, как инженера, нас очень порадовала возможность ознакомиться с результатами испытаний проведенными "на одном столе"  независимым журналом. Поскольку компании производителей никогда не приводят таких результатов.

Так почему же специалисты Tektronix отказались от участия в испытаниях?

 Поскольку с момента выхода этой статьи прошло более полутора лет, (испытания проводились в конце октября - начале ноября 2002 года), доподлинно этого выяснить не удалось. Основная версия сводилась к тому, что по договоренности с редакцией испытания должны были начаться только после того, как стороны получат возможность и необходимое время для изучения осциллографов, участвующих в испытаниях. Тут необходимо пояснить, что TDS6604 был анонсирован существенно раньше, чем WM8600A, поэтому специалисты LeCroy имели возможность изучать TDS6604 достаточно длительное время. Обещание, данное специалистам Tektronix предоставить время на изучение WM8600A выполнено не было, что и послужило причиной отказа от участия в испытаниях. Таким образом, тестирование проводилось специалистами LeCroy и техническим редактором EDN.

К сожалению, мы имели возможность сравнить эти приборы "на одном столе"  лишь очень короткое время - всего несколько часов, однако это дало возможность понять особенности обоих приборов.

А теперь вернемся непосредственно к результатам тестов, причем по причине отсутствия возможности проведения нового сравнения "на одном столе" , для анализа будет использоваться только фактический материал, полученный в результате испытаний.

 Первое, на что хотелось бы обратить внимание - это странность критерия сравнения осциллографов. Основное назначение осциллографа - воспроизведение на экране формы электрического сигнала с наименьшими искажениями. Однако ни один из приведенных тестов не позволяет оценить именно искажения. По-видимому, испытателей это интересует в последнюю очередь. Так же отсутствуют тесты позволяющие сравнить динамические характеристики приборов. В качестве же критерия выбрано сравнение количество запусков за определенное время (для TDS6604) и количество временных измерений за тот же промежуток времени (для WM8600A). А как связаны эти величины? Если для TDS6604 это вроде бы понятно, то для WM8600A с технологией X-Stream, позволяющей по заверениям производителя повысить именно скорость измерений, такая связь непонятна. Причем, у WM8600A скорость выполнения амплитудных измерений существенно ниже скорости выполнения временных измерений (например, на рис.17 скорости различаются на два порядка). Более того, тысячу раз проведенные неправильные измерения не сделают их правильными. Похоже, что апельсины сравниваются с яблоками.

Теперь о натяжках, искажениях, недоговоренностях и т.п.

Первая же картинка:

и комментарии вызвали удивление. Почему-то у TDS6604 включены измерения и курсорный режим, а у WM8600A нет. Дальше - больше скорость развертки у WM8600A - 50 пс/дел при этом ширина пересечения составляет 4 деления или 4*50/5=40 пс , а автор бодро утверждает, что всего 25 пс! На экране никаких результатов измерений нет. Далее, витиеватые фразы по поводу интерполяции служат поводом для переключения WM8600A в режим быстрого сбора информации фрагментами по 100 точек, при этом TDS6604 в аналогичный режим FastFrame не переключают. Желание скрыть тот факт, что интерполяция вида sin(x)/x у TDS6604 реализована програмно-аппаратно и работает существенно быстрее и качественнее, чем программная реализация той же интерполяции у WM8600A, конечно похвальна, но почему так грубо? Или автор считает, что никто не видел WM8600A <живьем>?

Хотя качество построенной TDS6604 глазковой диаграммы довольно неплохое. Дальнейшие иллюстрации, на которых специалисты LeCroy желали продемонстрировать широчайшие возможности своего прибора показывают, что качество построенных глазковых диаграмм далеко не идеально, что, в общем-то, согласуется с результатами тестов http://www.wavecrest.com/technical/appnotes/2001440A_oscilloscope.pdf , где WM8600A показал наихудшее качество построенных диаграмм, показывая склонность к излишнему дребезгу (об этом ниже). При этом авторы этих тестов, в отличие от авторов рассматриваемых тестов дают не только изображение исходных сигналов на экранах осциллографов, но и вид исходных сигналов.

Следующий тест - воспроизведение скоростных фронтов. Однако, если уважаемый читатель думает, что для такого теста достаточно хорошего высокочастотного генератора, например Agilent 8133, генерирующего импульсы с хорошими фронтами, плоской вершиной и хорошего кабеля, он ошибется. Кроме этого необходимо еще интригующе названное <симметрирующее> устройство компании "Picosecond Pulse Labs>" (описание http://www.picosecond.com/objects/5320B%20SPEC-4040028.pdf , время нарастания 31 пс, диапазон рабочих частот 5кГц-11ГГц), которое на самом деле является импульсным сплиттером. После использования этого устройства, получаем два сигнала в прямой и обратной фазе, естественно с искажениями, затем подаем сигнал с прямой фазой на канал 2, а с обратной - на канал 3. После вычитания канала 3 из канала 2 по определению получаем искаженный (за счет сплиттера) сигнал, который и отображается обоими осциллографами.

Сколько же возни. Кстати, о параметрах входного сигнала и его форме опять ни слова.

Таким образом, что измеряем непонятно, что должны получить - непонятно, зачем используем такую методику - на первый взгляд непонятно. Но только на первый взгляд.

Эксперименты проведенные с прибором, позволяет утверждать, что WM8600A полосу пропускания аналоговой части в районе 4 ГГц , а расширение рабочей полосы частот достигается за счет ВЧ коррекции с помощью цифрового ВЧ фильтра с конечной импульсной характеристикой, реализованном на DSP. (см. http://www.tektronix.com/Measurement/scopes/center_stage/analogbwv8brief.pdf)

Прошу заметить, что это статья с официального сайта Tektronix. Это означает, что компания готова нести ответственность за приведенные материалы. - прим. автора). Именно ВЧ коррекция обуславливает склонность осциллографа к дребезгу на высоких частотах. И именно этот факт заставляет испытателей использовать такую схему подключения к генератору, для уменьшения внутренних шумов, которые будут неизбежно усилены цепями ВЧ коррекции. Именно поэтому, упор делается на скорость измерений, нестандартные сигналы и именно этим вызвано отсутствие информации об амплитудно-временных характеристиках входных сигналов.

При внимательном изучении иллюстраций помещенных в тексте статьи оказывается, что все они показывают работу приборов либо на разных сигналах, либо в разных режимах, либо при разных установках приборов. Сравнивать НЕЧЕГО!

Начнем с рис.10. Осциллограф работает в следующем режиме:

Режим оцифровки - ЭВ (эквивалентное время).частота дискретизации 200 ГГц (в ЭВ)

Скорость развертки - 2.00 нс/дел (в ЭВ)

Чувствительность - 100 мВ/дел

Амплитуда сигнала отображенного на экране - примерно 500 мВ

Следующий рисунок в переводе испорчен, поэтому рассмотрим сигнал на иллюстрации в оригинале.

Режим оцифровки - РВ (реальное время), частота дискретизации 20.0 ГГц (в РВ)

Режим синхронизации - AUTO

Скорость развертки - 1.00 нс/дел (в РВ)

Чувствительность - 200 мВ/дел

Амплитуда сигнала отображенного на экране - примерно 500 мВ

Я даже не буду касаться ошибки в измерениях, обнаруженных в ходе испытаний, надеюсь, ее устранили и последующих рассуждений - не об этом речь. Непонятно только откуда испытателями взято упоминание о чувствительности 30 мВ/дел. И прошу заметить - об измерении амплитудных параметров - НИ НАМЕКА!

Первая же картинка, полученная с экрана TDS6604 при воспроизведении скоростного фронта , иллюстрирует, по мнению испытателей, дрейф системы синхронизации. Включением усреднения привели картинку в порядок и констатировали потерю значительной части полосы пропускания, что абсолютно правильно. Но:

В правой нижней части экрана - измеренное значение амплитуды сигнала М1 - 81.1 мВ, то есть прибор работает с чувствительностью 10мВ/дел (что подтверждается рис.13 и 14). Примерно то же самое мы видим на рис.13 - 82,7 мВ. Почему же TDS6604 заставили работать с такой высокой чувствительности (в 10-20 раз выше, чем на иллюстрациях WM8600А)? Да только для того, что бы выдать влияние шумов за нестабильность работы системы развертки. Действительно, если посмотреть на уровни шумов на горизонтальных участках на иллюстрациях 12,13,14, то окажется, что его размах никак не меньше 200 мкВ, а что еще можно ожидать при такой схеме подачи сигнала. Поэтому зазубрины на фронте это всего-навсего эффект отображения наклонных участков зашумленной кривой Желающие это проверить, могут увеличить рисунок, провести среднюю линию, и увидеть, что размах отклонений будет не более уровня шумов.

Прошу обратить внимание на тот факт, что аналогичные иллюстрации для WM8600А отсутствуют. Тем не менее, запомним для рис 12,13.

Режим оцифровки - ЭВ (эквивалентное время), частота дискретизации 500 ГГц (в ЭВ)

Скорость развертки - 100 пс/дел (в ЭВ)

Чувствительность - 10 мВ/дел

Амплитуда сигнала отображенного на экране - примерно 80 мВ,

а для рис.14

Режим оцифровки - РВ частота дискретизации 20.0 ГГц

Скорость развертки - 2.5 нс/дел

Чувствительность - 10 мВ/дел

Амплитуда сигнала отображенного на экране - примерно 80 мВ

Далее рис. 15 и рис. 16. Наконец то, амплитуда сигналов на рис. 15 и рис.16 совпадает примерно 250 мВ. Только почему-то сигнал на TDS6604 оказывается более зашумленным. Интересно почему? Если посмотреть на режим оцифровки, все становится ясным. TDS6604 работает в реальном времени, а WM8600A в эквивалентном. Комментарии нужны?

Нет ни одной иллюстрации, на которых осциллографы работают в одном режиме и с одинаковым входным воздействием.

И последнее лукавство авторов - в сравнительной таблице указана <производительность> в режиме "Single Shot" (однократный запуск), однако НИ ОДНОЙ картинки в таком режиме запуска НЕТ, Более того, могу утверждать, что режим однократного запуска умышленно проигнорирован авторами статьи, поэтому на ВСЕХ приведенных иллюстрациях приборы работают в режиме автоматического запуска.

Последующий тест проведенный на синусе в 5.2 ГГц не менее <красноречив>, чем все предыдущие. Заметьте, что TDS6604 показывает "Low Resolution".

В этот раз информация о частоте сигнала есть. Приборы работают вроде бы в одинаковом режиме. А где же информация об амплитуде?

Получив невнятные картинки (на обоих осциллографах) и результаты временных измерений авторы с увлечением рассуждают о том, сколько же измерений сделали приборы и как бы их соотнести с длиной записи. Попутно замечая погрешность измерения частоты, которую допустил TDS6604. В целых 0.038%! При этом расхождение в измерении амплитуд TDS6604 и WM8600A при измерении значений пик-пик более 12%, а при измерении среднеквадратичного значения - более 29.9%. Для того, что ба определить истину, нужно было всего то указать амплитуду входного сигнала. Далее, согласно рис. 17 чувствительность составляет 66 мВ/дел. На экране ясно видно, что девиация амплитуды составляет от 4.5 до 7 клеток (или от 4.5*66=297 мВ до 7*66=462 мВ.), однако измеренные значения - min 458 мВ, а мах - 481 мВ, то есть результаты автоматических измерений значительно отличаются от того, что прибор отображает.

Вероятно, как частотомер WM8600A работает лучше, однако рубидиевый частотомер стоит значительно дешевле. Зачем я об этом упомянул? Смотрите в выводах.

Более того, было бы очень интересно посмотреть тот же синус при более высоких скоростях развертки. Развернув его хотя бы до полутора периодов на экран. И после этого попробовать замерить амплитуду полученной пилы (основная интерполяция применяемая в WM8600A - линейная) или посмотреть быстродействие прибора при включении опциональной программной аппроксимации вида sin(x)|/x. Но не захотели авторы этого, не захотели.

По поводу теста с БПФ не могу сказать ничего, за исключением того, что амплитуда на входе TDS6604 - примерно 500 мВ, а на входе WM8600A- 1500 мВ. При этом второй курсор на картинке WM8600Aстоит в произвольном месте. Зачем-то авторам понадобилось убеждать читателя в том, что снимки сделаны в разное время и в разных местах, хотя на экранах одна и та же дата. Откуда взялись приведенные временные оценки и зачем они приведены. На мой взгляд, и то и другое время исчезающее мало для оператора.

И где же данные амплитудных измерений?

Следующий тест демонстрирует то же самое. Много окон, много функций (зачем) и непонятные результаты. Зачем на TDS6604 включен 4-й канал? Сигнал же на него не подается. Почему сигналы не развели по амплитуде? Почему так расходятся результаты амплитудных измерений?

Последние тесты по измерению джиттера построены по схеме - "я его слепила из того что было". Все вперемешку. А результат - чего это мы намерили? И опять - речь идет об измерениях временных параметров. И при чем здесь TDS7404? Все как в старой были о дипломном проекте: "а шпонку выбираем деревянную волокнами поперек, потому что читать этого все равно никто не будет".

Выводы.

К большому сожалению, мое первоначальное мнение по поводу объективности сравнения осциллографов двух компаний, оказалось, мягко говоря, слишком оптимистичным.

По мнению участника теста - технического редактора EDN между появлением TDS6604 и WM8600A прошло около года (стр.3, средняя колонка, внизу). Таким образов, весь этот год TDS6604 оставался ЕДИНСТВЕННЫМ в мире осциллографом с полосой пропускания 6 ГГц, со всеми своими достоинствами и недостатками. Однако, год при современных темпах развития электроники - это очень большой срок. Естественно, что за это время разработчики получили в свое распоряжение новые компоненты и технологии, тем не менее, этот прибор был и оставался до недавнего времени (до выхода серии TDS6000В) великолепным ОСЦИЛЛОГРАФОМ, именно ОСЦИЛЛОГРАФОМ.

Попробую объяснить, почему я выделил слово ОСЦИЛЛОГРАФ. По определению, как отмечалось выше, осциллограф предназначен для правильного отображения формы электрического сигнала.

Из этого вытекают основные требования к осциллографам, важнейшими из которых являются рабочая полоса частот аналоговой части (входного усилителя/усилителей), и применительно к цифровым осциллографам, частота/разрядность дискретизации. При этом АЧХ должна быть как можно более гладкой, а ФЧХ монотонной в рабочей полосе частот.

О том, что выполнение этих требований является очень непростой задачей, особенно на частотах выше 3 ГГц, говорит то, что только Tektronix имеет до настоящего времени осциллографы с типовой аналоговой полосой пропускания 7.5 ГГц и гарантированной 7 ГГц. Ближайшие же конкуренты добиваются полосы пропускания по уровню - 3дБ более простыми средствами, а именно применением корректирующих ВЧ фильтров, построенных на базе современных быстродействующих DSP. Причем в качестве корректирующих фильтров применяются фильтры с конечной импульсной характеристикой (физически реализуемые фильтры), которые вносят как амплитудные, так и фазовые искажения. При этом, очевидно, ни о гладкой АЧХ, ни о монотонной ФЧХ говорить не приходится.

Что же остается, в этой ситуации делать? В первую очередь попытаться заменить сравнения осциллографов по основным параметрам, на сравнение по второстепенным.

Яркий тому пример - рассматриваемая статья, весь упор в которой, сделан на сравнение вторичных параметров, при этом ни разу не приведены примеры позволяющие сравнить осциллографы по основным параметрам, а при ПОЛНОМ отсутствии информации об амплитудных, а за частую временных параметрах входных сигналов, внимание читателя акцентируется не на точности измерений, а на скорости их выполнения. При этом делаются попытки выдать скорость выполнения измерений за скорость захвата входных сигналов.

Зачастую сравнение ОСЦИЛЛОГАФОВ ведется по еще более занятным параметрам - занимаемой на столе площади, наличию портов ввода/вывода на передней панели и, наконец, по цвету и размеру кнопок.

Итак, о чем говорят результаты испытаний? Какие приборы авторы на самом деле сравнивали - ПК, частотомеры или коммуникационные анализаторы? Это решать читателю.

Теперь последний вопрос и комментарии.

Зачем понадобилось отыскивать и публиковать результаты странных тестов проведенных более полутора лет назад? По всей видимости, компании опубликовавшей на своем сайте перевод статьи, а EDN позарез нужны материалы представляющими продукцию LeCroy в лучшем свете. Вообще-то в цивилизованном мире публикация таких материалов напрямую связывается с недобросовестной конкуренцией. Компания LeCroy с учетом событий 2002 года и не стала размещать результаты этих испытаний на своем основном сайте. Я нашел упоминания о них (не надо смеяться) на японском зеркале LeCroy c выводами, но без иллюстраций.

(http://www.lecroy.com/japan/pdf/mag/EDN_handson.pdf).. Больше я не нашел упоминаний об этих испытаниях. Зато их опубликовали на своих сайтах сразу две российских компании. Кроме первоисточника - http://www.elvira.ru/_files/LeCroy_TDS6604.pdf

На том же сайте размещено множество материалов посвященных продукции Lecroy и других производителей. Все они поражают своей пафосностью. Для примера приведу несколько цитат из статей (http://prist.ru/info.php/articles/lecroy_svch.htm)

<Во всех новых разработках компании LeСroy для обработки входного сигнала применена революционная технология X-Stream, позволяющая в десятки и сотни раз быстрее обрабатывать входной сигнал, чем у аналогичных моделей конкурентов. А при исследовании СВЧ сигнала с помощью ЦЗО, обладающих, как известно рядом недостатков, остро встает проблема увеличения скорости захвата осциллограмм и уменьшении времени обработки входного сигнала при выводе на дисплей. Технология X-Stream  позволяет решить эту техническую проблему.> (Каким интересно способом и до какого уровня X-Stream позволяет увеличить скорость захвата осциллограмм (???). Ответа в этих статьях читатель не найдет. - прим. автора).

<Программно-аппаратная реализация собственных уникальных технологий позволили обеспечить непревзойденную другими производителями скорость преобразования входного сигнала, выведения и продвижения цифрового потока данных (т.е. X-Stream)  после работы АЦП, а также синхронную и взаимоувязанную работу памяти DRAM и центрального  процессора (фактически ПЭВМ) посредством использования шины PCI и 1 гигабитного Ethernet. Такое ускорение продвижения данных в конечном итоге формирующих на экране ЦЗО исследуемый сигнал в реальном формате времени, в том числе при наблюдении длительных (распределенных по времени) сигналов, позволяет задействовать значительные объемы памяти  для обеспечения всестороннего и полного их анализа.> (Чего здесь только не намешано. По поводу технологий читатель может посмотреть финансовый отчет LeCroy за 2003 год http://www.lecroy.com/Corporate/AnnualReports/PDF/LCRY_AR-FY03.pdf . Стр 19 4 абзац и ниже. - прим. автора)

И так далее и тому подобное. Можно назвать осциллограф лучшим в своем классе, не указывая класса, можно заявить об увеличении скорости захвата <осциллограмм> (Waveform capture rate) не указывая конкретных значений, можно конечно назвать <неоспоримым преимуществом> объем памяти в 24М, когда у конкурентов он уже 32 М,

можно расписать <уникальные> технологии не показывая, что они дают потребителю, можно указать какой-нибудь внутренний параметр прибора - например, время заполнения памяти, умолчав о том, что оно мало влияет на длительность рабочего цикла осциллографа (все равно этого не проверишь), можно, в конце концов, перевести и разместить на сайте результаты сомнительных тестов, предприняв отчаянную попытку <..вооружить читателя полезной информацией по осознанному и компетентному выбору такого рода средства измерений (По видимому в пользу LeCroy. - прим. автора). Однако, все это не может оказать сильного влияния на выбор квалифицированного потребителя, которому нужен реально работающий ОСЦИЛЛОГРАФ с реальными, а не объявленными высокими техническими характеристиками. Об этом красноречиво говорят цифры, приведенные в том же годовом отчете LeCroy.

(подготовлено по материалам сайта http://www.master-tool.ru)