Обзор двухканального осциллографа Fnirsi-1013D с 7-дюймовым сенсорным экраном: сеанс магии с разоблачением

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com (подробнее »)
| Обзор | Инструменты

В обзоре будет рассмотрен крайне интересный двухканальный осциллограф Fnirsi-1013D (aka ADS1013D). Это — новая модель, вышедшая в этом году (2020).

Интересен он во многих отношениях: и большим 7-дюймовым экраном, и автономным питанием, и очень привлекательными для своей цены параметрами.

Но, разумеется, будут сделаны и критические замечания, в том числе и весьма «увесистые». Сеанс магии с разоблачением тоже будет. :)

/изображение с официального сайта производителя/

Купить этот прибор можно на Алиэкспресс как в официальном магазине Fnirsi, так и у других продавцов (где дешевле, товар одинаковый).

Цена на дату обзора — около $120 — $138 (на распродаже 11.11 — на несколько долларов дешевле). Для осциллографов такая цена — это, в сущности «бюджетный» уровень, что не очень сильно превышает цену бюджетных смартфонов с их условной границей в 100 долларов.

Начнём, как обычно, с официальных технических параметров.

Технические характеристики планшетного осциллографа Fnirsi-1013D (aka ADS1013D)

/увеличение по клику/

Итого: частота семплирования в 1 ГГц и полоса в 100 МГц в двухканальном осциллографе по цене не сильно выше 100 долларов! Просто магия какая-то!

Вот её разоблачением дальше и придётся заняться.

Не всё окажется плохо, и осциллограф можно будет применить для каких-то задач, которые и будут определены по ходу обзора.

Небольшие дополнительные комментарии к таблице с техническими характеристиками.

1. Предельная чувствительность в 500 Вольт/дел. возможна при применении щупа x100. Собственные пределы чувствительности осциллографа составляют 50 мВ — 5 В.

2. Сохранённые скриншоты можно просматривать как на самом осциллографе, так и на компьютере; а сохранённые осциллограммы — только на осциллографе (для просмотра на компьютере нет программного обеспечения).

 Справочные материалы для интересующихся:

1. Официальная страница осциллографа Fnirsi-1013D;

2. Инструкция Fnirsi-1013D на русском языке (PDF с сайта российского поставщика).

 

Упаковка, комплектация, внешний вид и конструкция двухканального осциллографа Fnirsi-1013D

 Упаковка представляет собой черную коробку из гофрокартона почти без опознавательных знаков:

В комплектацию протестированного экземпляра входили два щупа P6100 на частоты до 100 МГц,  инструкция на английском языке и кабель микро-USB:

Зарядного устройства не было. Ну и ладно: у меня их уже столько, что хоть оптовую торговлю открывай! Да и не только у меня, вероятно, такая ситуация.

 А вот, наконец, и красавец-осциллограф собственной персоной:

Как можете видеть, никаких механических органов управления у него нет; всё управление процессами измерения делается с помощью сенсорного экрана. Из механики у него есть только выключатель на верхней грани аппарата.

Так выглядит прибор сзади:

 Задняя панель у него — белоснежная; и я не могу сказать, что это — хорошо.

Это только сначала будет казаться гламурным, а потом на белом фоне любая, даже малейшая грязь, будет очень заметна.

Задняя крышка держится только на пяти винтах, никаких защёлок нет.

Так что разборка девайса будет очень простой задачей; но перед этим посмотрим на осциллограф ещё в паре ракурсов.

Так он выглядит со стороны верхней грани в наклонном ракурсе:

В этом ракурсе хорошо заметно, что осциллограф, хотя и называется планшетным, на самом деле он — очень «жирненький» для планшета. Лишняя толщина получается из-за глубокой канавки, в которую укладывается подставка.

Подставку и её канавку можно было бы сделать тоньше; но, что вышло — то вышло.

На верхней грани (которая на фото — снизу) видны два BNC-разъёма для подключения двух каналов сигнала, а между ними — контакт с калибровочным сигналом 1 КГц.

Далее идут два светодиода: зелёный и красный. Красный показывает, что идёт зарядка; а зелёный — что она завершилась (но красный при этом не гаснет).

Затем — разъём микро-USB для зарядки и связи с компьютером.

И, последний в этом ряду — механический выключатель питания.

Теперь последний ракурс — с осциллографом, опирающимся на свою подставку:

Прибор с помощью подставки можно установить только под углом 45 градусов к поверхности стола; фиксации подставки в других положениях не предусмотрено.

И, наконец, прибор во включенном состоянии:

Теперь пора взяться за разборку!

Вся электронная начинка осциллографа расположена на единственной плате, а элементы находятся только с одной стороны платы:

 Разберёмся, что здесь есть и зачем.

 Чуть левее и выше центра платы находится процессор F1C100s компании с пафосным названием AllWinner Tech.

Изначальное предназначение этого процессора — для планшетов и ТВ-приставок; но за счёт универсальности его можно устанавливать где угодно.

 По диагонали вправо и вниз от центра расположена самая большая микросхема устройства (можно считать, без маркировки, ибо нанесённые на её поверхность цифры ни о чём не говорят).

Это — ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). Их устанавливают в тех случаях, когда процессор не может осилить выполнение каких-то операций программно; ПЛИС-ы же выполняют эти операции аппаратно.

Применённая ПЛИС, скорее всего, является китайским клоном Altera Cyclone IV, которую чаще всего устанавливают в осциллографах и DDS-генераторах.

Справа от ПЛИС — два быстродействующих АЦП.

Маркировки на них нет, но и нет следов её стачивания. 

Вероятнее всего, партия без маркировки была изготовлена по спецзаказу. Цель — скрыть истинные параметры осциллографа, которые по применённым АЦП определяются на «раз-два».

Светлые прямоугольники выше ПЛИС — это реле, осуществляющие переключение делителей напряжения механическим способом (и это — хорошо).

 Почти в центре платы находится слот для карты памяти микро-SD. Извлечение карты показало, что её ёмкость составляет 1 ГБ:

Вероятно, на её место можно установить и более ёмкую карту памяти, но зачем?! И так на неё можно записать просто тьму осциллограмм и скриншотов!

Теперь переходим к самому интересному — тестам и разоблачению магии. :)

 

Тест двухканального осциллографа Fnirsi-1013D. Часть 1: разоблачение магии

 Сначала, как писали в пиратских романах, «ничто не предвещало беды». Но — всё по порядку.

Для тестирования осциллографа использовался DDS-генератор сигналов FY6800 с предельной частотой генерации 60 МГц.

Но для одного из измерений я «выжал» из него частоту 125 МГц. Спойлер — как это сделать:

Нажмите, чтобы развернуть

Как получить 125 МГц из DDS-генератора FY6800 с максимальной частотой 60 МГц

Для этого я воспользовался функцией создания кастомного сигнала и соответствующим ПО осциллографа.

С помощью этой функции пользователь может записать в память осциллографа один период сигнала, который затем и будет воспроизводиться с заданной частотой.

В данном случае я записал в качестве одного периода сигнала сразу 4 периода меандра, которые при воспроизведении с частотой 31.25 МГц дали частоту 125 МГц.

Почему выбрана именно такая частота?

Опорная частота генератора FY6800 составляет 250 МГц, т.е. минимальная длительность одного отсчета — 4 нс.

Соответственно, при частоте 125 МГц длительность положительной полуволны и отрицательной полуволны сигнала составят по 4 нс. При попытке повысить частоту ещё выше начнутся пропуски тактов и сигнал «развалится».

Корректность сформированного таким образом сигнала была проверена на осциллографе Hantek 5102P, имеющим частоту семплирования в одноканальном режиме 1 Gsps.

Естественно, из-за выхода пределы полосы генератора форма и амплитуда сигнала исказились; но для тех случаев, когда важна только частота, это допустимо.

Но испытания сигналом 125 МГц были проведены позже, когда стало ясно, что в осциллографе есть незадокументированные «хитрости».

А сначала поданный на осциллограф синусоидальный сигнал с частотой 60 МГц получился удивительно ровным и гладким, как будто бы он действительно оцифрован с высокой частотой. Может быть, и не 1 Gsps (1 ГГц), но уж 500 Msps — точно:

Детальное исследование происхождения такой подозрительной гладкости осциллограммы показало, что на развёртках 10 нс/дел. и 25 нс/дел. при переходе частоты входного сигнала от 43.3 МГц к 43.4 МГц осциллограф начинает превращать любой сигнал в чистейший синус!

Поясню примерами.

Итак, сигнал — меандр, частота 43.3 МГц:

На осциллограмме трудно «опознать» меандр, поскольку сигнал искажен как из-за ограничения полосы пропускания осциллографа, так и из-за несинхронности частоты сигнала и частоты семплирования осциллографа. То есть, такие искажения — вполне естественны.

Частоту сигнала осциллограф определил с небольшой ошибкой (42.9 МГц вместо 43.3 МГц).

Теперь — тот же сигнал, но с частотой 43.4 МГц:

Частота сигнала тоже определена с небольшой ошибкой (43.3 МГц вместо 43.4 МГц), но зато теперь на экране — почти идеальный синус, никакой «болтанки»!

Снятие аналогичных осциллограмм с анализом спектра (быстрое преобразование Фурье, БПФ) также показало очень сильную «очистку» спектра от лишних составляющих при переходе через этот порог частоты.

Спектр сигнала с частотой 43.3 МГц (на верхней половине экрана):

А теперь — сигнал с частотой 43.4 МГц:

 Вот, заодно посмотрели и на работу БПФ в этом осциллографе.

Теперь — «копаю» дальше: подаю на осциллограф сигнал с частотой 125 МГц.

Понятно, что он находится за пределами полосы пропускания, и его амплитуда должна упасть на вполне законном основании. Но нас сейчас интересует не амплитуда сигнала, а его частота.

И вот что получилось:

Осциллограф показал, что частота сигнала составила 75 МГц, хотя его реальная частота равна 125 МГц!

Исходя из теоремы Котельникова получается, что реальная частота семплирования (дискретизации) составляет в осциллографе вовсе не обещанные 1 Gsps, а только 200 Msps!

А в соответствии с упомянутой теоремой, если частота сигнала превышает 1/2 частоты дискретизации, то он не может быть точно передан цифровыми отсчетами и начинает искажаться.

В данном случае после увеличения частоты сигнала сверх 1/2 частоты семплирования, изображение сигнала на экране осциллографа переходит на зеркальный «обратный отсчёт»: чем выше реальная частота сигнала, тем ниже она на экране.

Конкретно в этом случае частота на экране получается равной (Fd-Fs), где Fd — частота дискретизации; Fs — частота сигнала.

Небольшие подробности для тех, кто захочет повторить эксперимент: картинка, изображенная на скриншоте, получается только при масштабе по вертикали 2 В/дел. При других масштабах сигнал вырождается в прямую линию; почему — не знаю. :)

Объединять два АЦП в один канал (если второй выключен) прибор не умеет. Соответственно, повысить частоту семплирования до 400 Msps не получится.

Фактически, из-за подмены любого высокочастотного сигнала на синус вместе с фактом частоты семплирования в пять (!) раз хуже заявленной, использование осциллографа для настройки цифровой аппаратуры становится невозможным. Там может быть важным взаимное положение фронтов с точностью в единицы наносекунд, а иногда даже до долей наносекунды, а тут — такой провал… :(

До кучи к «разоблачению магии» — ещё несколько осциллограмм, сделанных на разных горизонтальных развёртках для одного и того же сигнала (синус 40 МГц). Будет продемонстрировано искажение формы сигнала в зависимости от скорости развёртки.

Развёртка 10нс/дел.:

Развёртка 50 нс/дел.:

На этой развёртке «испортилась» не только форма сигнала, но и его амплитуда.

Развёртка 100 нс/дел.:

Здесь амплитуда сигнала восстановилась, но форма по-прежнему искажена.

Мораль из этих трёх картинок: при просмотре сигнала необходимо адекватно устанавливать параметры развёртки, иначе можно увидеть то, чего нет. Впрочем, это касается подавляющего большинства цифровых осциллографов.

В случае использования кнопки автонастройки «AUTO SET» этот осциллограф, как правило, сам устанавливает правильные параметры; но проконтролировать — не повредит.

 

Тест двухканального осциллографа Fnirsi-1013D. Часть 2: обо всём понемногу

 Перед проверкой параметров (включая АЧХ) один из щупов был переключен в положение x10 и была произведена его стандартная настройка (по максимально-плоской вершине прямоугольного импульса).

 Теперь — АЧХ.

Она была банально снята по нескольким точкам на тех частотах, которые я счёл наиболее интересными.

Вот что получилось:

Если оценивать АЧХ по стандартному уровню -3 дБ (0.71), то ширина полосы получилась около 36 МГц. Это — не те 100 МГц, которые обещал производитель; но всё равно неплохо, т.к. даже хорошо настроенный щуп некоторую часть полосы «съедает».

Теперь — оценим визуально качество осциллограмм на стандартных сигналах.

Импульсы 40 нс, частота 10 МГц:

Синус 1 МГц «крупным планом»:

Треугольник 1 МГц:

Пила 1 МГц:

Обратная пила 1 МГц:

И, в качестве примера реальной осциллограммы — сигнал на дросселе DC-DC преобразователя 5 В — 9 В (обзор):

Хорошо заметны характерные особенности сигнала: плоские участки прямого и обратного хода, а также полтора периода свободных колебаний в промежутке между ними.

 

Экран и управление осциллографом

Экран у осциллографа — сенсорный (ёмкостной), без воздушного промежутка между сенсорной поверхностью и собственно экраном (бликует мало).

Чувствительность сенсора — отличная, понимает даже лёгкие касания.

Углы обзора экрана — очень хорошие. Правда, технология экрана не очень похожа на IPS, скорее всего, это нечто похожее на *VA (что тоже очень неплохо).

Управление осциллографом производится только с помощью сенсорного экрана, но есть тонкости.

Первая тонкость — экран (или ПО) не поддерживает мультитач, управление возможно только одним пальцем. Первая же попытка «растянуть» осциллограмму двумя пальцами с треском провалилась. :)

Вторая тонкость — некоторые функции управляются с помощью сенсорных кнопок на экране, а некоторые — тапами и переносом элементов прямо по экрану.

Например, увеличивается масштаб осциллограммы по горизонтали постукиванием по правой стороне экрана, а уменьшается — постукиванием по левой.

Передвинуть осциллограмму в другое место экрана можно, «схватив» её одним пальцем и переместив без отрыва, куда надо. Аналогично происходит управление уровнем триггера.

Несколько особняком стоит изменение чувствительности по вертикали. Для этого надо нажать на кнопку «CTRL» в правом верхнем углу, и тогда на правой стороне экрана откроются кнопки «V+» и «V-».

По кнопкам вызова курсора (по времени и пространству) возникают сразу два курсора, которые можно передвигать пальцем.

Курсоры работают не только по «живому» сигналу, но и по ранее записанному в память сигналу (по скриншотам не работают), пример:

Кстати, встроенных часов в осциллографе нет, и все сохранённые файлы датируются 22 марта 2020 года, 22:48:58. Вероятно — это дата сборки текущей версии прошивки (но более свежих прошивок пока нет).

Определить правильную последовательность снятых осциллограмм позволяет имя файла, которое представляет собой просто номер: 1, 2, 3...

Автономность

Отдельно проверять автономность было лениво, несмотря на простоту такой проверки; но, по личному впечатлению, 3 часа работы точно можно гарантировать. Если сбавить яркость экрана — то ещё немножко можно добавить.

Если и этого будет мало — повербанки никто не отменял!

 

Итоги и выводы (техническая часть)

Первый вывод, конечно, будет печальным: производитель бессовестно обманывает потребителей.

Хотя, может быть, он и не совсем производитель, а просто наклеил свой шильдик на изделие, выпущенное неизвестным «контрактным производителем».

Но это — не важно. Приклеил свой шильдик — значит, ты и отвечаешь по всей строгости.

Как уже отмечалось, из-за грубого несоответствия заявленным параметрам, осциллограф не подходит для настройки цифровых схем: там совсем другие требования к быстродействию.

В то же время, для настройки многих типов аналоговых схем его параметры вполне достаточны.

С его помощью можно проверять работу датчиков, настраивать усилители и блоки питания, контролировать аналоговые части смешанных аналого-цифровых устройств (например, блоков бесперебойного питания).

Большим подспорьем в этом будет возможность автономной работы за счёт встроенного аккумулятора. Отвязка от сетевого питающего напряжения в принципе во многих случаях бывает полезна.

Но применение этого прибора в качестве «плавающего осциллографа» (т.е. находящегося под внешним потенциалом) — не лучшая идея, так как на осциллографе есть металлические части, доступные для прикосновения. Одно неверное движение, и Вы — покойник!

Завершая вопрос о недостатках, пожалуй, надо упомянуть ещё слишком грубую чувствительность для малых сигналов (50 мВ/дел.), а также отсутствие отдельного входа для внешней синхронизации и слабость математической обработки каналов.

Теперь — о достоинствах; ибо, как ни странно, они тоже есть!

Сразу надо отметить большой экран: в этом отношении Fnirsi-1013D выигрывает практически у всех конкурентов своей ценовой категории. После работы с таким экраном на другие осциллографы с экранами-малютками даже и смотреть не хочется. :)

Также надо отметить вполне адекватную и точную работу с теми сигналами, которые находятся в зоне его досягаемости (до указанной в обзоре частоты 43.3 МГц).

Даже и принудительная подмена сигнала на синус была бы в «плюсе», если бы производитель об этом предупредил и дал бы пользователю возможность отключения этой функции (ведь на высоких частотах, действительно, часто приходится иметь дело с синусом).

Очень важный плюс — относительно небольшие габариты прибора с учетом размеров экрана. Прибор вполне подходит для «походной» работы, разве что «жирноват» слегка.

Купить Fnirsi-1013D можно на Алиэкспресс у ОФИЦИАЛЬНОГО ПРОИЗВОДИТЕЛЯ Fnirsi или других продавцов (если там будет дешевле).

Кроме того, можно поискать точку продажи и на Яндекс.Маркет. Там цена будет несколько выше; но для юридических лиц важнее, чтобы комплект документов был в порядке. :)

 

Итоги и выводы (эмоциональная часть)

Предвижу, что многие читатели моего обзора захотели бы задать риторический вопрос: а что Вы хотели за такие деньги?!

Отвечаю: независимо от цены прибора, характеристики на него должны быть указаны абсолютно честные, без «фантазий». Вот чего я хочу.

Остальное продавцы и производители пусть расписывают как угодно.

Могут, например, писать, что корпус осциллографа сделан из цельного куска мрамора (как велел старик Хоттабыч), а украшен он натуральным мехом шанхайского барса (как велел Остап Бендер).

Но технические характеристики должны быть только честными, и никакими другими (ведь могут же, например, Hantek и Rigol честно их писать?!).

Всё остальное — коварный и бессовестный обман. Причём в пять раз, Карл!

За сим всем спасибо за внимание!

14 комментариев

99591707@vkontakte
Купил Hantek 2d42 за 120 баксов. Осциллограф +генератор и мультиметр так как это уже комбайн то лучше чем рассмотренный в статье прибор. Чувствительность к стати от 10 мВ и частоты одинаковые.
Последний раз редактировалось
846751298100@odnoklassniki
Кстати, «кстати», у грамотных людей пишется слитно, и выделяется запятыми, с обеих сторон, в данном случае!
Разница в отображении сигнала на экранчике 2,8" и 7" впечатляет. В «минусах» — отсутствие встроенного генератора и, главное, низкая максимальная чувствительность (ау, DSO112A, с его 2 мВ/дел), но и это решаемо применением активного щупа с 10 — 20-кратным усилением (ограничение полосы пропускания несколькими мегагерцами тут не станет большим вредом, поскольку для отслеживания уровня пульсаций в ИП такой полосы достаточно).
Последний раз редактировалось
99591707@vkontakte
Кстати Hantek можно подключить к компьютеру и наблюдать осциллограмму в гораздо большем разрешении но это не к чему при такой низкой частоте дискретизации у обоих осциллографов. Зрение уже садится а на экране телефона мелкие буквы, зачем придираться?
846751298100@odnoklassniki
Так сообщали же, что при подключении через USB к ПК Hantek 2xx2 он сильно тормозит (до такой степени, что почти невозможно пользоваться). Имею Hantek 1102B, а также PSO2020 и DSO112A, также С1-64А и несколько С1-94, но хочется именно с сенсорным экраном (у DSO112A экран резистивный), на Micsig не хватает денег… Сначала хотел купить Hantek 2xx2 (разумеется, из-за встроенного генератора, у Hantek 1102B имеется свой неплохой мультиметр, но им не пользуюсь), но — дисплей маловат.
Что касается второго — не люблю писать со смартфона (экран немного больше 6 дюймов), пишу с 10" планшета (мне 64 года).
Последний раз редактировалось
D

Ответ 846751298100@odnoklassniki на комментарий
Так сообщали же, что при подключении через USB к ПК Hantek 2xx2 он сильно тормозит (до такой степени, что почти невозможно пользоваться).

Hantek 2d42 тормозит, если на самом осциллографе включен режим осциллографа (отображение идет и там, и там). Нужно при передаче на компьютер на осциллографе включить, например, режим генератора (не включая генератор), тогда обновление картинки на компьютере будет раза в 3 быстрее.
У меня, кстати, тоже есть С1-64А, и мне тоже много лет… Но с маленьким экраном Hantek-a проблем нет, у меня близорукость :)
Последний раз редактировалось
Hans-Kristian
Согласен, 7-дюймовый экран — значительно удобнее «мелких» экранов. Большое разрешение не нужно (сигнал кодируется всего на 8 бит, 256 уровней), а большой размер — весьма приятен. К тому же, «мелкие» экраны — более квадратные, а 7-дюймовый экран — более вытянутый, за счёт чего он показывает больше сигнала по шкале времени.
u
не, у меня есть оба, хантеком не пользуюсь. ИМХО встроенный генератор в нем, как и встроенный мультиметр — скорее для галочки, отдельностоящие приборы удобнее и функциональнее. комбайн это компромисс для работы на выезде, не более того.
реальный плюс у него — это чувствительность, помехозащищенность, ну и прошивка получше будет — в частности растягивает остановленную осциллограмму получше. по-моему.
зато у 1013 большой и яркий экран, более удобное управление и возможность простого и удобного сохранения как скриншотов так и осциллок.
S
Для себя давно уяснил: затертые микросхемы — первый признак подвального кетая. Ну и соответственно то или иное наепалово в таких поделках практически гарантированно.
Спасибо за честный обзор, нечасто такое читаешь!
Откровенные облизывания товаров с али за кетайскую зарплату реально уже просто достали…
P
Абсолютно честный и объективный обзор. Единственное замечание, фото осцилографа в шапке и в тексте обзора должны совпадать. В шапке — обновлённая 2020 г., а в тексте — первая версия.
L
Толковый обзор.
А ацп тут скорее всего тот же, что и в других подобных осликах — AD9288-40, в разгоне до 100 мегасэмплов и двухканале.
И непонятка — откуда получен «меандр, частота 43.3 МГц» — генератор вроде столько не может?
Hans-Kristian
Генератор в использованной модификации может до 60 МГц с шагом в одну миллионную Герца (есть у генератора и более низкочастотные модификации, они бы «не осилили»). Это для получения 125 МГц генератор «разгонялся», способ описан в обзоре.
L
Производитель заявляет для FY6800 — Sine 0~60MHz, Square 0~25MHz. Поэтому и вопрос.
Также говорят, у него не очень со стабильностью выходного напряжения, так что для измерения АЧХ лучше бы иметь дополнительный контроль.
Hans-Kristian
Генератор позволяет для всех сигналов установить частоту 60 МГц. Возможно, ограничениями в тех. данных производитель намекал, что не гарантирует форму или амплитуду сигнала.
С дополнительным контролем амплитуды сложно, но с Hantek 5102P падение амплитуды FY6800 на 60 МГц составляло около 15%. Конечно, кто из них в какой степени дал это падение, сказать сложно.
846751298100@odnoklassniki
Необходимых запятых недостаточно (сразу бросается в глаза), а так — обзор очень хорош!

Добавить комментарий