Naprawa mini oscyloskopu ZEEWEII DSO3D12

Będąc na wyjeździe i nie mając dostępu do oscyloskopu przy jednoczesnej palącej potrzebie skorzystania z takowego, zadecydowałem o kupnie ręcznego oscyloskopu. Stwierdziłem, że nie pogardzę również funkcją multimetru, bo wówczas dwie funkcje realizowane by były za pomocą jednego małego urządzenia, co ma znaczenie przy redukcji bagażu. Chińscy producenci oferują kilka potencjalnie odpowiednich dla mnie modeli, a mój wybór padł na Aneng AOS03 / ZOYI 703s.

Niestety, na ten moment odradzam zakup tego urządzenia.

Zaletą jest multimetr, który okazał się poprawnie funkcjonujący i bardziej precyzyjny, niż można by się spodziewać po sprzęcie takich funkcjonalnościach w cenie 400 zł. Do niego nie mam większych zastrzeżeń.

Generator to żart – nie chodzi nawet o brak dedykowanego wyjścia koncentrycznego, czy ograniczony zakres kontrolowanych parametrów, a o niedorobiony user interface na poziomie wprawek programistycznych początkującego twórcy oprogramowania. Dodatkowo – nie da się korzystać z funkcji generatora i oscyloskopu jednocześnie, co czyni generator praktycznie zupełnie bezużytecznym.

Jednocześnie nie jest to funkcja dla mnie niezbędna, dlatego nie warunkowałem zakupu Anenga jakością generatora.

Natomiast nie spodziewałem się, że zawiedzie mnie oscyloskop… Funkcja AUTO SET na ogół (w ponad połowie przypadków) zupełnie się gubi. Dla mnie nie jest to duży problem, bo dokonując pomiarów oscyloskopowych stacjonarnym sprzętem nie korzystam z tej funkcji, ale wskazuje na niechlujstwo przy tworzeniu opgramowania. Ponadto producent udostępnia coraz to nowe wersje oprogramowania, gdzie koncentruje się na poprawie tej funkcji, więc pewnie z czasem zacznie to działać jak należy. Gorzej niestety, że występuje poważny bug podczas zapisu i wyświetlania próbek. Problem objawia się na dwa sposoby: dla podstawy czasu rzędu 100 ns na skraju ekranu (ale jeszcze w jego obrębie; rekord próbek wykracza poza obszar wyświetlany na ekranie) widoczny jest glitch / jitter. Efekt występuje na obydwu kanałach i wygląda tak:

Na stacjonarnym oscyloskopie obserwuję czysty sinus, zatem nie ma to związku ze źródłem sygnału.

Drugi problem związany z wyświetlaniem objawia się tak (obrazek ściągnięty z forum EEVBlog):

Podlinkowuję wątek na temat niniejszego oscyloskopu:

https://www.eevblog.com/forum/testgear/new-zoyi-multimeteroscilloscopes-zt-70xs-up-to-50mhz250msps-(nov-2022)/new/?topicseen#new

Napisałem w tej sprawie do producenta, załączając dokumentację fotograficzną. Niestety zostałem zignorowany. Trudno.

Kupiłem zatem inny sprzęt: ZEEWEII DSO3D12.

Wylistuję na szybko główne parametry i cechy oscyloskopu:

• 2 kanały + multimetr (4 cyfry) + generator (bardzo uproszczony – potencjał wyjścia mieści się w zakresie jedynie 0…2,5 V),
• próbkowanie 250 MSPs przy pracy z jednym kanałem i 125 MSPs przy pracy dwukanałowej,
• czułość 10 mV/DIV do 10 V/DIV, można zatem mierzyć napięcie sieciowe z użyciem sondy 1:10,
• bufor o pojemności 128 kpróbek (nie wiem czy przy pracy 2-kanałowej pojemność jest dzielona przez 2), transmisję SPI czy I2C da się podejrzeć.
• wbudowany miernik częstotliwości działający niezależnie od obrazu widocznego na oscyloskopie (można korzystać jednocześnie z multimetrem i oscyloskopem),
• masa multimetru na potencjale złącza USB do ładowania (urządzenie nie pozwala na korzystanie z multimetru po podłączeniu ładowarki), oscyloskop z kolei jest odizolowany od USB i od multimetru – można z tych przyrządów korzystać jednocześnie bez obaw o zwarcie niezależnie od przyłączenia końcówek pomiarowych,
• obudowa nie robi szału, ot przyzwoita i to wszystko. Środek przejrzysty i łatwy do zmodyfikowania – instalacja dodatkowego wyjścia do generatora, bądź wymiana akumulatora na 18650 (przyda się drukarka 3D) nie będzie stanowić problemu,
• niestety brakuje funkcji uśredniania oraz pomiaru rise- i fall-time, inne podstawowe funkcje pomiarowe są obecne.

Jeżeli chodzi o funkcjonalność, to widoczna jest zauważalna poprawa. Przede wszystkim można korzystać z oscyloskopu, multimetru i generatora jednocześnie. Częstotliwość pracy generatora ustawiana jest w intuicyjny sposób. Spora liczba przycisków powoduje, że funkcje są na ogół dostępne bez zagłębiania się w menu.

Słowem – jest lepiej, a nawet przyzwoicie.

ALE….

Zauważyłem, że oscyloskopik od ZEEWEII ma problem z odpowiedzią na impuls prostokątny. Mianowicie za zboczem, na tle impulsu prostokątnego, pojawia się gasnąca fala o częstotliwości około 1 MHz i amplitudzie początkowej równej około 5% amplitudy prostokąta. Zafalowanie jest wyraźnie widoczne i nie jestem w stanie przymknąć na nie oka. W zasadzie mógłbym oscyloskop zwrócić, ale, jakem elektronik analogowiec, postanowiłem to naprawić.

Niestety nie mam zdjęcia tego zafalowania, ponieważ – spoiler alert – oscyloskop naprawiłem i problem już nie występuje, natomiast kiedy występował, to zapomniałem zrobić fotografię. Musicie uwierzyć mi na słowo – było brzydko 🙂

Znalezienie problemu nie zajęło mi wiele czasu, ponieważ stacjonarny oscyloskop wyraźnie pokazywał zafalowanie w torze sygnałowym, zatem łatwo było wyśledzić miejsce jego wystąpienia. Jak się okazało – źródło tkwiło we wzmacniaczu operacyjnym toru korekcji offsetu DC.

Po tym, jak już wykryłem przyczynę problemu, okazało się, że dostępny jest w Internecie schemat stopnia wejściowego podobnego oscyloskopu tego samego producenta, przez co naprawa jeszcze się uprościła.

Schemat toru wejściowego podobnego oscyloskopu marki ZEEWEII, modelu DSO2512G, dostępny jest pod poniższym linkiem, w sekcji “schematic”. Należy wysłać zapytanie z poprawnym adresem email, a schemat natychmiast pojawi się na Waszym koncie pocztowym. Jako że pozyskanie schematu jest bezproblemowe, to postanowiłem nie ryzykować umieszczenia tutaj jego kopii.

https://www.radiomuseum.org/r/zeeweii_handheld_oscilloscope_dso2512g.html#pic-tabs-1

W moim oscyloskopie, w miejsce wzmacniacza operacyjnego OPA1612 (w skrócie: niski offset, niski szum napięciowy, GBW = 70MHz), wlutowany został LM358, o znacznie gorszych parametrach. Jego wyjście pobudzane jest sygnałem z toru wzmacniającego poprzez rezystor 240 Ohm i mimo że potencjał wyjścia powinien być stały, w końcu to element układu korekcji DC, to jak się okazało, reagował on oscylacyjnie na pobudzenie zboczem. W ogóle taki układ korekcji jest, moim zdaniem, dyskusyjny, a to dlatego, że jest mocno zależny od parametrów wzmacniacza operacyjnego, o czym może napiszę innym razem. Wydaje mi się, że użycie leciwego LM358 było spowodowane bądź optymalizacją kosztów, bądź, co wydaje mi się bardziej prawdopodobne, chip shortage, czyli niedawnymi problemami z dostępnością elementów elektronicznych. Wnioskuję tak, ponieważ na innych elementach producent nie oszczędzał.

W pierwszym podejściu próbowałem wypłaszyć charakterystykę częstotliwościową układu korekcji. Wlutowanie kondensatora równolegle do rezystora w pętli sprzężenia zwrotnego nie dało dobrych rezultatów, ale zmieniło charakter oscylacji, co potwierdziło źródło problemu. Nie wymieniając opampa, dałoby się naprawić układ korekcji za pomocą takiego układu:

gdzie dla niskich częstotliwości zwarcie do masy realizowane byłoby przez wzmacniacz operacyjny, zaś za zwarcie w zakresie wysokich częstotliwości odpowiadałby C_L. Tego typu układ świetnie poddaje się analizie Spice, stąd jestem pewien, że udałoby się usunąć oscylację mimo pozostawienia LM358.

Prościej jednak było po prostu podmienić felerny wzmacniacz operacyjny na model zbliżony do zainstalowanego w DSO2512G. W moich zasobach znalazłem wzmacniacze o zbliżonych parametrach, mianowicie OPA2863 oraz AD8397, które powinny się sprawdzić. Wlutowałem pierwszy z modeli – zadziałało – przebieg wrócił do prawidłowego kształtu.

Elementy do wymiany zaznaczone są pętlami.

Przebieg o prawidłowym kształcie:

Słowo końcowe na temat ZEEWEII DSO3D12 i Aneng AOS03

Przede wszystkim, po naprawie, oscyloskop zdaje się działać bez problemów. W przeciwieństwie do wzmiankowanego wcześniej Anenga, nie ma tutaj ewidentnych problemów z zapisem próbek do pamięci, działaniem kursorów, czy dziwną obsugą. Brakuje mi funkcji uśredniania przebiegu, która przy pomiarze sygnałów okresowych przydaje się w celu poprawy stosunku sygnał-szum. Obsługa jest momentami trochę dziwna, jednakże widać tutaj jakiś spójny zamysł. Na ten moment jestem zadowolony z zakupu tego taniego oscyloskopu.

Z kolei Aneng ma potencjał na bycie dobrym sprzętem, przede wszystkim z racji na dobre parametry oscyloskopu, fajną obudowę, niezłą jakość wykonania, całkiem precyzyjny multimetr i oczywiście niską cenę. Niestety nielogiczność interfejsu użytkownika i przede wszystkim błędy oprogramowania wykluczają dla mnie to urządzenie – nie mógłbym mu zaufać. Jako że producent intensywnie pracuje nad rozwojem oprogramowania, to może niebawem sprzęt ten stanie się dobrym wyborem pośród tanich przenośnych oscyloskopów. Obawiam się jednak, że to trochę potrwa.

Tagi: analogówka, DSO3D12, naprawa, oscyloskop, ZeeWeii