Что такое триггер в осциллографе

Осциллограф

Осцилло́граф (лат. oscillo — качаюсь + греч. γραφω — пишу) — прибор, предназначенный для исследования (наблюдения, записи; измерения) амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход, либо непосредственно на экране, либо записываемого на фотоленте.

Современные осциллографы позволяют исследовать сигнал гигагерцовых частот. Для исследования более высокочастотных сигналов можно использовать электронно-оптические камеры.

Применение

Фигура Лиссажу на экране двухканального осциллографа

Используются в прикладных, лабораторных и научно-исследовательских целях, для контроля/изучения электрических сигналов — как непосредственно, так и получаемых при воздействии различных устройств/сред на датчики, преобразующие эти воздействия в электрический сигнал.

Курсорные измерения

Захват строки телевизионного сигнала

Для периодического и оперативного контроля качественных показателей телевизионного тракта и отдельных его звеньев в системах телевещания применяются специальные осциллографы с блоком выделения строк.

Классификация

По назначению и способу вывода измерительной информации:

Осциллографы с периодической развёрткой для непосредственного наблюдения формы сигнала на экране (электронно-лучевом, жидкокристаллическом и т. д.) — в зап.-европ. языках oscilloscop(e)
Осциллографы с непрерывной развёрткой для регистрации кривой на фотоленте (шлейфовый осциллограф) — в зап.-европ. языках oscillograph

По способу обработки входного сигнала

По количеству лучей: однолучевые, двулучевые и т. д. Количество лучей может достигать 16-ти и более (n-лучевой осциллограф имеет nное количество сигнальных входов и может одновременно отображать на экране n графиков входных сигналов).

Осциллографы с периодической развёрткой делятся на: универсальные (обычные), скоростные, стробоскопические, запоминающие и специальные; цифровые осциллографы могут сочетать возможность использования разных функций.

Также существуют осциллографы, совмещенные с другими измерительными приборами (напр. мультиметром).

Осциллограф также может существовать не только в качестве автономного прибора, но и в виде приставки к компьютеру (подключаемой через какой-либо порт: LPT, COM, USB, вход звуковой карты).

Устройство

Осциллограф с дисплеем на базе ЭЛТ состоит из электронно-лучевой трубки, блока горизонтальной развертки и входного усилителя (для усиления слабых входных сигналов). Также содержатся вспомогательные блоки: блок управления яркости, блок вертикальной развертки, калибратор длительности, калибратор амплитуды.

Современные осциллографы всё в большей степени переходят (как и вся техника визуализации — телевизоры, мониторы и тп.) на отображение информации на экране ЖК-дисплеев.

Экран

Схема электронно-лучевой трубки осциллографа: 1 — отклоняющие пластины, 2 — электронная пушка, 3 — пучок электронов, 4 — фокусирующие катушки, 5 — экран

Осциллограф имеет экран A, на котором отображаются графики входных сигналов (у цифровых осциллографов изображение выводится на дисплей (монохромный или цветной) в виде готовой картинки, у аналоговых осциллографов в качестве экрана используется электронно-лучевая трубка с электростатическим отклонением). На экран обычно нанесена разметка в виде координатной сетки.

Сигнальные входы

Осциллографы разделяются на одноканальные и многоканальные (2, 4, 6, и т. д. каналов на входе). Многоканальные осциллографы позволяют одновременно сравнивать сигналы между собой (формы, амплитуды, частоты и пр.)

Управление разверткой

Имеются значительные отличия в аналоговых и цифровых осциллографах. В цифровых осциллографах, строго говоря, не требуется синхронизация, так как при частоте обновления 1 сек и менее изображение на экране вполне читаемо визуально.

автоматический;
ждущий;
автоколебательный;
однократный;

Триггер

Если запуск развёртки никак не связан с наблюдаемым сигналом, то изображение на экране будет выглядеть «бегущим» или даже совершенно размазанным. Это происходит потому, что в этом случае осциллограф отображает различные участки наблюдаемого сигнала на одном и том же месте. Для получения стабильного изображения все осциллографы содержат систему, называемую триггер.

Триггер в осциллографе — это устройство, которое задерживает запуск развёртки до тех пор, пока не будут выполнены некоторые условия. Триггер имеет как минимум две настройки:

Уровень сигнала: задаёт входное напряжение (в вольтах), при достижении которого запускается развёртка
Тип запуска: по фронту или по спаду

Таким образом, триггер запускает развёртку всегда с одного и того же места сигнала, поэтому изображение сигнала на осциллограмме выглядит стабильным и неподвижным (конечно, только при правильных настройках триггера).

Настройка

Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей.

Для работы с осциллографом предварительно необходимо произвести калибровку его канала (каналов). Калибровка производится после прогрева прибора (примерно минут 5). Калибратор встроен в большинство осциллографов. Для калибровки высокочастотных моделей желательно иметь шнур с двумя разъемами (на выход калибратора и на вход осциллографа) иначе возможны искажения сигнала. Для низкочастотных моделей возможно просто коснуться щупом выхода калибратора. Далее ручку вольт/дел. ставится так, чтобы сигнал калибратора занимал 2—4 деления на экране (то есть, если калибратор 1 вольт,- то на 250 милливольт). После этого канал включается на переменное напряжение и на экране появится сигнал. Далее, в зависимости от частоты калибратора, ручка развертки ставится в положение при котором видно не менее 5—7 периодов сигнала. Для частоты 1 килогерц частота развертки при которой каждый период занимает одно деление экрана равен 1 мс (одна миллисекунда). Далее необходимо убедиться, чтобы сигнал на протяжении этих 5-7 периодов попадал точно по делениям экрана. Для аналоговых осциллографов нормируется как правило ±4 деления от центра экрана, то есть на протяжении восьми делений должен совпадать точно. Если не совпадает, следует поворачивать ручку плавного изменения развертки добиваясь совпадения. Заодно проверяется амплитуда (размах) сигнала — она должна совпадать с тем, что написано на калибраторе. Если не совпадает, то необходимо добиться совпадения, поворачивая ручку плавного изменения чувствительности вольт/дел. Необходимо помнить, что если установлена чувствительность канала в 250 милливольт, то сигнал в 1 вольт занимает при правильной настройке 4 деления. После калибровки прибор будет показывать сигнал точно. Теперь можно не только смотреть, но и измерять сигналы.

История

Интересные факты

в связи со значительной стоимостью профессиональных осциллографов многие радиолюбители самостоятельно создают осциллографы (и осциллографические приставки к персональному компьютеру) [источник не указан 517 дней] ;
многие радиолюбители используют тракт звукозаписи, установленной в компьютерезвуковой карты в качестве устройства ввода для измерения низких (20Гц-22 кГц) частот; для ПК дополнительно требуется программа [1] ;
именно экран осциллографа использовался как дисплей для одной из первых видеоигрTennis For Two, представляющий из себя виртуальный вариант тенниса. Игра работала на аналоговой вычислительной машине и управлялась специальным игровым контроллером paddle[2] .

См. также

	Осциллограф на Викискладе ?

Самописец
Анализатор спектра

Основы осциллографов: Устройство и принципы измерений. Часть 7

В большинстве случаев вы можете сохранить настройку осциллографа на запуск по отображаемому каналу. Некоторые осциллографы имеют выход запуска, который передает синхронизирующий сигнал на другой прибор.

Осциллограф может использовать альтернативный источник запуска развёртки, независимо от того, отображается этот источник или нет, поэтому следует быть осторожными, чтобы случайно не запустить канал 1 при текущей активности, например, канала 2.

Режимы триггера

Режим триггера определяет, будет ли осциллограф рисовать форму волны в зависимости от состояния сигнала запуска. Обычные режимы триггера включают в себя состояния «нормально» и «авто».

В нормальном режиме осциллограф выполняет развертку, только если входной сигнал достигает установленной точки запуска; в противном случае (на аналоговом осциллографе) экран будет пустым или (на цифровом осциллографе) заморожен на последней полученной форме сигнала.

Нормальный режим может дезориентировать, так как вы можете сначала не увидеть сигнал, если регулятор уровня настроен неправильно.

В автоматическом режиме осциллограф выполняет развертку даже без срабатывания запуска. Если сигнал отсутствует, таймер в осциллографе запускает развертку. Это гарантирует, что экранное изображение не исчезнет, даже если анализируемый сигнал не соответствует установке триггера.

На практике имеет смысл применять оба режима: нормальный режим, потому что он позволяет видеть только интересующий сигнал, даже когда запуски триггера медленны по скорости и автоматический, потому что он требует меньшей настройки.

Многие осциллографы также имеют специальные режимы для одиночной развертки, запуска по видеосигналам или автоматической установки уровня запуска.

Сопряжение запуска

Точно также как вы можете выбрать сопряжение по переменному (AC) или постоянному (DC) току для вертикальной системы, то также можно выбрать тип сопряжения в отношении сигнала запуска.

Помимо сопряжения по AC и DC осциллограф также может обладать функцией отсечения по высоким и низким частотам и триггерную связь шумоподавления. Эти специальные настройки полезны для устранения шума из сигнала запуска, чтобы предотвратить ложное срабатывание.

Задержка триггера

Иногда требуется большое мастерство для запуска осциллографа на интересующий участок сигнала, а потому многие осциллографы имеют специальные функции, облегчающие эту задачу.

Задержка запуска — это регулируемый период времени после действительного запуска, в течение которого осциллограф не может запускаться. Эта функция эффективна, когда вы устанавливаете запуск на сложные формы сигнала, таким образом, что осциллограф запускается исключительно на установленную точку срабатывания развёртки.

На рис. 37 показано как применять функцию задержки триггера для создания удобного изображения.

Система представления измерений на экране осциллографа и функции управления

На передней панели осциллографа находится экран дисплея, а также ручки, кнопки, переключатели и индикаторы, используемые для управления получением и отображением сигнала. Как упоминалось в начале этого раздела, элементы управления на передней панели обычно делятся на вертикальные, горизонтальные и триггерные. На передней панели также находятся входные разъемы.
Взгляните на экран осциллографа. Обратите внимание на отметки сетки на экране — эти отметки создают сетку. Каждая вертикальная и горизонтальная линия составляет основное деление. Сетка обычно размещается по схеме 8 на 10 делений. Маркировка на элементах управления осциллографа (например, вольт / деление и секунда / деление) всегда относится к основным делениям. Отметки на центральных горизонтальных и вертикальных линиях координатной сетки, как показано на рис. 38, называются второстепенными делениями. Многие осциллографы отображают на экране, сколько вольт представляет каждое вертикальное деление и сколько секунд представляет каждое горизонтальное деление.

Системы отображения различаются в зависимости от аналоговых осциллографов и цифровых осциллографов. Общие элементы управления включают в себя:

■ Регулятор интенсивности для регулировки яркости формы волны. По мере увеличения скорости развертки аналогового осциллографа необходимо увеличивать уровень интенсивности.

■ Элемент управления фокусом для регулировки резкости формы сигнала и элемент управления вращением кривой для выравнивания кривой формы сигнала с горизонтальной осью экрана. Положение вашего осциллографа в магнитном поле Земли влияет на выравнивание формы сигнала. Цифровые осциллографы, в которых используются растровые и ЖК-дисплеи, могут не иметь этих элементов управления, потому что в случае этих дисплеев стандартное отображение информации предопределено как на дисплее персонального компьютера. В противоположность этому у аналоговых осциллографов используется направленный луч или векторный дисплей. Во многих DSO и DPO цветовая палитра управляет выбором цветов трассировки и уровнем цвета градации интенсивности.

■ Другие элементы управления дисплеем могут позволить вам регулировать интенсивность подсветки сетки и включать или выключать любую информацию на экране, такую как меню.

Иные органы управления осциллографом

Математические операции и измерения

В вашем осциллографе также могут быть функции, которые позволяют складывать формы сигналов вместе, создавая их новые отображения. Аналоговые осциллографы объединяют сигналы, а цифровые осциллографы математически создают новые формы сигналов. Вычитание сигналов — еще одна математическая операция.

Вычитание с помощью аналоговых осциллографов возможно с помощью функции инвертирования канала для одного сигнала, а затем с помощью операции сложения. В цифровых осциллографах обычно доступна операция вычитания.

На рис 39 показан третий сигнал, созданный путем объединения двух разных сигналов.

Используя мощность своих внутренних процессоров, цифровые осциллографы предлагают множество сложных математических операций: умножение, деление, интегрирование, быстрое преобразование Фурье и другие. Эта расширенная возможность обработки сигналов может также выполнять такие функции, как вставка блока фильтров, который можно использовать для определения характеристик прибора на тестируемом устройстве, или реализовать блок фильтров с желаемой частотной характеристикой, например, фильтр нижних частот. Блок обработки гибкий — не выделенный; вместо этого он может работать как произвольный фильтр, например, для моделирования схем предварительного выделения / удаления выделения.
Мы описали основные элементы управления осциллографа, о которых нужно знать новичку. Ваш осциллограф может иметь другие элементы управления для различных функций. Некоторые из них могут включать:

■ Автоматическое измерение параметров

■ Клавиатуры для математических операций или ввода данных

■ Интерфейсы для подключения осциллографа к компьютеру или напрямую к Интернету

Просмотрите другие доступные вам опции и прочтите руководство к вашему осциллографу, чтобы узнать больше об иных элементах управления.

Основы осциллографов: Устройство и принципы измерений. Часть 6

Существует два типа методов выборки с эквивалентным временем: произвольная и последовательная. У каждой свои преимущества. Случайная выборка эквивалентного времени позволяет отображать входной сигнал до точки запуска без использования линии задержки. Последовательная выборка в эквивалентном времени обеспечивает гораздо большее временное разрешение и точность. Для обоих типов выборок требуется, чтобы сигнал был повторяемым.

Случайная выборка по эквивалентному времени

Цифровые преобразователи случайного эквивалентного времени (пробоотборники) используют внутренние часы, которые работают асинхронно относительно входного сигнала и триггера, как это показано на рисунке 33. Выборки берутся непрерывно, независимо от положения триггера и отображаются на основе разницы во времени между выборкой и триггером. Хотя выборки берутся последовательно во времени, они являются случайными по отношению к триггеру — отсюда и название «случайная» выборка с эквивалентным временем. Точки выборки появляются случайным образом вдоль формы сигнала при отображении на экране осциллографа.
Возможность получения и отображения выборок до точки запуска является ключевым преимуществом этой методики выборки, устраняя необходимость во внешних сигналах до запуска или линиях задержки. В зависимости от частоты дискретизации и временного окна дисплея, случайная выборка может также позволить получить более одной выборки за инициированное событие триггера. Однако при более высоких скоростях развертки окно сбора данных сужается до тех пор, пока дигитайзер не сможет производить выборку при каждом запуске.
Именно на этих более высоких скоростях развертки часто производятся очень точные измерения синхронизации и где чрезвычайное высокое разрешение по синхронизации пробоотборника с последовательным эквивалентным временем наиболее выгодно. Полоса пропускания случайной выборки с эквивалентным временем меньше, чем выборки с последовательным временем.

Последовательная выборка в эквивалентном времени

Последовательный пробоотборник с эквивалентным временем получает одну выборку на триггер, независимо от настройки времени / деления или скорости развертки, как это показано на рис 34. Когда триггер сработал, то выборка захватывается после очень короткой, но четко определенной временной задержки. Когда происходит следующий запуск, к этой задержке добавляется небольшой шаг времени — дельта t, и дигитайзер захватывает другую выборку. Этот процесс повторяется много раз, с «дельтой t», добавляемой к каждому предыдущему захвату выборки, пока не будет полностью заполнено временное окно. Точки выборки отображаются в последовательности слева направо вдоль формы волны при отображении на экране осциллографа.

Говоря технологическим языком, проще создать очень короткую, очень точную «дельту», чем точно измерить вертикальное и горизонтальное положения выборки относительно точки запуска, как это имеет место в пробоотборниках при произвольных выборках. Эта точно измеренная задержка предоставляет последовательным пробоотборникам непревзойденное разрешение по времени. Поскольку при последовательной выборке сама выборка производится после определения уровня запуска, то точка запуска не может отображаться без аналоговой линии задержки, которая, в свою очередь, может уменьшить полосу пропускания текущего режима выборок. Если можно использовать сигнал от внешнего предварительного триггера, то пропускная способность в режиме последовательных выборок не будет затронута.

Позиционирование и секунды на деление

Регулятор горизонтального положения перемещает на экране форму сигнала влево и вправо в нужное место. Параметр «секунды на деление» (обычно обозначается как сек / дел) позволяет выбрать скорость, с которой сигнал вырисовывается на экране (также называемый настройкой временной шкалы или скоростью развертки). Этот параметр является коэффициентом масштабирования. Если настройка равна 1 мс, то каждое горизонтальное деление представляет 1 мс, а общая ширина экрана составляет 10 мс или десять делений. Изменение параметра sec / div позволяет рассматривать длинные и короткие интервалы времени входного сигнала.
Как и в случае вертикальной шкалы вольт / дел, горизонтальная шкала секунд / делений может иметь переменные временные значения, что позволяет вам устанавливать горизонтальную шкалу времени между дискретными настройками.

Настройка временной базы

Ваш осциллограф имеет временную базу, которую обычно называют основной временной базой. Многие осциллографы также имеют т. н. временную базу с задержкой — временную базу с разверткой, которая (развёртка) может начинаться (или запускаться от триггера) относительно заранее определенного времени на основной шкале развертки. Использование отсроченной временной развертки позволяет вам видеть события более четко, а также те события, которые не могут быть видны исключительно на режиме основной временной развёртки.
Временная база с задержкой требует настройки задержки времени, а также и возможного использования режимов задержки триггера и иных настроек, не описываемых в настоящем Руководстве. Обращайтесь к инструкции по эксплуатации, что поставляется вместе с осциллографом, что касается того, как правильно задействовать все эти функции.

Масштабирование

Ваш осциллограф может иметь специальные настройки увеличения изображения по горизонтали, которые позволяют отображать на экране увеличенную часть осциллограммы. Некоторые осциллографы добавляют к возможности масштабирования функции панорамирования. Ручные регуляторы используются для регулировки коэффициента масштабирования или масштаба изображения, а также панорамы окна масштабирования по форме волны. Эта операция в цифровом запоминающем осциллографе (DSO) выполняется уже над сохраненными оцифрованными данными.

Режим XY

Большинство осциллографов имеют режим XY, который позволяет отображать на горизонтальной оси входной сигнал, а не временную шкалу. Этот режим работы открывает совершенно новую область методов измерения сдвига фазы, описанных в разделе «Методы измерения» данного учебника.

Z Axis

Цифровой люминофорный осциллограф (DPO) имеет высокую плотность выборки дисплея и врожденную способность фиксировать информацию об интенсивности тестируемого сигнала. Благодаря оси интенсивности (ось Z) DPO может обеспечить трехмерное отображение сигнала в реальном времени, аналогичное тому, что под силу только аналоговому осциллографу. Когда вы смотрите на кривую формы сигнала на DPO, вы можете видеть светлые области — области, где сигнал наиболее высокий по интенсивности. Такого рода экранное изображение позволяет легко отличить основную форму сигнала от к-л переходного процесса, который происходит только время от времени или вообще однажды – сам же базовый сигнал будет выглядеть намного ярче. Одной из функций оси Z является подача специальных синхронизированных сигналов на отдельный вход Z для создания выделенных точек «маркера» на установленных интервалах формы волны.

Режим XYZ с DPO и дисплеем записи XYZ

Некоторые DPO могут использовать вход Z для создания XY-дисплея с градацией интенсивности изображения. В этом случае DPO производит выборку мгновенного значения данных на входе Z и использует это значение для определения специфической части формы сигнала. После того, как у вас появились чётко определённые выборки, то эти выборки могут накапливаться, что приводит к отображению сигнала в формате XYZ уже с градацией интенсивности этого сигнала. Режим XYZ особенно эффективен при отображении диаграмм полярности, обычно используемых при тестировании устройств беспроводной связи — например, диаграммы созвездий. Другим методом отображения данных XYZ является отображение записи XYZ. В этом режиме используются данные из памяти собранных данных, а не сами базы данных DPO.

Система синхронизации и органы управления

Функция запуска осциллографа (триггер) синхронизирует горизонтальную развертку в определённой точке сигнала, что важно для четкой характеристики исследуемого сигнала. Элементы управления триггером позволяют стабилизировать повторяющиеся сигналы, тем самым захватывать и фиксировать единичные картинки. Триггер заставляет повторяющиеся осциллограммы на дисплее осциллографа казаться статичными путем многократного отображения одного и того же участка входного сигнала. Представьте хаос на экране осциллографа, который неизбежно возник бы, если бы каждый цикл развёртки начинался в произвольной точке сигнала, как показано на рис 35.

Запуск по краю/порогу сигнала, применяемый в аналоговых и цифровых осциллографах, является основным и наиболее распространенным типом синхронизации. В дополнение к пороговому запуску, присутствующему как на аналоговых, так и цифровых осциллографах, последние укомплектованы множеством специализированных настроек запуска, недоступными для аналоговых моделей. Эти триггеры реагируют на определенные условия/характеристики во входящем сигнале, облегчая, например, обнаружение импульса, который уже, чем был бы должен. Такое условие было бы невозможно обнаружить с помощью лишь одного запуска на порог напряжения.

Усовершенствованные средства управления триггером позволяют изолировать конкретные события на сигнале, представляющие интерес для изучения, чтобы оптимизировать частоту дискретизации осциллографа и его длину записи. Расширенные возможности запуска в некоторых моделях осциллографов предоставляют возможности для очень избирательного управления и анализа. Вы можете запускать импульсы, определенные по их амплитуде (например, по импульсам короткого замыкания), по времени (ширина импульса, сбой, скорость нарастания, настройка и удержание и время ожидания) и очерченные логическим состоянием или шаблоном (запуск на условие логики).

Иные расширенные функции триггера включают в себя:

■ Запуск по шаблонной блокировке – Этот запуск добавляет новое измерение к последовательному запуску шаблона NRZ, позволяя осциллографу получать синхронизированные данные длинного последовательного тестового шаблона с высокой точностью значений временной базы. Запуск блокировки шаблона может использоваться для удаления случайного джиттера из длинных последовательных шаблонов данных. Могут быть исследованы воздействия конкретных битовых переходов, и усреднение полученных результатов может применяться с проверкой маски.

■ Последовательный запуск шаблона – Этот вид запуска может использоваться для отладки последовательных архитектур. Он обеспечивает запуск последовательного шаблона потока последовательных данных NRZ со встроенным восстановлением тактовых импульсов и коррелирует события на физическом и канальном уровнях. В этом случае восстанавливается тактовый сигнал, идентифицируются переходы и возможность устанавливать желаемые закодированные слова для захвата последовательного паттерна.

■ Триггер A & B — некоторые системы триггеров предлагают несколько типов запуска только для одного события (события A), при этом выбор отложенного запуска (событие B) ограничен захватом по краю импульса и часто не обеспечивает способ обнуления последовательности запусков, если событие В не происходит. Современные осциллографы могут предоставить полный набор расширенных типов триггеров для A и B, логическую последовательность управления при поиске этих событий, а также сбросить запуск, чтобы снова запустить последовательность триггеров после определенного времени, состояния или перехода, так что даже события в наиболее сложных сигналах могут быть зафиксированы.

■ Search & Mark Triggering — Запуск поиска и пометки — аппаратные триггеры отслеживают события одного типа за раз, но поиск может одновременно сканировать несколько типов событий. Например, поиск нарушений времени установки или удержания на нескольких каналах. Индивидуальные метки могут быть размещены с помощью поиска, указывая на события, соответствующие критериям поиска.

■ Коррекция триггера — поскольку триггерные системы и системы сбора данных имеют разные алгоритмы, существует некоторая внутренняя задержка между положением триггера и полученными данными. Это приводит к перекосу и дрожанию запуска. С помощью системы коррекции триггера прибор регулирует положение триггера и компенсирует разницу в задержке между алгоритмом триггера и путем сбора данных. Это устранит практически любое дрожание запуска в точке запуска. В этом режиме точка запуска может использоваться как точка отсчета для измерения.

■ Последовательный запуск по определенным стандартным сигналам I2C, CAN, LIN и т. д.) — Некоторые осциллографы предоставляют возможность запуска развёртки по определенным типам сигналов для стандартных сигналов последовательных данных, таких как CAN, LIN, I2C, SPI и другие. Декодирование этих типов сигналов доступно на многих современных осциллографах.

Опциональные органы управления запуском, установленные на некоторых моделях осциллографов, специально разработаны для исследования телекоммуникационных сигналов. Интуитивно понятный пользовательский интерфейс, доступный в некоторых осциллографах, также позволяет быстро настраивать параметры запуска с большой гибкостью в настройке тестирования, чтобы максимизировать производительность.

Примечание:
При использовании более четырех каналов для запуска по сигналам, логический анализатор предстаёт идеальным инструментом.

Положение триггера

Управление положением триггера по горизонтали доступно только в цифровых осциллографах. Регулятор положения триггера может находиться в секции горизонтального управления осциллографом на его фронтальной панели. Фактически он представляет собой горизонтальное положение триггера в зарегистрированном сигнале.

Изменение положения триггера по горизонтали позволяет фиксировать поведение сигнала перед событием триггера, что называется предварительным просмотром. Таким образом, он определяет длину видимого сигнала как до, так и после точки запуска.

Изменение положения триггера по горизонтали позволяет фиксировать поведение сигнала перед событием триггера. Эта операция называется предварительным просмотром. Таким образом, он определяет длину видимого сигнала как до, так и после точки запуска. Через осциллограф проходит постоянный поток данных; триггер буквально даёт команду осциллографу сохранить текущие данные в памяти.
Напротив, аналоговые осциллографы отображают сигнал, то есть записывают его на ЭЛТ только после получения сигнала запуска. Таким образом, в аналоговых осциллографах просмотр сигнала до запуска недоступен, за исключением небольшого количества данных, что обеспечивается линией задержки в вертикальной системе.

Просмотр формы сигнала перед срабатыванием триггера является ценным подспорьем при устранении неполадок в электронном оборудовании. Если проблема возникает периодически, то вы можете запустить ее, записать события, которые привели к ней, и, возможно, отыскать причину.

Уровень триггера и крутизна сигнала

Элементы управления уровнем запуска и наклоном обеспечивают основное определение точки запуска и определяют способ отображения сигнала, как это показано на рис 36.

Схема запуска действует как компаратор. Вы выбираете крутизну и уровень напряжения на одном входе компаратора. Когда сигнал запуска на другом входе компаратора соответствует вашим настройкам, осциллограф генерирует запуск.

■ Управление наклоном определяет, находится ли точка запуска на переднем или заднем фронте сигнала. Нарастающий фронт — это положительный наклон, а спадающий — отрицательный наклон.

■ Регулятор уровня определяет, где на краю возникает точка срабатывания.

Источники триггера

Осциллограф не обязательно должен запускаться по отображаемому сигналу. Развертка может запускаться из нескольких источников:

■ Любой канал входа

■ Внешний источник, отличный от сигнала, подаваемого на входной канал

■ Сигнал источника питания

■ Сигнал, определяемый внутри осциллографа, из одного или нескольких входных каналов.

Стандартные и расширенные режимы запуска в осциллографах Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Чоэйт Джим, Лесли Роберт

Выбор типа запуска для захвата сигнала является ключевым моментом в измерениях на осциллографе. В этой статье рассказывается о типовой архитектуре схемы запуска в осциллографах, а также о стандартных и расширенных режимах запуска, которые реализованы в современных приборах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Стандартные и расширенные режимы запуска в осциллографах»

Джим ЧОЭЙТ (Jim CHOATE) Роберт ЛЕСЛИ (Robert LASHLEE)

Стандартные и расширенные

режимы запуска в осциллографах

схемы запуска в осциллографах

На рис. 1 показана блок-диаграмма типового осциллографа. Чтобы понять, почему накладываются ограничения на систему запуска в осциллографах, необходимо знать последовательность прохождения в них сигнала. Входной сигнал поступает через пробник в осциллограф, где попадает на аттенюатор и предусилитель, которые используются для регулировки входного уровня сигнала при различных масштабах развертки по напряжению. Затем сигнал разделяется на две составляющие, одна из которых попадает на аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), а другая — на схему запуска. Оцифрованные данные с АЦП передаются в устройство памяти, где они складываются с данными другой части сигнала, который прошел через схему запуска и блок временной развертки. Важно заметить, что поток данных передается в цифровом формате, в то время как сигнал, прошедший через систему запуска, является аналоговым. Отсюда вытекают ограничения, накладываемые на системы запуска цифрового типа осциллографов, работающих в реальном времени. Конечным этапом является обработка сигнала центральным процессором.

Стандартные режимы запуска

Наиболее простым и популярным режимом запуска является запуск по перепаду (Edge trigger), когда запуск производится по положительному и отрицательному перепаду сигнала. Такой режим прост в настройке, но при этом сильно ограничен в связи с шумами, особенно при работе с сигналами 10 Гбит и выше, где уровни напряжения значительно меньше, чем стандартные ТТЛ (TTL) сигналы. Также этот режим восприимчив к звону, который может привести к ложному срабатыванию.

Другая разновидность запуска по перепаду известна как запуск по длительности перепада (Edge Transition trigger). В этом режиме запуск будет производиться по определенному перепаду (положительному, отрицательному или обоим сразу), который при этом превышает по длительности заданное значение времени перехода от низкого до высокого уровня напряжения. Этот режим полезен при нахождении медленных перепадов в последовательности импульсов, которые могут влиять на синхронизацию, или быстрых перепадов, которые приводят к выбросам на фронтах импульсов и другим помехам. Этот режим имеет те же ограничения, что и режим запуска по перепаду.

Более развитый режим запуска по перепаду позволяет вводить временную задержку срабатывания (Delay trigger). В этом режиме осциллограф активизируется на первом перепаде сигнала, затем задерживает срабатывание запуска на заданное значение времени, после чего производит запуск при возникновении следующего перепада. Такой режим наиболее полезен, если используется синхронизация между каналом 1 и каналом 2 при условии, что у них независимая регулировка по напряжению.

Режим запуска по кратковременным выбросам (глитчам — Glitch) очень полезен, он позволяет находить вариации номинальной скорости передачи данных. В этом режиме используется классификатор по времени для задания максимальной длительности импульса срабатывания. Если импульс короче заданного значения, то срабатывает система запуска. Чтобы полноценно пользоваться этим режимом, необходимо оценивать такие характеристики, как минимальная длительность глитча, которая определяется пользователем, и минимальная длительность глитча, захватываемая прибором. Минимальная длительность глитча, задаваемая пользователем, — это гарантированное и минимальное время, которое можно установить в этом окне системы запуска на осциллографе. Однако прибор обычно способен находить значительно более короткие глитчи. Например, осциллографы серии Agilent 90000A имеют задаваемую пользователем длительность глитча менее 250 пс, но сам прибор может обнаруживать глитчи длительностью менее 100 пс.

Другой тип режима запуска — рант (Runt trigger) — позволяет задать максимальное время и уровень напряжения срабатывания запуска, при превышении которого производится запуск. Он может быть использован для обнаружения логических, цифровых или аналоговых сигналов, которые имеют уровень амплитуды ниже обычного порога. Типичный случай, при котором уровень амплитуды опускается ниже обычного порога, возникает, если каналы ввода/вывода настроены в неизвестных условиях, из-за чего они час-

тично продуцируют ток на контактах, создавая тем самым импульсы, подобные глитчам, которые имеют недостаточную амплитуду, чтобы распознаваться как логический ноль или единица.

Режим запуска по длительности импульса (Pulse Width triggering) позволяет задать минимальное и максимальное значения длительности импульса для срабатывания системы запуска, но при этом еще имеет значение пороговый уровень напряжения для определения высокого или низкого уровня сигнала. Другими словами, осциллограф произведет запуск, когда измеряемый импульс будет слишком долго или слишком быстро пересекать пороговое значение напряжения. Этот режим запуска часто используется для продолжительных событий, таких как фиксация состояния шины, когда отсутствует передача, или при тестировании состояния простоя шины PCI-Express.

Режим запуска по длительности лимита времени (Timeout triggering) позволяет задать уровень напряжения, выше или ниже которого сигнал должен находиться в течение определенного времени. Пользователь может определить срабатывание запуска при условии, если сигнал высокого или низкого уровня оказывается слишком длинным или если сигнал не изменяется в течение слишком долгого времени. Этот режим запуска используется при холостом ходе, межпакетном интервале и работе с двунаправленными шинами USB.

Режим запуска по кодовой комбинации и режим запуска по кодовому слову (Pattern/ State triggering) позволяет использовать четыре канала для определения логической комбинации (1с, 0с или Хс), по которой будет производиться запуск. Он дает возможность производить запуск по выбранному каналу и делать логическую оценку измеряемого сигнала. Например, работая с полным потоком данных двунаправленной USB-шины, можно попробовать использовать режим запуска по перепаду, но при этом невозможно определить восходящий (upstream) или нисходящий (downstream) это поток данных. С помощью режима запуска по кодовой комбинации и режима запуска по кодовому слову это определить возможно. Поэтому данные режимы используются для оценки трафика USB-шины, а также могут использоваться для событий, которые имеют многоканальную зависимость.

Для параллельных шин важны параметры времени установления и времени удержания. Существуют также другие шины, которые имеют требования по времени установления и времени удержания. Обычно это шина PCI-Express или другие параллельные шины. Например, синхронизация осуществляется по одному каналу, а поток данных идет по другому каналу. Для этого случая требуется определить время установления и время удержания, чтобы убедиться в правильности установки логических условий по каналу дан-

•Г* QEEQfltv В ЕЯ’ ° ■ ЕВ ■:

»«»лото*: AnoWsis: Senpltnj №>з* Г1»в ДгиПу»:« fWi 58 k of 760 N Cepturo Tits 6)9 \я Тг:$5ог: Mod. TU*i InflnuSten в Vir

Рис. 2. Пример запуска по заданному окну при измерении спада напряжения на шине электропитания (обратите внимание на паразитный шум, который возникает позднее)

ных, прежде чем завязывать их с перепадами в канале синхронизации. Затем можно установить условия запуска режима для случаев, в которых нарушаются требования спецификации шины.

Режим запуска по нарушению параметров окна (Window triggering) позволяет задать на осциллографе окно, границы которого определяются значением низкого и высокого порогового уровня напряжения, а также значением времени «больше чем» и «меньше чем». Пользователь может задать срабатывание запуска, когда сигнал попадает в это окно, выходит за рамки окна, а также при нахождении сигнала за рамками этого окна в течение слишком длительного или слишком короткого времени. Этот режим запуска позволяет отделить шумовые составляющие, которые могут возникать в шине передачи данных. Благодаря этому возможно следить за длительными переходными процессами. На рис. 2 показан пример сигнала, по которому произошло бы срабатывание системы запуска на высокочастотных паразитных выбросах, а не на участке с плавным спадом напряжения.

Наконец, режим запуска по ТВ-сигналу имеет набор стандартов, которые можно выбирать для программирования систем запуска. При выборе определенного видео/ТВ-стандарта на осциллографе устанавливаются заранее определенные параметры запуска, которые основываются на технических характеристиках стандарта. Примеры видеостандартов: 525, 625, 480p, 576p, 720p, 1080i и 1080p, а также можно настроить параметры собственного стандарта.

Расширенные режимы запуска

Обычно стандартные режимы запуска имеют недостаточную функциональность для таких задач, как поиск неисправностей и отладка устройств. При использовании стандартных режимов запуска для этих и более сложных задач зачастую приходится работать по методу проб и ошибок, который может занять длительное время. Этот период неизбе-

жен, поскольку стандартные режимы запуска имеют ограничения из-за шумов и сложны при работе с асинхронными сигналами. Расширенные режимы запуска могут помочь уменьшить эти проблемы и серьезно сократить время поиска неисправностей и отладки разработок.

Один вариант расширенного режима запуска использует программный запуск для увеличения возможностей стандартных режимов, которые реализованы на аппаратном уровне. Режим программного запуска на осциллографах серии Agilent Infiniium 90000A получил название InfiniiScan (рис. 3). Он позволяет проще анализировать сложные сигналы, используя алгоритм нахождения определенных событий. Например, пользователь может установить аппаратный запуск по перепаду, а затем применять программный запуск InfiniiScan по немонотонному перепаду. При этом осциллограф сначала найдет параметры, удовлетворяющие условиям аппаратного запуска (перепад), а затем будет вести поиск немонотонного перепада.

Пользователь также может настроить зоны на экране осциллографа при применении программного запуска. Эти зоны можно использовать для активации запуска в случае их пересечения или непересечения сигналом этой зоны.

Другим вариантом расширенного запуска является многоуровневый запуск (рис. 4). Осциллограф серии Agilent 90000A использует

S*b.p Trlggy Иц»л Analyst

Н Ар- 20С6 7 39 AN ІІ

■uli 1 Окончание пакета, соответствующего зоне 1пЯп

rv * рхгхмла.-г гагг сцюкдацг «ШМГГ. ГГГ. %яг «ГГ xttSft ПН’ • иг~п

| Запуск по положительному перепаду | на канале 1

Запуск по отрицательному перепаду на канале 2

Sampling MoOe Heal Тім Сopt и r« Це* 839 іл

Управляющий пакет, Пакет данных,

соответствующий соответствующий зоне lnf¡п¡¡Scan зоне 1пЯпН8сап

I Состояние ошибки на шине УЬив I

InflnliScon Zone Qualify

Рис. 4. Графический пользовательский интерфейс настройки многоуровневой системы запуска с режимом InfiniiScаn

Рис. 5. Снимок экрана, на котором виден момент срабатывания системы запуска по настройкам с рис. 4

последовательный аппаратный запуск (A->B), который позволяет задать два независимых срабатывания запуска вместе с временем задержки (временем, которое необходимо выждать, прежде чем переходить от события А к событию В) и временем сброса (временем между событиями А и В, которое осциллограф должен выждать, прежде чем перейти снова к событию А, чтобы произвести повторный запуск). Дополнительно пользователь может применять режим InfiniiScan вместе с последовательным аппаратным запуском

для получения наилучшей на данный момент трехуровневой системы запуска (рис. 5). Это очень хорошая возможность, позволяющая производить запуск по практически любому событию. Система последовательного запуска дает серьезные преимущества при работе со сложными или редкими сигналами.

Во многих случаях стандартных режимов запуска бывает достаточно для нахождения

интересующих событий. Однако если приходится работать с зашумленными, сложными сигналами или если нужно найти асинхронные события, необходимо использовать расширенные режимы запуска, чтобы избежать ошибок. Нужно понимать принципы работы стандартных режимов запуска, поскольку расширенные режимы используют их как основу. Применяя стандартные и многоуровневые режимы запуска, можно находить и захватывать любое событие, которое необходимо. ■