Jak naprawdę działa wyzwalacz oscyloskopu?

Próbuję dowiedzieć się więcej na temat oscyloskopów cyfrowych, zwłaszcza wyzwalania. Oto, jak myślę, że wyzwalacz działa: Powiedzmy, że ustawiłem wyzwalacz na tryb krawędzi, a poziom na 5 V. Gdy zmierzony sygnał osiągnie 5 V, ADC lunety aktywuje się i zaczyna próbkować sygnał. Zbiera się pewną liczbę punktów danych, które są wykreślane na ekranie. Potem jest mały „martwy czas”, po którym zakres ponownie czeka na spełnienie warunku wyzwalania i ponownie gromadzi się tę samą liczbę punktów danych. Powinny one teraz pokrywać się z poprzednim zestawem próbek, a zatem wynik zakresu wygląda stabilnie na ekranie.

Oś czasu jest czymś, czego nie do końca rozumiem. Uważam, że początek siatki, w której przecinają się podświetlone linie kropkowane, jest punktem wyzwalającym. W tym punkcie (w „t = 0”) napięcie powinno być równe napięciu wyzwalającemu poziom. Czy mam jak dotąd rację? Chodzi o to, że nie zawsze tak jest w przypadku mojego oscyloskopu. Czasami napięcie na początku nie jest równe poziomowi wyzwalania, a sygnał nawet powoli płynie w dowolnym kierunku. Co powoduje, że sygnał dryfuje, nawet jeśli spust jest ustawiony?

Kolejne zamieszanie, które mam: widziałem prawą stronę źródła zwaną danymi „po wyzwoleniu” i lewą stronę „przed wyzwalaniem”. W jaki sposób są dane sprzed wyzwalacza, jeśli gromadzenie danych rozpoczyna się od wyzwalacza? Czy punkt spustowy nie powinien znajdować się po lewej stronie ekranu?

Z ogólnego zainteresowania cofnijmy się w czasie i porozmawiajmy o tym, jak zadziałało wyzwalanie oscyloskopu analogowego.

Oscyloskopy starej szkoły są urządzeniami wektorowymi . Innymi słowy, kropka na ekranie jest manipulowana przez dwa napięcia. Jeden porusza się w pionie, drugi porusza się w poziomie. Robią to poprzez ugięcie elektrostatyczne wiązki elektronów. Skutecznie napięcie na płytkach odchylających bezpośrednio odpowiada położeniu „kropki” na wyświetlaczu lunety.

Ponieważ wyświetlacz bezpośrednio tłumaczy napięcie na pozycję kropki, łatwo jest to osiągnąć dla wartości pionowej (np. Wielkości) wykresu. Po prostu buforuj i wzmacniaj sygnał wejściowy zgodnie z potrzebami i nakładaj go na płytki odchylania pionowego.

Poziome przemiatanie jest wewnętrznie kontrolowane przez napięcie zgromadzone na kondensatorze (który jest następnie wzmacniany w celu napędzania płyt w taki sam sposób jak płytki pionowe). Zamiatanie zostało przeprowadzone przez źródło prądu, które ładuje ten kondensator. Kiedy zmieniłeś poziomą podstawę czasu, zmieniałeś prąd ładowania lub zmieniałeś wartość kondensatora.

Wyzwalacz działał w zasadzie przez zwarcie kondensatora, więc wiązka (która tworzy kropkę) jest zaciśnięta w jednej pozycji w X. Kiedy wystąpi zdarzenie wyzwalające, przesuwa zatrzask w oscyloskopie i integrator kondensatora zaczyna się gromadzić, co generuje liniowe przeciągnięcie po ekranie.

Gdy ładunek kondensatora osiągnie określone napięcie, omiatanie traktowane jest jako „wykonane”, ładunek kondensatora jest zrzucany za pomocą przełącznika elektronicznego, a system jest gotowy na kolejne zdarzenie wyzwalające.

Jest to istotne, ponieważ duża część języka otaczającego wyzwalanie oscyloskopu pochodzi z oscyloskopów analogowych. „Czas martwy” jest taki, że dla oscyloskopu analogowego rozładowanie kondensatora poziomego zajmuje niezerowy okres czasu. Całkowicie możliwe jest stworzenie cyfrowego oscyloskopu, który nie ma żadnego martwego czasu.

Tangens:

Pobieranie danych przed zdarzeniem wyzwalającym jest znacznie trudniejsze dzięki oscyloskopowi analogowemu. Jedynym sposobem na to jest użycie linii zwanej linią opóźniającą .

                                      _____________________
                                     |                     |
Signal > -----+-->| Delay Line |>--->| Analog In           |
              |                      |                     |
              |                      |    Oscilloscope     |
              |                      |                     |
              +--------------------->| Trigger In          |
                                     |_____________________|

Użyj linii opóźniającej, aby opóźnić sygnał wejściowy i użyj osobnego wejścia wyzwalającego dla rzeczywistego wyzwalania. W ten sposób skutecznie przesuwasz początek śledzenia o czas, o który opóźnia linia opóźniająca (zwykle do kilkuset nanosekund).

Minusem tej techniki jest to, że potrzebujesz specjalistycznego widgetu (linii opóźniającej). Z reguły mają one ustalone opóźnienie i mogą wpływać na sygnał w zależności od przepustowości i charakterystyki.

Gdy zmierzony sygnał osiągnie 5 V, ADC lunety aktywuje się i zaczyna próbkować sygnał. Zbiera się pewną liczbę punktów danych, które są wykreślane na ekranie.

ADC lunety działa ciągle i zbiera dane. Wyzwalacz kontroluje to, co jest wyświetlane.

Potem jest mały „martwy czas”, po którym zakres ponownie czeka na spełnienie warunku wyzwalania i ponownie gromadzi się tę samą liczbę punktów danych. Powinny one teraz pokrywać się z poprzednim zestawem próbek, a zatem wynik zakresu wygląda stabilnie na ekranie.

Dzieje się tak tylko wtedy, gdy twój sygnał jest idealnie okresowy, a Twoje wyraźne wyświetlanie tylko danych wyzwalanych (wiele zakresów ma funkcję wyzwalania „auto”, która wyświetla dane, nawet jeśli zakres nie został wyzwolony). Jak wspomniał Hearth w komentarzach do mojej odpowiedzi, „martwy czas”, który opisujesz , nazywa się wstrzymaniem , a prawidłowe ustawienie go jest niezbędne przy uruchamianiu niektórych przebiegów. Na przykład okresowy sygnał z dwoma szybkimi impulsami, po którym następuje duże opóźnienie, wymagałby wstrzymania na tyle długo, aby zignorować drugi impuls (więc zakres nie wyzwala ponownie drugiego impulsu).

Oś czasu jest czymś, czego nie do końca rozumiem. Uważam, że początek siatki, w której przecinają się podświetlone linie kropkowane, jest punktem wyzwalającym. W tym punkcie (w „t = 0”) napięcie powinno być równe napięciu wyzwalającemu poziom. Czy mam jak dotąd rację?

Tak.

Chodzi o to, że nie zawsze tak jest w przypadku mojego oscyloskopu. Czasami napięcie na początku nie jest równe poziomowi wyzwalania, a sygnał nawet powoli płynie w dowolnym kierunku. Co powoduje, że sygnał dryfuje, nawet jeśli spust jest ustawiony?

$t = 0$

Kolejne zamieszanie, które mam: widziałem prawą stronę źródła zwaną danymi „po wyzwoleniu” i lewą stronę „przed wyzwalaniem”. W jaki sposób są dane sprzed wyzwalacza, jeśli gromadzenie danych rozpoczyna się od wyzwalacza? Czy punkt spustowy nie powinien znajdować się po lewej stronie ekranu?

Zakres stale przechwytuje dane, ale wyświetla dane tylko wtedy, gdy przechwycone dane spełniają warunki wyzwalania. W zależności od pozycji poziomej ilość wyświetlanych danych po wyzwoleniu lub przed wyzwoleniem będzie się różnić.

Podczas gdy podstawowe oscyloskopy USB wykorzystują ciągłe wyzwalanie programowe \ cyfrowe, nie tak działają lunety stacjonarne. Przy dużych prędkościach jest zbyt dużo pasma analogowego, aby móc monitorować wszystkie informacje za pomocą ADC. Zwłaszcza, że ​​nowoczesne zakresy mają zaawansowane opcje wyzwalania.

Nowoczesne oscyloskopy mają komparatory, które porównują napięcie dochodzące do ustalonego poziomu, a następnie wyzwalają to. Przy dużych prędkościach ADC może nadążać za danymi, ale przetwarzanie staje się problemem, więc po uruchomieniu zakres pokazuje tylko dane ADC wokół punktu wyzwalania.

Źródło: Keysight

Czasami napięcie na początku nie jest równe poziomowi wyzwalania, a sygnał nawet powoli płynie w dowolnym kierunku. Co powoduje, że sygnał dryfuje, nawet jeśli spust jest ustawiony?

Mała strzałka określa, gdzie wyzwalany jest poziom wyzwalania zakresu.

Kolejne zamieszanie, które mam: widziałem prawą stronę źródła zwaną danymi „po wyzwoleniu” i lewą stronę „przed wyzwalaniem”. W jaki sposób są dane sprzed wyzwalacza, jeśli gromadzenie danych rozpoczyna się od wyzwalacza? Czy punkt spustowy nie powinien znajdować się po lewej stronie ekranu?

Jeśli użyjesz przycisku pozycji poziomej, możesz przesunąć punkt spustowy w lewo i uzyskać więcej danych w prawo. Ponieważ większość ludzi interesuje się tym, co dzieje się przed uruchomieniem, oscyloskopy również to pokazują.

Co powoduje, że sygnał dryfuje, nawet jeśli spust jest ustawiony?

Przerażający dryf może mieć wiele przyczyn ...

• Teraz patrząc na kanale 1, ale spust jest spojrzenie na wejściu kanału 2, lub pewne „zakresy mają gniazdo wejściowe zewnętrznego wyzwalania. Nie zakładaj tylko, że spust zawsze patrzy na tę samą falę, którą oglądasz.
• Wiele zakresów ma menu wyzwalacza, które wygląda mniej więcej tak: Auto, Normalny, Pojedynczy . Jeśli zakres nie otrzyma wyzwalacza w trybie normalnym lub pojedynczym , pojawi się pusty ekran.
  Ale w trybie Auto zakres często czeka krótko, szukając wyzwalacza. Jeśli nie widzi danych wejściowych, które może uruchomić, wyświetli wszystko, co znajduje się w buforze danych w tym momencie ... wyświetla się niepewny obraz. Przyczyną może być to, że kontrola poziomu wyzwalania jest ustawiona zbyt wysoko (powyżej góry przebiegu) lub zbyt nisko (poniżej dołu przebiegu).
• Obwody wyzwalające często wymagają rozsądnego poziomu sygnału. Jeśli fala jest zbyt mała na ekranie, wyzwalacz może nie zostać wygenerowany.
• Menu wyzwalania mogą obejmować tryby egzotyczne, w których na przykład oczekiwany jest sygnał wideo. Działa dobrze na sygnale wideo, a nie tak dobrze na innych kształtach fali.
• Inne opcje wyzwalania mogą oferować filtrowanie szumów, odrzucanie wysokiej częstotliwości, odrzucanie niskiej częstotliwości. Mogą one zakłócać proces wyzwalania na fali, która wydaje się czysta na ekranie.
• Na zdjęciu punkt wyzwalania pojawia się na środkowym ekranie w skali czasu (gdzie jest najczęściej umieszczony). To mała strzałka skierowana w dół. Ale czasami można zauważyć, że punktem wyzwalającym jest DALEKO poza ekranem. Twój zakres mówi „ tak”, uruchamiam (zielona ikona Trig'd na zdjęciu), ale wyświetlana fala dryfuje lub jest roztrzęsiona. Jeśli użyjesz kontroli pozycji w poziomie, aby sprowadzić spust z powrotem do domu, prawdopodobnie zauważysz, że dryf lub jitter zniknie.

Ćwicząc, możesz nauczyć się znajdować właściwą kontrolę, aby przywrócić zdrowie ekranu bez uciekania się do Autoset . Wyświetlanie części złożonego przebiegu może wymagać prawidłowych ustawień w wielu menu ... autoset usuwa je wszystkie, a czasem dokonuje złych wyborów.

Oto, jak myślę, że wyzwalacz działa: Powiedzmy, że ustawiłem wyzwalacz na tryb krawędzi, a poziom na 5 V. Gdy zmierzony sygnał osiągnie 5 V, ADC lunety aktywuje się i zaczyna próbkować sygnał. Zbiera się pewną liczbę punktów danych, które są wykreślane na ekranie. Potem jest mały „martwy czas”, po którym zakres ponownie czeka na spełnienie warunku wyzwalania i ponownie gromadzi się tę samą liczbę punktów danych. Powinny one teraz pokrywać się z poprzednim zestawem próbek, a zatem wynik zakresu wygląda stabilnie na ekranie.

Tak działały stare lunety analogowe. Zakresy cyfrowe są różne. ADC stale przechwytuje dane do bufora. Początkowo ignoruje wyzwalacz do momentu zapełnienia bufora „wstępnego wyzwalania”. Następnie w sposób ciągły nadpisuje ten bufor, szukając warunku wyzwalacza. Po znalezieniu wyzwalacza zakres wypełnia resztę bufora i wyświetla cały bufor. W ten sposób punkt spustowy można umieścić w dowolnym miejscu na wyświetlaczu lunety. Natomiast punkt wyzwalania w zakresach analogowych nie jest tak elastyczny i ogólnie można go umieścić tylko po lewej stronie wyświetlacza. Za pomocą linii opóźniających można go przesunąć o kilka sekund.

Czas martwy w zakresie cyfrowym to czas potrzebny na przetworzenie i wyświetlenie bufora po wyzwoleniu, czas potrzebny do zresetowania sprzętu do pozyskiwania w celu uzyskania nowego przechwytywania oraz czas potrzebny na wypełnienie bufora przed wyzwalaniem. Niektóre z nich mogą czasami być obsługiwane równolegle lub przyspieszane przez specjalistyczny sprzęt do akwizycji i przetwarzania sygnałów.

Oś czasu jest czymś, czego nie do końca rozumiem. Uważam, że początek siatki, w której przecinają się podświetlone linie kropkowane, jest punktem wyzwalającym. W tym punkcie (w „t = 0”) napięcie powinno być równe napięciu wyzwalającemu poziom. Czy mam jak dotąd rację? Chodzi o to, że nie zawsze tak jest w przypadku mojego oscyloskopu. Czasami napięcie na początku nie jest równe poziomowi wyzwalania, a sygnał nawet powoli płynie w dowolnym kierunku. Co powoduje, że sygnał dryfuje, nawet jeśli spust jest ustawiony?

Na zrzucie ekranu sygnał wydaje się przekraczać punkt wyzwalania, który jest wskazywany przez małe strzałki poziomu wyzwalania i pozycji, a dokładnie tego należy się spodziewać.

W niektórych zakresach (szczególnie w wyższych zakresach końcowych) ścieżka wyzwalania może być oddzielona od ścieżki akwizycji. W takim przypadku sygnały wyzwalające pochodzą wewnętrznie z komparatorów, a kalibracja może dryfować między ADC a komparatorem wyzwalacza, więc poziom wyzwalania i możliwe położenie nie są tak dokładne, jak powinny.

Kolejne zamieszanie, które mam: widziałem prawą stronę źródła zwaną danymi „po wyzwoleniu” i lewą stronę „przed wyzwalaniem”. W jaki sposób są dane sprzed wyzwalacza, jeśli gromadzenie danych rozpoczyna się od wyzwalacza? Czy punkt spustowy nie powinien znajdować się po lewej stronie ekranu?

Ponownie, w zakresie cyfrowym przechwytywanie jest ciągłe, a zakres utrzymuje bufor przed wyzwalaniem, który jest ciągle odświeżany aż do wystąpienia warunku wyzwalania. Jest to niezwykle potężna funkcja, ponieważ pozwala spojrzeć na to, co poprzedziło jakieś zdarzenie, co jest na ogół niemożliwe do zrobienia w zakresach analogowych (chyba że można wstawić wystarczająco duże opóźnienie do danych wejściowych, które realistycznie kończy się na kilku nanosekundy).