Люмінесцентному осцилографу немає альтернативи при захопленні аномалій та швидких сигналів. Частина 6

Магазин Gtest(R) пропонує широку номенклатуру осцилографів на сторінці сайту, що наводиться в самому кінці Розділу, а також рекомендовані прилади та статті для самоосвіти

Існує два типи методів вибірки з еквівалентним часом: довільна та послідовна. Кожна має свої переваги. Випадкова вибірка еквівалентного часу дозволяє відображати вхідний сигнал до запуску без використання лінії затримки. Послідовна вибірка в еквівалентному часі забезпечує набагато більший тимчасовий дозвіл та точність. Для обох типів вибірок потрібно, щоб сигнал був повторюваним.

Випадкова вибірка за еквівалентним часом

Цифрові перетворювачі випадкового еквівалентного часу (пробовідбірники) використовують внутрішній годинник, який працює асинхронно щодо вхідного сигналу і тригера, як це показано на малюнку 33. Вибірки беруться безперервно, незалежно від положення тригера і відображаються на основі різниці в часі між вибіркою і тригер. Хоча вибірки беруться послідовно в часі, вони є випадковими по відношенню до тригера – звідси і назва «випадкова» вибірка з еквівалентним часом. Точки вибірки з'являються випадково уздовж форми сигналу при відображенні на екрані осцилографа.
Можливість отримання та відображення вибірок до точки запуску є ключовою перевагою цієї методики вибірки, усуваючи необхідність зовнішніх сигналів до запуску або лініях затримки. Залежно від частоти дискретизації та часового вікна дисплея, випадкова вибірка може дозволити отримати більше однієї вибірки за ініційовану подію тригера. Однак при більш високих швидкостях розгортки вікно збору даних звужується доти, доки дигітайзер не зможе робити вибірку при кожному запуску.
Саме на цих вищих швидкостях розгортки часто виробляються дуже точні виміри синхронізації і де надзвичайний високий дозвіл синхронізації пробовідбірника з послідовним еквівалентним часом найбільш вигідно. Смуга пропускання випадкової вибірки з еквівалентним часом менша, ніж вибірки з послідовним часом.

Послідовна вибірка у еквівалентному часі

Послідовний пробовідбірник з еквівалентним часом отримує одну вибірку на тригер, незалежно від налаштування часу/розподілу або швидкості розгортки, як це показано на рис 34. Коли тригер спрацював, то вибірка захоплюється після дуже короткої, але чітко визначеної часової затримки. Коли відбувається наступний запуск, до цієї затримки додається невеликий крок часу – дельта t і дигітайзер захоплює іншу вибірку. Цей процес повторюється багато разів, з «дельтою t», яка додається до кожного попереднього захоплення вибірки, доки не буде повністю заповнено тимчасове вікно. Точки вибірки відображаються в послідовності зліва направо вздовж форми хвилі під час відображення на екрані осцилографа.

Говорячи технологічною мовою, простіше створити дуже коротку, дуже точну «дельту», ніж виміряти вертикальне і горизонтальне положення вибірки щодо точки запуску, як це має місце в пробовідбірниках при довільних вибірках. Ця точно виміряна затримка надає послідовним пробовідбірникам неперевершений дозвіл часу. Оскільки при послідовній вибірці сама вибірка проводиться після визначення рівня запуску точка запуску не може відображатися без аналогової лінії затримки, яка, в свою чергу, може зменшити смугу пропускання поточного режиму вибірок. Якщо можна використовувати сигнал від зовнішнього попереднього тригера, пропускну здатність в режимі послідовних вибірок не буде порушено.

Позиціювання та секунди на поділ

Регулятор горизонтального положення переміщує на екрані форму сигналу вліво та вправо у потрібне місце. Параметр «секунди на поділ» (зазвичай позначається як сек/справ) дозволяє вибрати швидкість, з якою сигнал вимальовується на екрані (також званий налаштуванням тимчасової шкали або швидкістю розгортки). Цей параметр є коефіцієнтом масштабування. Якщо налаштування дорівнює 1 мс, то кожен горизонтальний поділ становить 1 мс, а загальна ширина екрану становить 10 мс або десять поділів. Зміна параметра sec/div дозволяє розглядати довгі та короткі інтервали часу вхідного сигналу.
Як і у випадку вертикальної шкали вольт/справ, горизонтальна шкала секунд/поділів може мати змінні часові значення, що дозволяє вам встановлювати горизонтальну шкалу часу між дискретними налаштуваннями.

Налаштування тимчасової бази

Ваш осцилограф має тимчасову базу, яку зазвичай називають основною тимчасовою базою. Багато осцилографів також мають т.з. тимчасову базу із затримкою - тимчасову базу із розгорткою, яка (розгортка) може починатися (або запускатися від тригера) щодо заздалегідь визначеного часу на основній шкалі розгортки. Використання відстроченої тимчасової розгортки дозволяє вам бачити події чіткіше, а також ті події, які не можуть бути видно лише на режимі основної тимчасової розгортки.
Тимчасова база із затримкою вимагає налаштування затримки часу, а також можливого використання режимів затримки тригера та інших налаштувань, що не описуються в цьому Посібнику. Звертайтеся до інструкції з експлуатації, що постачається разом з осцилографом, щодо того, як правильно задіяти всі ці функції.

Масштабування

Ваш осцилограф може мати спеціальні налаштування збільшення зображення по горизонталі, які дозволяють відображати на екрані збільшену частину осцилограми. Деякі осцилографи додають можливість масштабування функції панорамування. Ручні регулятори використовуються для регулювання коефіцієнта масштабування або масштабу зображення, а також панорами вікна масштабування формою хвилі. Ця операція в цифровому осцилографі (DSO) виконується вже над збереженими оцифрованими даними.

Режим XY

Більшість осцилографів мають режим XY, що дозволяє відображати на горизонтальній осі вхідний сигнал, а не тимчасову шкалу. Цей режим роботи відкриває нову область методів вимірювання зсуву фази, описаних у розділі «Методи вимірювання» даного підручника.

Z Axis

Цифровий люмінофорний осцилограф (DPO) має високу щільність вибірки дисплея і вроджену здатність фіксувати інформацію про інтенсивність сигналу, що тестується. Завдяки осі інтенсивності (вісь Z) DPO може забезпечити тривимірне відображення сигналу в реальному часі, аналогічне тому, що під силу тільки аналогового осцилографа. Коли ви дивитеся на криву форми сигналу на DPO, ви можете бачити світлі області – області, де сигнал найвищий за інтенсивністю. Такого роду екранне зображення дозволяє легко відрізнити основну форму сигналу від к-л перехідного процесу, який відбувається лише час від часу або взагалі одного разу - сам базовий сигнал буде виглядати набагато яскравіше. Однією з функцій осі Z є подача спеціальних синхронізованих сигналів окремий вхід Z для створення виділених точок «маркера» на встановлених інтервалах форми хвилі.

Режим XYZ з DPO та дисплеєм запису XYZ

Деякі DPO можуть використовувати вхід Z для створення дисплея XY з градацією інтенсивності зображення. У цьому випадку DPO здійснює вибірку миттєвого значення даних на вході Z і використовує це значення для визначення специфічної частини форми сигналу. Після того, як у вас з'явилися чітко визначені вибірки, ці вибірки можуть накопичуватися, що призводить до відображення сигналу у форматі XYZ вже з градацією інтенсивності цього сигналу. Режим XYZ особливо ефективний при відображенні діаграм полярності, які зазвичай використовуються при тестуванні пристроїв бездротового зв'язку - наприклад, діаграми сузір'їв. Іншим способом відображення даних XYZ є відображення запису XYZ. У цьому режимі використовуються дані з пам'яті зібраних даних, а не бази даних DPO.

Система синхронізації та органи управління

Функція запуску осцилографа (тригер) синхронізує горизонтальну розгортку у певній точці сигналу, що важливо для чіткої характеристики сигналу, що досліджується. Елементи управління тригером дозволяють стабілізувати сигнали, що повторюються, тим самим захоплювати і фіксувати поодинокі картинки. Тригер змушує повторювані осцилограми на дисплеї осцилографа здаватися статичними шляхом багаторазового відображення однієї й тієї ж ділянки вхідного сигналу. Уявіть хаос на екрані осцилографа, який неминуче виник би, якби кожен цикл розгортки починався в довільній точці сигналу, як показано на рис.

Запуск по краю/порогу сигналу, що застосовується в аналогових та цифрових осцилографах, є основним та найпоширенішим типом синхронізації. Крім порогового запуску, присутнього як на аналогових, так і цифрових осцилографах, останні укомплектовані безліччю спеціалізованих налаштувань запуску, недоступними для аналогових моделей. Ці тригери реагують на певні умови/характеристики у вхідному сигналі, полегшуючи, наприклад, виявлення імпульсу, який вже, чим мав би бути. Таку умову було б неможливо виявити лише за допомогою запуску на поріг напруги.

Удосконалені засоби керування тригером дозволяють ізолювати конкретні події на сигналі, що становлять інтерес для вивчення, щоб оптимізувати частоту дискретизації осцилографа та його довжину запису. Розширені можливості запуску в деяких моделях осцилографів надають можливості для виборчого управління та аналізу. Ви можете запускати імпульси, визначені за їхньою амплітудою (наприклад, за імпульсами короткого замикання), за часом (ширина імпульсу, збій, швидкість наростання, налаштування та утримання та час очікування) та окреслені логічним станом або шаблоном (запуск на умову логіки).

Інші розширені функції тригера включають:

■ Запуск шаблонного блокування – Цей запуск додає новий вимір до послідовного запуску шаблону NRZ, дозволяючи осцилографу отримувати синхронізовані дані довгого послідовного тестового шаблону з високою точністю значень тимчасової бази. Запуск блокування шаблону може бути використаний для видалення випадкового джиттера з довгих послідовних шаблонів даних. Можуть бути досліджені дії конкретних бітових переходів, і усереднення отриманих результатів може застосовуватися з перевіркою маски.

■ Послідовний запуск шаблону – Цей вид запуску можна використовувати для налагодження послідовних архітектур. Він забезпечує запуск послідовного шаблону потоку послідовних даних NRZ із вбудованим відновленням тактових імпульсів та корелює події на фізичному та канальному рівнях. У цьому випадку відновлюється тактовий сигнал, ідентифікуються переходи та можливість встановлювати бажані закодовані слова для захоплення послідовного патерну.

■ Тригер A & B - деякі системи тригерів пропонують кілька типів запуску тільки для однієї події (події A), при цьому вибір відкладеного запуску (подія B) обмежений захопленням по краю імпульсу і часто не забезпечує спосіб обнулення послідовності запусків, якщо подія не відбувається . Сучасні осцилографи можуть надати повний набір розширених типів тригерів для A і B, логічну послідовність керування при пошуку цих подій, а також скинути запуск, щоб знову запустити послідовність тригерів після певного часу, стану або переходу, тому навіть події в найбільш складних сигналах можуть бути зафіксовано.

■ Search & Mark Triggering - Запуск пошуку та позначки - апаратні тригери відстежують події одного типу за раз, але пошук може одночасно сканувати кілька типів подій. Наприклад, пошук порушень часу встановлення чи утримання на кількох каналах. Індивідуальні позначки можуть бути розміщені за допомогою пошуку, вказуючи на події, що відповідають критеріям пошуку.

■ Корекція тригера - оскільки тригерні системи та системи збору даних мають різні алгоритми, існує деяка внутрішня затримка між положенням тригера та отриманими даними. Це призводить до перекосу та тремтіння запуску. За допомогою системи корекції тригера прилад регулює положення тригера та компенсує різницю у затримці між алгоритмом тригера та шляхом збору даних. Це усуне практично будь-яке тремтіння запуску в точці запуску. У цьому режимі точка запуску може бути використана як точка відліку для вимірювання.

■ Послідовний запуск за певними стандартними сигналами I2C, CAN, LIN і т. д.) - Деякі осцилографи надають можливість запуску розгортки за певними типами сигналів для стандартних сигналів послідовних даних, таких як CAN, LIN, I2C, SPI та інші. Декодування цих типів сигналів є на багатьох сучасних осцилографах.

Опціональні органи управління запуском, встановлені на деяких моделях осцилографів, розроблені спеціально для дослідження телекомунікаційних сигналів. Інтуїтивно зрозумілий інтерфейс користувача, доступний в деяких осцилографах, також дозволяє швидко налаштовувати параметри запуску з великою гнучкістю в налаштуванні тестування, щоб максимізувати продуктивність.

Примітка:
При використанні більше чотирьох каналів для запуску сигналів, логічний аналізатор постає ідеальним інструментом.

Положення тригера

Управління положенням тригера по горизонталі доступне лише цифрових осцилографах. Регулятор положення тригера може перебувати в секції горизонтального керування осцилографом на його передній панелі. Фактично він є горизонтальним положенням тригера в зареєстрованому сигналі.

Зміна положення тригера горизонталлю дозволяє фіксувати поведінку сигналу перед подією тригера, що називається попереднім переглядом. Таким чином він визначає довжину видимого сигналу як до, так і після точки запуску.

Зміна положення тригера горизонталлю дозволяє фіксувати поведінку сигналу перед подією тригера. Ця операція називається попереднім переглядом. Таким чином він визначає довжину видимого сигналу як до, так і після точки запуску. Через осцилограф проходить постійний потік даних; тригер буквально дає команду осцилограф зберегти поточні дані в пам'яті.
Навпаки, аналогові осцилографи відображають сигнал, тобто записують його на ЕЛТ тільки після отримання сигналу запуску. Таким чином, аналогових осцилографах перегляд сигналу до запуску недоступний, за винятком невеликої кількості даних, що забезпечується лінією затримки у вертикальній системі.

Перегляд форми сигналу перед спрацюванням тригера є цінним підмогою усунення несправностей в електронному устаткуванні. Якщо проблема виникає періодично, ви можете запустити її, записати події, які призвели до неї, і, можливо, відшукати причину.

Рівень тригера та крутість сигналу

Елементи керування рівнем запуску та нахилом забезпечують основне визначення точки запуску та визначають спосіб відображення сигналу, як це показано на рис 36.

Схема запуску діє як компаратор. Ви вибираєте крутість та рівень напруги на одному вході компаратора. Коли сигнал запуску на іншому вході компаратора відповідає вашим параметрам, осцилограф генерує запуск.

■ Керування нахилом визначає, чи точка запуску на передньому або задньому фронті сигналу. Наростаючий фронт – це позитивний нахил, а спадаючий – негативний нахил.

■ Регулятор рівня визначає, де на краю з'являється точка спрацьовування.

Джерела тригера

Осцилограф не обов'язково повинен запускатися за сигналом, що відображається. Розгортка може запускатися з кількох джерел:

■ Будь-який канал входу

■ Зовнішнє джерело, відмінне від сигналу, що подається на вхідний канал

■ Сигнал джерела живлення

■ Сигнал, який визначається всередині осцилографа, з одного або кількох вхідних каналів.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy