Как триггер осциллографа действительно работает?

Я пытаюсь узнать больше о цифровых осциллографах, особенно о триггерах. Вот как я думаю, что триггер работает: допустим, я установил триггер в граничный режим и уровень 5V. Когда измеренный сигнал достигает 5 В, активируется АЦП прицела, и он начинает выборку сигнала. Некоторое количество точек данных собрано, и они нанесены на экран. Затем наступает небольшое «мертвое время», после которого область снова ожидает выполнения условия запуска, и снова собирается то же количество точек данных. Теперь они должны совпадать с предыдущим набором семплов, и поэтому вывод области видимости будет стабильным на экране.

Ось времени - это то, что я не совсем понимаю. Я считаю, что начало сетки, где пересекаются выделенные пунктирные линии, является точкой запуска. В этот момент (при «t = 0») напряжение должно быть равно напряжению уровня запуска. Я правильно до сих пор? Дело в том, что это не всегда так с моим осциллографом. Иногда напряжение в начале координат не равно уровню триггера, и сигнал даже медленно дрейфует в любом направлении. Что вызывает дрейф сигнала, даже если установлен триггер?

Еще одна путаница, которая у меня возникла: я видел правую сторону источника, называемую данными «после запуска», а левую - данными «предварительного запуска». Как поступают данные до триггера, если сбор данных начинается с триггера? Разве точка триггера не должна быть в самом левом углу экрана?

Из общего интереса давайте вернемся назад во времени и поговорим о том, как работал запуск аналогового осциллографа.

Старые школьные осциллографы - это векторные устройства . Другими словами, точка на экране управляется двумя напряжениями. Каждый перемещает это вертикально, один перемещает это горизонтально. Они делают это путем электростатического отклонения электронного пучка. Фактически, напряжение на отклоняющих пластинах напрямую соответствует положению «точки» на дисплее прицела.

Поскольку дисплей напрямую переводит напряжение в положение точки, это достаточно просто сделать для вертикальной (например, величины) величины трассы. Вы просто буферизуете и усиливаете входной сигнал по мере необходимости и применяете его к вертикальным отклоняющим пластинам.

Горизонтальная развертка внутренне контролируется напряжением, накопленным на конденсаторе (который затем усиливается для возбуждения пластин таким же образом, как и вертикальные пластинки). Подметание было выполнено источником тока, который заряжает этот конденсатор. Когда вы меняли горизонтальную временную базу, вы меняли зарядный ток или переключали значение конденсатора.

Триггер работал, в основном, закорачивая конденсатор, поэтому луч (который образует точку) фиксируется в одной позиции в X. Когда происходит событие триггера, он щелкает защелкой в ​​осциллографе, и интегратор конденсатора начинает накапливаться, что генерирует линейную развертку по экрану.

Как только заряд конденсатора достигает определенного напряжения, развертка обрабатывается как «выполнено», заряд в конденсаторе сбрасывается с помощью электронного переключателя, и тогда система готова к другому событию запуска.

Это актуально, потому что большая часть языка, который окружает запуск осциллографа, происходит от аналоговых осциллографов. «Мертвое время» заключается в том, что для аналогового осциллографа требуется ненулевой период времени для разряда конденсатора горизонтальной развертки. Вполне возможно создать цифровой осциллограф, у которого нет мертвого времени.

Тангенс:

Получить данные до события запуска гораздо сложнее с аналоговым осциллографом. Единственный способ сделать это - использовать то, что называется линией задержки .

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

То, что вы должны сделать, это использовать линию задержки, чтобы, ну, в общем, задержать входной сигнал и использовать отдельный вход триггера для фактического триггера. Делая это, вы эффективно сдвигаете время начала трассировки на любое время, на которое задерживается линия задержки (обычно до нескольких сотен наносекунд).

Недостатком этой техники является то, что вам нужен специализированный виджет (линия задержки). Обычно они имеют фиксированную задержку и могут влиять на ваш сигнал в зависимости от их полосы пропускания и характеристик.

Когда измеренный сигнал достигает 5 В, активируется АЦП прицела, и он начинает выборку сигнала. Некоторое количество точек данных собрано, и они нанесены на экран.

АЦП прицела постоянно работает и собирает данные. Триггер контролирует то, что отображается.

Затем наступает небольшое «мертвое время», после которого область снова ожидает выполнения условия запуска, и снова собирается то же количество точек данных. Теперь они должны совпадать с предыдущим набором семплов, и поэтому вывод области видимости будет стабильным на экране.

Это только в том случае, если ваш сигнал является идеально периодическим, и вы явно отображаете только сработавшие данные (многие области имеют функцию «автоматического» запуска, которая будет отображать данные, даже если область не сработала). Как упомянуто Хиртом в комментариях к моему ответу, «мертвое время», которое вы описываете, называется задержкой , и его правильная установка необходима при запуске определенных сигналов. Например, периодический сигнал с двумя быстрыми импульсами, сопровождаемыми большой задержкой, потребовал бы удержания, достаточного для того, чтобы игнорировать второй импульс (поэтому прицел не повторно запускает второй импульс).

Ось времени - это то, что я не совсем понимаю. Я считаю, что начало сетки, где пересекаются выделенные пунктирные линии, является точкой запуска. В этот момент (при «t = 0») напряжение должно быть равно напряжению уровня запуска. Я правильно до сих пор?

Да.

Дело в том, что это не всегда так с моим осциллографом. Иногда напряжение в начале координат не равно уровню триггера, и сигнал даже медленно дрейфует в любом направлении. Что вызывает дрейф сигнала, даже если установлен триггер?

$t = 0$

Еще одна путаница, которая у меня возникла: я видел правую сторону источника, называемую данными «после запуска», а левую - данными «предварительного запуска». Как поступают данные до триггера, если сбор данных начинается с триггера? Разве точка триггера не должна быть в самом левом углу экрана?

Область непрерывно захватывает данные, но отображает данные только тогда, когда полученные данные удовлетворяют условиям запуска. В зависимости от вашего горизонтального положения количество отображаемых данных после запуска или до запуска будет меняться.

В то время как базовые USB-осциллографы используют непрерывный программный \ цифровой запуск, это не то, как работают настольные прицелы. Слишком большая аналоговая полоса пропускания на высоких скоростях, чтобы можно было контролировать всю информацию с помощью АЦП. Тем более что современные прицелы имеют расширенные возможности запуска.

Современные осциллографы имеют компараторы, которые сравнивают входное напряжение с заданным уровнем, а затем запускают его. На высоких скоростях АЦП может не отставать от данных, но их обработка становится проблемой, поэтому при срабатывании область показывает только данные АЦП вокруг точки запуска.

Источник: Keysight

Иногда напряжение в начале координат не равно уровню триггера, и сигнал даже медленно дрейфует в любом направлении. Что вызывает дрейф сигнала, даже если установлен триггер?

Маленькая стрелка определяет, где срабатывает уровень срабатывания прицела.

Еще одна путаница, которая у меня возникла: я видел правую сторону источника, называемую данными «после запуска», а левую - данными «предварительного запуска». Как поступают данные до триггера, если сбор данных начинается с триггера? Разве точка триггера не должна быть в самом левом углу экрана?

Если вы используете кнопку горизонтального положения, вы можете переместить триггерную точку влево и получить больше данных вправо. Поскольку большинство людей интересуются тем, что происходит до запуска, осциллографы также это показывают.

Что вызывает дрейф сигнала, даже если установлен триггер?

У страшного дрейфа может быть очень много причин ...

• Вы смотрите на канал 1, но триггер смотрит на вход канала 2, или у некоторых областей есть гнездо входа триггера EXTernal. Не просто предполагайте, что триггер всегда смотрит на ту же волну, что и вы.
• Многие области имеют триггерное меню, которое выглядит примерно так: Авто, Обычный, Одиночный . Если область не получает триггера в нормальном или одиночном состоянии , вы видите пустой экран.
  Но в Авто область видимости часто будет ждать короткое время в поисках триггера. Если он не видит вход, на который он может сработать, он покажет все, что находится в его буфере данных в этот момент ... вы получите дрифт-дисплей. Причиной может быть то, что регулятор уровня триггера установлен слишком высоко (выше верха сигнала) или слишком низко (ниже низа сигнала).
• Цепи запуска часто требуют разумного уровня сигнала. Если форма сигнала слишком мала на экране, триггер может не генерироваться.
• Меню триггеров может включать в себя экзотические режимы, где, например, ожидается видеосигнал. Хорошо работает с видеосигналом, не очень хорошо с другими формами волн.
• Другие варианты запуска могут предлагать фильтрацию шума, подавление высокой частоты, отклонение низкой частоты. Это может запутать процесс запуска сигнала, который выглядит чистым на вашем дисплее.
• На вашей фотографии триггерная точка появляется в середине экрана шкалы времени (там, где ее чаще всего ставят). Это крошечная стрелка, указывающая вниз. Но иногда вы можете обнаружить, что триггерная точка - это ПУТЬ за кадром. Ваша сфера говорит да, я срабатываю (зеленый значок Trig'd на вашей фотографии), но отображаемая волна дрейфует или дрожит. Если вы используете контроль положения по горизонтали, чтобы вернуть спусковой крючок домой, вы, вероятно, обнаружите, что дрейф или дрожание исчезают.

С практикой вы можете научиться находить надлежащий контроль для восстановления работоспособности дисплея, не прибегая к Autoset . Просмотр некоторой части сложной формы сигнала может потребовать правильных настроек во многих меню ... автоматическая настройка стирает их все, а иногда делает неправильный выбор.

Вот как я думаю, что триггер работает: допустим, я установил триггер в граничный режим и уровень 5V. Когда измеренный сигнал достигает 5 В, активируется АЦП прицела, и он начинает выборку сигнала. Некоторое количество точек данных собрано, и они нанесены на экран. Затем наступает небольшое «мертвое время», после которого область снова ожидает выполнения условия запуска, и снова собирается то же количество точек данных. Теперь они должны совпадать с предыдущим набором семплов, и поэтому вывод области видимости будет стабильным на экране.

Так работали старые аналоговые прицелы. Цифровые прицелы разные. АЦП непрерывно записывает данные в буфер. Сначала он игнорирует триггер до тех пор, пока не будет заполнен буфер «pre-trigger». Затем он непрерывно перезаписывает этот буфер при поиске условия запуска. Когда триггер найден, область действия заполняет оставшуюся часть буфера и отображает весь буфер. Таким образом, триггерная точка может быть размещена в любом месте на дисплее области. Напротив, точка запуска в аналоговых областях не столь гибкая и, как правило, может быть размещена только с левой стороны дисплея. С помощью линий задержки его можно перенести на дисплей за несколько нс.

Мертвое время в цифровой области видимости - это время, необходимое для обработки и отображения буфера после триггера, время, необходимое для сброса оборудования сбора для получения нового захвата, и время, необходимое для заполнения буфера предварительного запуска. Некоторые из них могут иногда обрабатываться параллельно или ускоряться специализированным оборудованием сбора и обработки сигналов.

Ось времени - это то, что я не совсем понимаю. Я считаю, что начало сетки, где пересекаются выделенные пунктирные линии, является точкой запуска. В этот момент (при «t = 0») напряжение должно быть равно напряжению уровня запуска. Я правильно до сих пор? Дело в том, что это не всегда так с моим осциллографом. Иногда напряжение в начале координат не равно уровню триггера, и сигнал даже медленно дрейфует в любом направлении. Что вызывает дрейф сигнала, даже если установлен триггер?

На вашем снимке экрана сигнал действительно пересекает точку запуска, которая обозначена маленькими стрелками уровня и положения триггера, и это именно то, что вы ожидаете увидеть.

В некоторых областях (особенно в областях более высокого уровня) путь запуска может быть отделен от пути получения. В этом случае сигналы запуска поступают из компараторов, и калибровка может дрейфовать между АЦП и компаратором запуска, поэтому уровень запуска и, возможно, положение не так точны, как должно быть.

Еще одна путаница, которая у меня возникла: я видел правую сторону источника, называемую данными «после запуска», а левую - данными «предварительного запуска». Как поступают данные до триггера, если сбор данных начинается с триггера? Разве точка триггера не должна быть в самом левом углу экрана?

Опять же, в цифровой области действия захват является непрерывным, и область поддерживает буфер предварительного запуска, который постоянно обновляется до тех пор, пока не возникнет условие запуска. Это чрезвычайно мощная функция, так как она позволяет вам посмотреть, что предшествовало некоторому событию, что вообще невозможно сделать с аналоговыми областями (если вы не можете вставить достаточно длительную задержку во входные данные, которая реально достигает нескольких наносекунд).