8. diel - Ako nastaviť trigger osciloskop pomocou štatistík merania

Trigger je základným prvkom všetkých moderných digitálnych osciloskopov, synchronizuje zber údajov osciloskopu s užívateľom špecifikovanou udalosťou na signálu, či už ide o hranu, prekročenie prahu alebo špecifickú charakteristiku signálu.

Technická séria – Rady a typy pri výbere osciloskopu

Autor Bohumil Vítovec

Inteligentné triggery Teledyne LeCroy môžu spúšťať osciloskopické akvizicie na základe vlastností, ako je obdobie, šírka pulzu, amplituda signálu, rýchlosť poklesu signálu alebo strata signálu. Tieto typy triggeru sú ideálne pre zachytenie prechodných udalostí, ako sú Glitche, ale vyžadujú poznanie aspoň rozsahu možných hodnôt pre aktiváciu triggeru.

Pod pojmom Glitch môžeme rozumieť neočakávaný prechodový jav v priebehu signálu.

Glitch „Gremlins Lurking in the Computer Hardware“ (NASA)

Obrázok 1: Histogram rôznych šírok impulzu v obdĺžnikovom priebehu signálu pri PWM.​

Prerušované prechodné javy a Glitche patria medzi najfrustrujúcejšie problémy, ktoré je potrebné odhaliť a vyriešiť. To platí najmä vtedy, ak nemáte predstavu o povahe prechodného stavu. Môžete však použiť meracie nástroje osciloskopu na hľadanie týchto nepríjemných prechodových javov a potom pomocou týchto informácií nastaviť trigger, aby ste ich zachytili, keď k nim dôjde.

Tu je návod

Uvažujte o postupnosti impulzov znázornenej na obrázku 1. Toto je signál modulovaný šírkou pulzu s menovitou frekvenciou 2,57 kHz získaný pomocou nastavenia trigger na okraj (Edge) a pomocou niekoľkých automatických parametrov merania dostaneme štatistický prehľad o danom signálu.

Je zjavná modulácia šírky pulzu okolo -1,5 ms a 1,5 ms, otázka však je, či sa v tomto signáli vyskytnú nejaké anomálie, napríklad príliš úzke pulzy. Osciloskop má Glitch Smart Trigger, ale jeho použitie si vyžaduje znalosť šírky udalosti, ktorú chcete zachytiť. Ako to zistíte, keď ste v zápise Glitch nenašli?

Odpoveďou je použitie štatistík merania. Ak zaznamenáte priebeh signálu niekoľkokrát pomocou trigger Edge a zmerate šírku impulzu so zapnutou štatistikou merania, dostanete údaje o priemernej, minimálnej a maximálnej šírke impulzu spolu s celkovým počtom meraní, z ktorých sa táto štatistika vypočítala. Všimnite si hodnoty Num 4.425e + 3 (4 225) pre parameter šírka P3 (C2) – to je koľko šírok impulzov bolo nameraných a vypočítaných do týchto štatistík.

Štatistické informácie možno zobraziť použitím histikónu (ikonový histogram) pod parametrom šírky P3. Na osciloskopoch Teledyne LeCroy od radu HDO6000 a vyššie spôsobí kliknutie na histikón zobrazenie celého histogramu. Histogram sa zobrazí v samostatnej mriežke, z ktorej sa môžu odčítať a zmerať údaje.

Mriežka histogramu má úplne inú horizontálnu mierku ako mriežka impulzov, namiesto milisekúnd v mikrosekundách, pretože odráža mieru šírky impulzu meranú parametrom P3, nie čas akvizicie. Prevažná časť histogramu zobrazuje rozsah šírok od približne 150 μs do maximálne 240 μs. To je normální modulační rozsah šířky, kde většina pulzů klesá. Ukazuje však také šířku anomálního pulzu, která se vyskytuje poblíž 0 𝛍s. Štatistiky P3 označujú minimálnu hodnotu 166,5 ns alebo 0,1665 s, čo by sa na tejto mriežke vykreslilo okolo 0.

Vertikálna os histogramu predstavuje počet meraní v malom rozsahu nameraných hodnôt nazývaných „bin“. Zásobník obsahujúci šírku Glitche ukazuje počet asi 16 meraní, z celkového počtu meraní 4225. K anomálnemu priebehu teda dochádza asi z 0,000038% času, alebo asi raz za 263 meraní. Získanie viac ako tohto počtu impulzov by preto malo zabezpečiť zachytenie aspoň jednej anomálie. To vám povie, ako dlho musí trvať príjem signálu.

Keď poznáme rozsah hodnôt anomálií zo štatistiky šírky, môžeme nastaviť Glitch Smart Trigger, ako je znázornené na obrázku 2.

Obrázok 2: Nastavenie spúšte Glitch Smart Trigger na základe nameranej hodnoty šírky krivky.​

V tomto případě, protože šířka glitche je známa z měření, nastavili jsme horní limit na hodnotu trochu nad  166 ns. Byla zvolena hodnota 200 ns. Na dolní limit byla použita hodnota 150 ns.

Po spustení osciloskopu pomocou triggeru Glitch môžeme skontrolovať nastavenie a vyšetriť anomálie pomocou iných meracích nástrojov, ako je znázornené na obrázku 3.

Obrázok 3: Priebeh signálu zachytený pomocou Glitch Smart Trigger ukazuje Glitch v strede spúšťacieho času.​

Trigger Glitch úspešne spustil akvizíciu zakaždým, keď bol nájdený impulz šírky 166 ns

Na obrázku 3 je v ľavej hornej mriežke zobrazených 25 cyklov zachytených počas priebehu, pričom chyba nastane v blízkosti spúšťacieho času priamo v strede. Zväčšenie zdroja v mriežke vpravo hore ukazuje detail chýb. Trojuholníková ikona spúšťa v spodnej časti mriežky označuje spúšťací bod, ktorý je zhodný s koncom chyby.

Histogram merania šírky P3 je zobrazený v mriežke vpravo dole. Všimnite si, že výška „binu“ zodpovedajúca šírke impulzu 0,166 ns ukazuje číslo 30 výjavov. To sa rovná počtu aktivácií triggeru overených počtom meraní amplitúdy P1 špička-špička, ktoré sa vykonávajú jedno na akvizícii. Každá akvizícia teda zahŕňa Glitch – tak ako by mala, pretože to je naša spúšťacia udalosť – žiadna nám nechýba. Naše nastavenie trigger teda funguje.

V ľavej spodnej mriežke je zobrazený časovo synchrónny graf každého merania šírky, ktorý vykresluje šírku v závislosti od času. Všimnite si prudký pokles šírky v čase aktivácie triggeru, ktorý zodpovedá umiestneniu Glitche.

Záver:

Osciloskopy Teledyne LeCroy sú vybavené množstvom sofistikovaných funkcií a nástrojov. Ich vzájomné kombinácie sú v užívateľskom prostredí osciloskopov MAUI intuitívne a umožnia vám dosiahnuť jednoducho komplexné nastavenie prístroja aj analýzu signálu.

V tomto seriáli si nekladieme za cieľ posúdiť, ktorá značka je alebo nie je najlepšia. Chceme len upozorniť čitateľov na časté obmedzenia a úskaly, ktoré nemusia byť na prvý pohľad pri výbere osciloskopu pre vašu prácu zjavné. Chceme vám poskytnúť určitý pohľad pri výbere nového osciloskopu. Informácie, ktoré v seriáli uvádzame, vychádzajú z našich dlhoročných skúseností s osciloskopmi a predovšetkým s prístrojmi Teledyne LeCroy, z verejne dostupných informácií a technickej dokumentácie ostatných výrobcov. Aby sme sa nezaoberali touto problematikou len v teoretickej rovine, zameriame sa na technické parametre prístrojov a rôzne spôsoby merania. 

Obsah tohto seriálu môžete tiež ovplyvniť! Vítame vaše pripomienky, návrhy tém, vaše skúsenosti, ktoré môžete poslať na e-mail bohumil.vitovec@blue-panther.cz.

Rovnako nás môžete kontaktovať, ak potrebujete radu na mieru.

Ďalši diel / Všetky diely