Osiloskop tetiği gerçekten nasıl çalışır?

Dijital osiloskoplar hakkında daha fazla şey öğrenmeye çalışıyorum, özellikle de tetikleme. Tetiğin nasıl çalıştığını düşünüyorum: Diyelim ki tetiği kenar moduna ve düzeyi 5V olarak ayarladım. Ölçülen sinyal 5V'a ulaştığında, kapsamın ADC'si etkinleşir ve sinyali örneklemeye başlar. Bir miktar veri noktası toplanır ve bunlar ekranda çizilir. Ardından, kapsamın tekrar tetikleyici koşulunun karşılanmasını beklediği ve aynı miktarda veri noktası tekrar toplandığı küçük bir "ölü zaman" vardır. Bunlar şimdi önceki örneklerle aynı hizaya gelmelidir ve bu nedenle kapsam çıktısı ekranda sabit görünür.

Zaman ekseni tam olarak anlamadığım bir şey. Vurgulanan noktalı çizgilerin kesiştiği ızgaranın kökeninin tetikleyici nokta olduğuna inanıyorum. Bu noktada ("t = 0" da) voltaj, tetikleme seviyesi voltajına eşit olmalıdır. Şimdiye kadar doğru muyum? Mesele şu ki, osiloskopumda durum her zaman böyle değil. Bazen başlangıçtaki voltaj tetikleme seviyesine eşit değildir ve sinyal yavaşça her iki yöne de kaymaktadır. Tetikleyici ayarlanmış olsa bile sinyalin kaymasına ne sebep olur?

Sahip olduğum başka bir karışıklık: Kökeni "tetik sonrası" veri ve sol tarafında "ön tetik" veri denilen sağ tarafında gördüm. Veri toplama tetikleyiciden başlarsa, tetikleyiciden önceki veriler nasıl olur? Tetik noktası aslında ekranın en solunda olmamalı mı?

Genel ilgiden biraz geriye gidelim ve analog osiloskop tetiklemenin nasıl çalıştığı hakkında konuşalım.

Eski okul osiloskopları vektör cihazlarıdır . Başka bir deyişle, ekrandaki nokta iki voltajla değiştirilir. Biri dikey olarak hareket eder, biri yatay olarak hareket eder. Bunu bir elektron ışınının elektrostatik sapması ile yaparlar. Etkili olarak, saptırma plakaları üzerindeki voltaj doğrudan kapsam göstergesindeki "nokta" pozisyonuna karşılık gelir.

Ekran voltajı doğrudan nokta konumuna çevirdiğinden, bunu izin dikey (örneğin büyüklük) değeri için gerçekleştirmek yeterince kolaydır. Giriş sinyalini gerektiği gibi tamponlar ve yükseltir ve dikey saptırma plakalarına uygularsınız.

Yatay tarama dahili olarak bir kondansatör üzerinde biriken bir voltaj tarafından kontrol edilir (daha sonra plakaları dikey plakalarla aynı şekilde sürmek için amplifiye edilir). Süpürme, bu kapasitörü şarj eden bir akım kaynağı tarafından gerçekleştirildi. Yatay zaman tabanını değiştirdiğinizde, şarj akımını değiştiriyor veya kapasitör değerini değiştiriyordunuz.

Tetik temel olarak kapasitörü kısaltarak çalıştı, böylece ışın (noktayı yapan) X'te tek bir konuma kelepçelenir. Tetikleyici olay meydana geldiğinde, osiloskopta bir mandal çevirir ve kapasitör entegratörü birikmeye başlar; ekran boyunca doğrusal bir tarama oluşturur.

Kondansatör şarjı belirli bir voltaja ulaştığında, tarama "tamamlandı" olarak kabul edilir, kapasitördeki yük elektronik anahtar aracılığıyla boşaltılır ve sistem daha sonra başka bir tetikleyici olay için hazırdır.

Bu önemlidir, çünkü osiloskop tetiklemesini çevreleyen birçok dil analog osiloskoplardan türemiştir. "Ölü zaman", analog bir osiloskop için, yatay tarama kapasitörünün deşarj olması için sıfır olmayan bir zaman alır. Ölü zamanı olmayan bir dijital osiloskop üretmek tamamen mümkündür.

Teğet:

Tetikleyici olaydan önce veri almak , analog osiloskopla çok daha zordur. Bunu yapmanın tek yolu gecikme çizgisi denilen bir şey kullanmaktır .

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

Yapacağınız şey, giriş sinyalini geciktirmek için gecikme hattını kullanmak ve gerçek tetikleyici için ayrı bir tetikleyici girişi kullanmaktır. Böylece, gecikme çizgisi için gecikme süresi ne olursa olsun (genellikle birkaç yüz nanosaniyeye kadar) izin başlangıcını etkili bir şekilde kaydırırsınız.

Bu tekniğin dezavantajı, özel bir widget'a (gecikme çizgisine) ihtiyacınız olmasıdır. Genellikle sabit bir gecikmedir ve bant genişliklerine ve özelliklerine bağlı olarak sinyalinizi etkileyebilirler.

Ölçülen sinyal 5V'a ulaştığında, kapsamın ADC'si etkinleştirilir ve sinyali örneklemeye başlar. Bir miktar veri noktası toplanır ve bunlar ekranda çizilir.

Kapsamın ADC'si sürekli olarak çalışıyor ve veri topluyor. Tetikleyici neyin görüntüleneceğini kontrol eder.

Ardından, kapsamın tekrar tetikleyici koşulunun karşılanmasını beklediği ve aynı miktarda veri noktası tekrar toplandığı küçük bir "ölü zaman" vardır. Bunlar şimdi önceki örnek kümesiyle aynı hizada olmalıdır ve bu nedenle kapsam çıktısı ekranda sabit görünüyor.

Bu, yalnızca sinyaliniz mükemmel bir şekilde periyodikse ve açıkça yalnızca tetiklenen verileri görüntülüyorsa geçerlidir (birçok kapsamda, kapsam tetiklenmemiş olsa bile verileri görüntüleyecek bir "otomatik" tetikleme özelliği vardır). Cevabımın yorumlarında Hearth tarafından belirtildiği gibi, tanımladığınız "ölü zaman", ayırma olarak adlandırılır ve belirli dalga formlarını tetiklerken bunu doğru şekilde ayarlamak önemlidir. Örneğin, iki hızlı darbesi ve ardından uzun bir gecikme ile periyodik bir sinyal, ikinci darbeyi göz ardı etmek için yeterince uzun bir tutma gerektirecektir (bu nedenle kapsam, ikinci darbede yeniden tetiklenmez).

Zaman ekseni tam olarak anlamadığım bir şey. Vurgulanan noktalı çizgilerin kesiştiği ızgaranın kökeninin tetikleyici nokta olduğuna inanıyorum. Bu noktada ("t = 0" da) voltaj, tetikleme seviyesi voltajına eşit olmalıdır. Şimdiye kadar doğru muyum?

Evet.

Mesele şu ki, osiloskopumda durum her zaman böyle değil. Bazen başlangıçtaki voltaj tetikleme seviyesine eşit değildir ve sinyal yavaşça her iki yöne bile kaymaktadır. Tetikleyici ayarlanmış olsa bile sinyalin kaymasına ne sebep olur?

X ekseni çoğu osiloskopta hareket edebilir. Ekran görüntünüze yakından bakarsanız, ekranın üst kısmında aşağı dönük beyaz bir ok vardır. Bu sizin yatay ($t = 0$) referans. Ayrıca, solda sağa doğru ayarlanmış olan tetik seviyesini gösteren sarı bir ok görürsünüz.

Sahip olduğum başka bir karışıklık: Kökeni "tetik sonrası" veri ve sol tarafında "ön tetik" veri denilen sağ tarafında gördüm. Veri toplama tetikleyiciden başlarsa, tetikleyiciden önceki veriler nasıl olur? Tetik noktası aslında ekranın en solunda olmamalı mı?

Kapsam sürekli olarak verileri yakalar, ancak yalnızca yakaladığı veriler tetikleme koşullarını karşıladığında verileri görüntüler. Yatay konumunuza bağlı olarak, görüntülenen tetikleyici veya tetikleyici öncesi veri miktarı değişecektir.

Temel USB osiloskoplar sürekli yazılım \ dijital tetikleme kullanırken, tezgah üstü kapsamları bu şekilde çalışmaz. Bir ADC ile tüm bilgileri izleyebilmek için yüksek hızlarda çok fazla analog bant genişliği var. Özellikle modern kapsamların gelişmiş tetikleme seçenekleri olduğu için.

Modern osiloskoplar, gelen voltajı önceden ayarlanmış bir seviyeye karşılaştıran ve daha sonra bunu tetikleyen karşılaştırıcılara sahiptir. Yüksek hızlarda, ADC verileri takip edebilir, ancak işlenmesi bir sorun haline gelir, bu nedenle tetiklendiğinde kapsam yalnızca tetikleme noktası etrafındaki ADC verilerini gösterir.

Kaynak: Keysight

Bazen başlangıçtaki voltaj tetikleme seviyesine eşit değildir ve sinyal yavaşça her iki yöne de kaymaktadır. Tetikleyici ayarlanmış olsa bile sinyalin kaymasına ne sebep olur?

Küçük ok, kapsamın tetikleme seviyesinin nerede tetiklendiğini belirler.

Sahip olduğum başka bir karışıklık: Kökeni "tetik sonrası" veri ve sol tarafında "ön tetik" veri denilen sağ tarafında gördüm. Veri toplama tetikleyiciden başlarsa, tetikleyiciden önceki veriler nasıl olur? Tetik noktası aslında ekranın en solunda olmamalı mı?

Yatay konum düğmesini kullanırsanız, tetikleme noktasını sola hareket ettirebilir ve sağa daha fazla veri alabilirsiniz. Çoğu insan tetikten önce neler olduğuna ilgi duyduğundan, osiloskoplar da bunu gösterir.

Tetikleyici ayarlanmış olsa bile sinyalin kaymasına ne sebep olur?

Korkunç sürüklenmenin çok fazla nedeni olabilir ...

• Sen ediyoruz seyir Kanal 1'de, ancak tetik Kanal 2 girişine bakıyor, ya da bazı 'kapsamları harici tetikleme girişi jakı var. Tetiğin her zaman görüntülediğiniz dalgaya baktığını varsaymayın.
• Birçok kapsamın, aşağıdakine benzer bir tetik menüsü vardır: Otomatik, Normal, Tek . Kapsam içinde bir tetikleyici almazsa Normal veya Single , boş ekran görüntülenecektir.
  Ancak Auto'da , bir 'kapsam genellikle bir tetikleyici arayarak kısa bir süre bekler. Tetikleyebileceği bir giriş görmezse, o anda veri arabelleğinde ne varsa görüntüleyecektir ... sürüklenen bir ekran elde edersiniz. Sebebi tetik seviyeniz olabilir. kontrolünüzün çok yüksek (dalga formu üstünün üstünde) veya çok düşük (dalga formu altının altında) ayarlanmış .
• Tetikleme devreleri genellikle makul bir sinyal seviyesi gerektirir. Dalga formu ekranda çok küçükse, bir tetikleyici oluşturulamayabilir.
• Tetik menüleri, örneğin bir video sinyalinin beklendiği egzotik modları içerebilir. Bir video sinyali üzerinde iyi çalışır, diğer dalga şekillerinde çok iyi değildir.
• Diğer tetikleme seçenekleri gürültü filtreleme, yüksek frekanslı reddetme, düşük frekanslı reddetme sunabilir. Bunlar, ekranınızda temiz görünen bir dalga formunda tetikleme işlemini bozabilir.
• Fotoğrafınızda, tetikleme noktası zaman ölçeğinin ortasında (en sık yerleştirildiği yer) görüntülenir. Bu aşağı doğru küçük işaret eden ok. Ancak bazen tetikleme noktasının ekran dışında olduğunu görebilirsiniz. 'Kapsamınız evet diyor , tetikliyorum ( fotoğrafınızdaki yeşil Trig'd simgesi), ancak görüntülenen dalga sürükleniyor veya gergin. Tetiği eve geri almak için yatay konum kontrolünü kullanırsanız, muhtemelen kayma veya titremenin kaybolduğunu görürsünüz.

Uygulama ile, Autoset'e başvurmadan ekran akıl sağlığını eski haline getirmek için uygun kontrolü bulmayı öğrenebilirsiniz . Karmaşık bir dalga formunun bir kısmını görüntülemek, birçok menüde doğru ayarları gerektirebilir ... otomatik ayar hepsini silip bazen kötü seçimler yapar.

Tetiğin nasıl çalıştığını düşünüyorum: Diyelim ki tetiği kenar moduna ve düzeyi 5V olarak ayarladım. Ölçülen sinyal 5V'a ulaştığında, kapsamın ADC'si etkinleşir ve sinyali örneklemeye başlar. Bir miktar veri noktası toplanır ve bunlar ekranda çizilir. Ardından, kapsamın tekrar tetikleyici koşulunun karşılanmasını beklediği ve aynı miktarda veri noktası tekrar toplandığı küçük bir "ölü zaman" vardır. Bunlar şimdi önceki örneklerle aynı hizaya gelmelidir ve bu nedenle kapsam çıktısı ekranda sabit görünür.

Eski analog kapsamlar bu şekilde çalıştı. Dijital kapsamlar farklıdır. ADC sürekli olarak bir arabellek içine veri yakalar. Başlangıçta, 'ön tetikleyici' tamponu dolana kadar tetikleyiciyi yok sayar. Daha sonra tetikleme koşulunu ararken sürekli olarak bu arabelleğin üzerine yazar. Tetikleyici bulunduğunda, kapsam tamponun geri kalanını doldurur ve tüm arabelleği görüntüler. Bu şekilde, tetikleme noktası kapsam göstergesinin herhangi bir yerine yerleştirilebilir. Aksine, analog kapsamlardaki tetikleme noktası neredeyse esnek değildir ve genellikle ekranın sol tarafına yerleştirilebilir. Gecikme çizgileri ile ekrana birkaç ns kadar taşınabilir.

Dijital bir kapsamdaki ölü zaman, bir tetikleyiciden sonra arabelleğin işlenmesi ve görüntülenmesinin ne kadar sürdüğü, yeni bir yakalama elde etmek için edinme donanımının sıfırlanmasının ne kadar sürdüğü ve ön tetikleme arabelleğinin doldurulması ne kadar sürer. Bunlardan bazıları zaman zaman paralel olarak ele alınabilir veya özel alım ve sinyal işleme donanımı ile hızlandırılabilir.

Zaman ekseni tam olarak anlamadığım bir şey. Vurgulanan noktalı çizgilerin kesiştiği ızgaranın kökeninin tetikleyici nokta olduğuna inanıyorum. Bu noktada ("t = 0" da) voltaj, tetikleme seviyesi voltajına eşit olmalıdır. Şimdiye kadar doğru muyum? Mesele şu ki, osiloskopumda durum her zaman böyle değil. Bazen başlangıçtaki voltaj tetikleme seviyesine eşit değildir ve sinyal yavaşça her iki yöne de kaymaktadır. Tetikleyici ayarlanmış olsa bile sinyalin kaymasına ne sebep olur?

Ekran görüntünüzde, sinyal, küçük tetikleme seviyesi ve konum oklarıyla gösterilen tetikleme noktasını geçiyor gibi görünüyor, bu da tam olarak görmeyi beklediğiniz şey.

Bazı kapsamlarda (özellikle daha yüksek uç kapsamları) tetikleme yolu, edinim yolundan ayrı olabilir. Bu durumda, tetikleme sinyalleri dahili olarak karşılaştırıcılardan gelir ve kalibrasyonun ADC ile tetikleyici karşılaştırıcı arasında kayması mümkündür, böylece tetikleme seviyesi ve muhtemelen konum olması gerektiği kadar hassas değildir.

Sahip olduğum başka bir karışıklık: Kökeni "tetik sonrası" veri ve sol tarafında "ön tetik" veri denilen sağ tarafında gördüm. Veri toplama tetikleyiciden başlarsa, tetikleyiciden önceki veriler nasıl olur? Tetik noktası aslında ekranın en solunda olmamalı mı?

Yine, dijital bir kapsamda yakalama süreklidir ve kapsam, tetikleyici koşulu oluşana kadar sürekli olarak yenilenen bir ön-tetikleme tamponunu muhafaza etmektedir. Bu, son derece güçlü bir özelliktir, çünkü bazı olaylardan önce gelen şeylere, analog kapsamlarla genel olarak imkansız olan bir şeye bakmanızı sağlar (veri girişlerine yeterince uzun bir gecikme ekleyemezseniz, nanosaniye).