Як реально працює тригер осцилографа?

Я намагаюся дізнатися більше про цифрові осцилоскопи, особливо триггерні. Ось як я думаю, що спрацьовує тригер: Скажімо, я встановив тригер на режим ребер, а рівень - на 5В. Коли вимірюваний сигнал тоді потрапляє на 5В, АЦП області дії активується, і він починає вибірку сигналу. Деяка кількість точок даних зібрана, і вони нанесені на екрані. Потім настає невеликий "мертвий час", після якого сфера дії знову чекає виконання умови тригеру, і знову збирається така ж кількість точок даних. Тепер вони повинні узгоджуватися з попереднім набором зразків, і тому вихід на область виглядає на екрані стабільним.

Ось часу - це те, чого я не зовсім розумію. Я вважаю, що початок сітки, де виділяються пунктирні лінії перетинаються, є рушійною точкою. У цій точці (при "t = 0") напруга має бути рівним напрузі рівня тригера. Чи правильно я поки що? Вся справа в тому, що це не завжди так, як у мого осцилографа. Іноді напруга на джерелі не дорівнює рівню тригера, і сигнал навіть повільно пливе в будь-яку сторону. Що спричиняє дрейф сигналу, навіть якщо встановлений тригер?

Ще одна плутанина, яку я маю: я бачив праву частину походження, яка називається даними "після-тригер", а ліву - "попередньо тригер". Як з'являються дані до тригера, якщо збір даних починається від тригера? Чи не повинна насправді точка тригера в самій лівій частині екрана?

З загального інтересу давайте трохи повернемось у часі і поговоримо про те, як спрацював аналоговий осцилограф.

Осцилоскопи старої школи - це векторні пристрої . Іншими словами, крапкою на екрані керується двома напругами. Один рухає його вертикально, один - горизонтально. Вони роблять це електростатичним відхиленням пучка електронів. Ефективно, напруга на відхиляючих пластинах безпосередньо відповідає положенню "крапки" на дисплеї області.

Оскільки дисплей безпосередньо переводить напругу в крапкове положення, досягти цього досить просто для вертикального (наприклад, величини) сліду. Ви просто буферуєте та підсилюєте вхідний сигнал у міру необхідності та застосовуєте його до вертикальних плит відхилення.

Горизонтальна розгортка внутрішньо контролюється напругою, накопиченою на конденсаторі (яка потім підсилюється для приводу пластин так само, як і вертикальні пластини). Підмітання здійснювалося джерелом струму, що заряджає цей конденсатор. Коли ви змінювали горизонтальну базу часу, ви змінювали струм зарядки або перемикали значення конденсатора.

Спусковий механізм спрацьовує, в основному, витягнувши конденсатор, тому промінь (який робить крапку) затискається в єдине положення в X. Коли трапиться подія тригера, він перевертає засувку в осцилографові, і конденсаторний інтегратор починає накопичуватися, який створює лінійну розгортку по екрану.

Як тільки заряд конденсатора досягає певної напруги, розгортка трактується як "зроблена", заряд в конденсаторі скидається за допомогою електронного перемикача, а система потім готова до чергової тригерної події.

Це актуально, тому що багато мови, яка оточує активацію осцилографа, походить від аналогових осцилоскопів. "Мертвий час" пояснюється тим, що для аналогового осцилографа потрібен ненульовий проміжок часу, щоб горизонтальний конденсатор розгортки розрядився. Цілком можливо виготовити цифровий осцилограф, який не має мертвого часу.

Дотична:

Отримати дані перед подією тригера набагато складніше за допомогою аналогового осцилографа. Єдиний спосіб зробити це - використовувати щось, що називається лінією затримки .

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

Що б ви зробили, це використовувати лінію затримки, щоб, затримати вхідний сигнал, і використовувати окремий вхід тригера для фактичного тригера. Роблячи це, ви фактично зміщуєте початок сліду на будь-який час затримки лінії затримки (як правило, до декількох сотень наносекунд).

Мінусом цієї методики є те, що вам потрібен спеціалізований віджет (лінія затримки). Зазвичай вони фіксовані затримкою і можуть впливати на ваш сигнал залежно від їх пропускної здатності та характеристик.

Коли вимірюваний сигнал тоді потрапляє на 5 В, АЦП області дії активується, і він починає вибірку сигналу. Деяка кількість точок даних зібрана, і вони нанесені на екрані.

АЦП діапазону постійно працює та збирає дані. Тригер керує тим, що відображається.

Потім настає невеликий "мертвий час", після якого область дії знову чекає виконання умови тригеру, і знову збирається така ж кількість точок даних. Тепер вони повинні узгоджуватися з попереднім набором зразків, і тому виведення обсягу виглядає стабільним на екрані.

Це лише в тому випадку, якщо ваш сигнал ідеально періодичний, а ваш явно відображає лише спрацьовані дані (у багатьох областях є функція "автоматичного" спуску, яка відображатиме дані, навіть якщо область не була запущена). Як згадує Hearth в коментарях до моєї відповіді, "мертвий час", який ви описуєте, називається затримкою , і правильне встановлення цього є важливим при спрацьовуванні на певних формах хвиль. Наприклад, періодичний сигнал з двома швидкими імпульсами, що супроводжується великою затримкою, потребуватиме довгого затримки, щоб ігнорувати другий імпульс (тому область дії не повторно спрацьовує на другому імпульсі).

Ось часу - це те, чого я не зовсім розумію. Я вважаю, що початок сітки, де виділяються пунктирні лінії перетинаються, є рушійною точкою. У цій точці (при "t = 0") напруга має бути рівним напрузі рівня тригера. Чи правильно я поки що?

Так.

Вся справа в тому, що це не завжди так, як у мого осцилографа. Іноді напруга на джерелі не дорівнює рівню тригера, і сигнал навіть повільно пливе в будь-яку сторону. Що спричиняє дрейф сигналу, навіть якщо встановлений тригер?

$t = 0$

Ще одна плутанина, яку я маю: я бачив праву частину походження, яка називається даними "після-тригер", а ліву - "попередньо тригер". Як з'являються дані до тригера, якщо збір даних починається від тригера? Чи не повинна насправді точка тригера в самій лівій частині екрана?

Область безперервно фіксує дані, але відображає дані лише тоді, коли отримані ними дані відповідають умовам запуску. Виходячи з вашого горизонтального положення, кількість відображених даних після спуску або перед запуском буде змінюватися.

У той час як основні осцилоскопи USB використовують безперервне програмне забезпечення \ цифрове спрацьовування, це не так, як працюють прилади для роботи на комп’ютері. Занадто велика пропускна здатність аналога на високих швидкостях, щоб можна було контролювати всю інформацію за допомогою АЦП. Тим більше, що сучасні сфери застосування мають вдосконалені варіанти запуску.

Сучасні осцилоскопи мають компаратори, які порівнюють напругу, що надходить до заданого рівня, а потім спрацьовують на цьому. На високій швидкості АЦП може йти в ногу з даними, але обробка їх стає проблемою, тому при спрацьовуванні область застосування показує дані АЦП лише навколо точки спуску.

Джерело: Keysight

Іноді напруга на джерелі не дорівнює рівню тригера, і сигнал навіть повільно пливе в будь-яку сторону. Що спричиняє дрейф сигналу, навіть якщо встановлений тригер?

Маленька стрілка визначає, в якому місці спрацьовує рівень тригера області.

Ще одна плутанина, яку я маю: я бачив праву частину походження, яка називається даними "після-тригер", а ліву - "попередньо тригер". Як з'являються дані до тригера, якщо збір даних починається від тригера? Чи не повинна насправді точка тригера в самій лівій частині екрана?

Якщо ви використовуєте кнопку горизонтального положення, ви можете перемістити точку спуску вліво і отримати більше даних праворуч. Оскільки більшість людей цікавить, що відбувається перед спусковим механізмом, осцилоскопи це також показують.

Що спричиняє дрейф сигналу, навіть якщо встановлений тригер?

Страшний дрейф може мати дуже багато причин ...

• Ви дивитесь на канал 1, але тригер дивиться на вхід каналу 2, або в деяких областях є вхідний гніздо тригера EXTernal. Не припускайте, що тригер завжди дивиться на ту саму хвилю, яку ви переглядаєте.
• У багатьох областях є тригерне ​​меню, яке виглядає приблизно так: Авто, Нормально, Одномісний . Якщо область дії не отримує тригер у Normal або Single , ви побачите порожній дисплей.
  Але в автоматичному режимі "часто" буде чекати недовго, шукаючи тригер. Якщо він не бачить вхід, який він може спрацьовувати, він відображатиме все, що є в його буфері даних на той момент ... ви отримуєте дихаючий екран. Причиною може бути тому, що регулятор рівня тригера встановлений занадто високо (над верхом форми сигналу) або занадто низько (нижче дна форми хвилі).
• Тригерні схеми часто вимагають розумного рівня сигналу. Якщо форма хвилі занадто мала на екрані, тригер може не генеруватися.
• Меню запуска може включати екзотичні режими, де, наприклад, очікується відеосигнал. Чудово працює на відеосигналі, не так добре, як на інших формах хвиль.
• Інші параметри тригера можуть пропонувати фільтрацію шуму, відхилення високої частоти, відхилення низької частоти. Це може призвести до порушення процесу запуску сигналу, який видається чистим на дисплеї.
• На вашій фотографії точка спуску відображається на середньому екрані часового шкали (там, де він найчастіше розміщується). Ось крихітна стрілка вниз. Але іноді можна виявити, що тригерною точкою є WAY-екран. У вашому " просторі" йде так, я спрацьовую (зелений значок Trig'd на вашій фотографії), проте відображається хвиля дрейфує або нервує. Якщо ви використовуєте регулятор положення горизонту, щоб повернути тригер додому, ви, ймовірно, виявите, як дрейф або тремтіння зникли.

З практикою ви можете навчитися знаходити належний контроль для відновлення розумності дисплея, не вдаючись до автоматичного набору . Перегляд частини складної форми сигналу може зажадати належних налаштувань у багатьох меню ... автозавантаження видаляє їх усі, а іноді робить поганий вибір.

Ось як я думаю, що спрацьовує тригер: Скажімо, я встановив тригер на режим ребер, а рівень - на 5В. Коли вимірюваний сигнал тоді потрапляє на 5 В, АЦП області дії активується, і він починає вибірку сигналу. Деяка кількість точок даних зібрана, і вони нанесені на екрані. Потім настає невеликий "мертвий час", після якого сфера дії знову чекає виконання умови тригеру, і знову збирається така ж кількість точок даних. Тепер вони повинні узгоджуватися з попереднім набором зразків, і тому виведення обсягу виглядає стабільним на екрані.

Ось як працювали старі аналогові області. Цифрові діапазони різні. АЦП постійно фіксує дані в буфер. Спочатку він ігнорує тригер, поки не заповниться буфер "перед запуском". Потім він постійно перезаписує цей буфер, шукаючи умову тригера. Коли тригер знайдеться, то область заповнює решту буфера і відображає весь буфер. Таким чином, тригерну точку можна розмістити в будь-якому місці на дисплеї області. На відміну від цього, тригерна точка в аналогових областях не є настільки гнучкою і зазвичай може бути розміщена лише з лівої сторони дисплея. За допомогою рядків затримки її можна перенести на дисплей на кілька нс.

Мертвий час у цифровій області - це тривалість обробки та відображення буфера після тригера, скільки часу потрібно для скидання апаратного забезпечення для придбання нового захоплення та скільки часу потрібно для заповнення буфера попереднього запуску. Деякі з них можуть періодично оброблятися паралельно або прискорюватися спеціалізованим обладнанням для отримання та обробки сигналів.

Ось часу - це те, чого я не зовсім розумію. Я вважаю, що початок сітки, де виділяються пунктирні лінії перетинаються, є рушійною точкою. У цій точці (при "t = 0") напруга має бути рівним напрузі рівня тригера. Чи правильно я поки що? Вся справа в тому, що це не завжди так, як у мого осцилографа. Іноді напруга на джерелі не дорівнює рівню тригера, і сигнал навіть повільно пливе в будь-яку сторону. Що спричиняє дрейф сигналу, навіть якщо встановлений тригер?

На екрані екрана сигнал здається, що він перетинає точку спуску, яку вказують невеликі стрілки рівня та позиції, саме те, що слід очікувати.

У деяких областях (особливо більш високих кінцевих областях) шлях запуску може бути відокремлений від шляху отримання. У цьому випадку сигнали тригера внутрішньо надходять від компараторів, і можливо калібрування переміщається між АЦП та тригерним компаратором, тому рівень тригера та можливо положення не такі точні, як це має бути.

Ще одна плутанина, яку я маю: я бачив праву частину походження, яка називається даними "після-тригер", а ліву - "попередньо тригер". Як з'являються дані до тригера, якщо збір даних починається від тригера? Чи не повинна насправді точка тригера в самій лівій частині екрана?

Знову ж таки, в цифровій області захоплення є безперервним, і область підтримує буфер попереднього запуску, який постійно оновлюється до появи тригерного стану. Це надзвичайно потужна функція, оскільки вона дозволяє переглядати те, що передувало якійсь події, те, що взагалі неможливо зробити з аналоговими областями (якщо ви не можете вставити достатньо тривалу затримку у введення даних, яка реально перевищує декілька наносекунд).