Публикация пресс-релизов Поиск по компании
Решения, технологии, стандарты Рынок, отрасль, люди Основы
Отменить подписку Подписка
Производители Системные интеграторы Дистрибьюторы
Продукты месяца Поиск по категории Добавить продукт
Добавить мероприятие
Добавить вакансию Специалисты по АСУ ТП, КИП Специалисты по электротехнике, энергетике Главные инженеры, технологи, электрики Менеджеры по продажам, консультанты, другое
Технические требования Публикация статей Публикация пресс-релизов Media Kit 2014
 


 

Решения, технологии, стандарты - статьи Ua.Automation.com

Основы осциллографов: Устройство и принципы измерений. Часть 6
 
Ссылка на веб-сайт


Существует два типа методов выборки с эквивалентным временем: произвольная и последовательная. У каждой свои преимущества. Случайная выборка эквивалентного времени позволяет отображать входной сигнал до точки запуска без использования линии задержки. Последовательная выборка в эквивалентном времени обеспечивает гораздо большее временное разрешение и точность. Для обоих типов выборок требуется, чтобы сигнал был повторяемым.

Случайная выборка по эквивалентному времени
 
Цифровые преобразователи случайного эквивалентного времени (пробоотборники) используют внутренние часы, которые работают асинхронно относительно входного сигнала и триггера, как это показано на рисунке 33.
 
Выборки берутся непрерывно, независимо от положения триггера и отображаются на основе разницы во времени между выборкой и триггером. Хотя выборки берутся последовательно во времени, они являются случайными по отношению к триггеру - отсюда и название «случайная» выборка с эквивалентным временем. Точки выборки появляются случайным образом вдоль формы сигнала при отображении на экране осциллографа.

Возможность получения и отображения выборок до точки запуска является ключевым преимуществом этой методики выборки, устраняя необходимость во внешних сигналах до запуска или линиях задержки. В зависимости от частоты дискретизации и временного окна дисплея, случайная выборка может также позволить получить более одной выборки за инициированное событие триггера. Однако при более высоких скоростях развертки окно сбора данных сужается до тех пор, пока дигитайзер не сможет производить выборку при каждом запуске.

Именно на этих более высоких скоростях развертки часто производятся очень точные измерения синхронизации и где чрезвычайное высокое разрешение по синхронизации пробоотборника с последовательным эквивалентным временем наиболее выгодно. Полоса пропускания случайной выборки с эквивалентным временем меньше, чем выборки с последовательным временем.

Последовательная выборка в эквивалентном времени
 
Последовательный пробоотборник с эквивалентным временем получает одну выборку на триггер, независимо от настройки времени / деления или скорости развертки, как это показано на рис 34. Когда триггер сработал, то выборка захватывается после очень короткой, но четко определенной временной задержки. Когда происходит следующий запуск, к этой задержке добавляется небольшой шаг времени - дельта t, и дигитайзер захватывает другую выборку. Этот процесс повторяется много раз, с «дельтой t», добавляемой к каждому предыдущему захвату выборки, пока не будет полностью заполнено временное окно. Точки выборки отображаются в последовательности слева направо вдоль формы волны при отображении на экране осциллографа.
 
Говоря технологическим языком, проще создать очень короткую, очень точную «дельту», чем точно измерить вертикальное и горизонтальное положения выборки относительно точки запуска, как это имеет место в пробоотборниках при произвольных выборках. Эта точно измеренная задержка предоставляет последовательным пробоотборникам непревзойденное разрешение по времени. Поскольку при последовательной выборке сама выборка производится после определения уровня запуска, то точка запуска не может отображаться без аналоговой линии задержки, которая, в свою очередь, может уменьшить полосу пропускания текущего режима выборок. Если можно использовать сигнал от внешнего предварительного триггера, то пропускная способность в режиме последовательных выборок не будет затронута.
 
Позиционирование и секунды на деление
 
Регулятор горизонтального положения перемещает на экране форму сигнала влево и вправо в нужное место. Параметр «секунды на деление» (обычно обозначается как сек / дел) позволяет выбрать скорость, с которой сигнал вырисовывается на экране (также называемый настройкой временной шкалы или скоростью развертки). Этот параметр является коэффициентом масштабирования. Если настройка равна 1 мс, то каждое горизонтальное деление представляет 1 мс, а общая ширина экрана составляет 10 мс или десять делений.
 
Изменение параметра sec / div позволяет рассматривать длинные и короткие интервалы времени входного сигнала.

Как и в случае вертикальной шкалы вольт / дел, горизонтальная шкала секунд / делений может иметь переменные временные значения, что позволяет вам устанавливать горизонтальную шкалу времени между дискретными настройками.

Настройка временной базы
 
Ваш осциллограф имеет временную базу, которую обычно называют основной временной базой. Многие осциллографы также имеют т. н. временную базу с задержкой - временную базу с разверткой, которая (развёртка) может начинаться (или запускаться от триггера) относительно заранее определенного времени на основной шкале развертки. Использование отсроченной временной развертки позволяет вам видеть события более четко, а также те события, которые не могут быть видны исключительно на режиме основной временной развёртки.

Временная база с задержкой требует настройки задержки времени, а также и возможного использования режимов задержки триггера и иных настроек, не описываемых в настоящем Руководстве. Обращайтесь к инструкции по эксплуатации, что поставляется вместе с осциллографом, что касается того, как правильно задействовать все эти функции.

Масштабирование
 
Ваш осциллограф может иметь специальные настройки увеличения изображения по горизонтали, которые позволяют отображать на экране увеличенную часть осциллограммы. Некоторые осциллографы добавляют к возможности масштабирования функции панорамирования. Ручные регуляторы используются для регулировки коэффициента масштабирования или масштаба изображения, а также панорамы окна масштабирования по форме волны. Эта операция в цифровом запоминающем осциллографе (DSO) выполняется уже над сохраненными оцифрованными данными.

Режим XY
 
Большинство осциллографов имеют режим XY, который позволяет отображать на горизонтальной оси входной сигнал, а не временную шкалу. Этот режим работы открывает совершенно новую область методов измерения сдвига фазы, описанных в разделе «Методы измерения» данного учебника.
 
Z Axis
 
Цифровой люминофорный осциллограф (DPO) имеет высокую плотность выборки дисплея и врожденную способность фиксировать информацию об интенсивности тестируемого сигнала. Благодаря оси интенсивности (ось Z) DPO может обеспечить трехмерное отображение сигнала в реальном времени, аналогичное тому, что под силу только аналоговому осциллографу. Когда вы смотрите на кривую формы сигнала на DPO, вы можете видеть светлые области - области, где сигнал наиболее высокий по интенсивности. Такого рода экранное изображение позволяет легко отличить основную форму сигнала от к-л переходного процесса, который происходит только время от времени или вообще однажды – сам же базовый сигнал будет выглядеть намного ярче. Одной из функций оси Z является подача специальных синхронизированных сигналов на отдельный вход Z для создания выделенных точек «маркера» на установленных интервалах формы волны.

Режим XYZ с DPO и дисплеем записи XYZ
 
Некоторые DPO могут использовать вход Z для создания XY-дисплея с градацией интенсивности изображения. В этом случае DPO производит выборку мгновенного значения данных на входе Z и использует это значение для определения специфической части формы сигнала. После того, как у вас появились чётко определённые выборки, то эти выборки могут накапливаться, что приводит к отображению сигнала в формате XYZ уже с градацией интенсивности этого сигнала. Режим XYZ особенно эффективен при отображении диаграмм полярности, обычно используемых при тестировании устройств беспроводной связи - например, диаграммы созвездий. Другим методом отображения данных XYZ является отображение записи XYZ. В этом режиме используются данные из памяти собранных данных, а не сами базы данных DPO.
 
Система синхронизации и органы управления
 
Функция запуска осциллографа (триггер) синхронизирует горизонтальную развертку в определённой точке сигнала, что важно для четкой характеристики исследуемого сигнала. Элементы управления триггером позволяют стабилизировать повторяющиеся сигналы, тем самым захватывать и фиксировать единичные картинки. Триггер заставляет повторяющиеся осциллограммы на дисплее осциллографа казаться статичными путем многократного отображения одного и того же участка входного сигнала. Представьте хаос на экране осциллографа, который неизбежно возник бы, если бы каждый цикл развёртки начинался в произвольной точке сигнала, как показано на рис 35.
 
 
Запуск по краю/порогу сигнала, применяемый в аналоговых и цифровых осциллографах, является основным и наиболее распространенным типом синхронизации. В дополнение к пороговому запуску, присутствующему как на аналоговых, так и цифровых осциллографах, последние укомплектованы множеством специализированных настроек запуска, недоступными для аналоговых моделей. Эти триггеры реагируют на определенные условия/характеристики во входящем сигнале, облегчая, например, обнаружение импульса, который уже, чем был бы должен. Такое условие было бы невозможно обнаружить с помощью лишь одного запуска на порог напряжения.
 
Усовершенствованные средства управления триггером позволяют изолировать конкретные события на сигнале, представляющие интерес для изучения, чтобы оптимизировать частоту дискретизации осциллографа и его длину записи. Расширенные возможности запуска в некоторых моделях осциллографов предоставляют возможности для очень избирательного управления и анализа. Вы можете запускать импульсы, определенные по их амплитуде (например, по импульсам короткого замыкания), по времени (ширина импульса, сбой, скорость нарастания, настройка и удержание и время ожидания) и очерченные логическим состоянием или шаблоном (запуск на условие логики).
 
Иные расширенные функции триггера включают в себя:
 
■ Запуск по шаблонной блокировке – Этот запуск добавляет новое измерение к последовательному запуску шаблона NRZ, позволяя осциллографу получать синхронизированные данные длинного последовательного тестового шаблона с высокой точностью значений временной базы. Запуск блокировки шаблона может использоваться для удаления случайного джиттера из длинных последовательных шаблонов данных. Могут быть исследованы воздействия конкретных битовых переходов, и усреднение полученных результатов может применяться с проверкой маски.
 
■ Последовательный запуск шаблона – Этот вид запуска может использоваться для отладки последовательных архитектур. Он обеспечивает запуск последовательного шаблона потока последовательных данных NRZ со встроенным восстановлением тактовых импульсов и коррелирует события на физическом и канальном уровнях. В этом случае восстанавливается тактовый сигнал, идентифицируются переходы и возможность устанавливать желаемые закодированные слова для захвата последовательного паттерна.
 
■ Триггер A & B - некоторые системы триггеров предлагают несколько типов запуска только для одного события (события A), при этом выбор отложенного запуска (событие B) ограничен захватом по краю импульса и часто не обеспечивает способ обнуления последовательности запусков, если событие В не происходит. Современные осциллографы могут предоставить полный набор расширенных типов триггеров для A и B, логическую последовательность управления при поиске этих событий, а также сбросить запуск, чтобы снова запустить последовательность триггеров после определенного времени, состояния или перехода, так что даже события в наиболее сложных сигналах могут быть зафиксированы.
 
■ Search & Mark Triggering - Запуск поиска и пометки - аппаратные триггеры отслеживают события одного типа за раз, но поиск может одновременно сканировать несколько типов событий. Например, поиск нарушений времени установки или удержания на нескольких каналах. Индивидуальные метки могут быть размещены с помощью поиска, указывая на события, соответствующие критериям поиска.
 
■ Коррекция триггера - поскольку триггерные системы и системы сбора данных имеют разные алгоритмы, существует некоторая внутренняя задержка между положением триггера и полученными данными. Это приводит к перекосу и дрожанию запуска. С помощью системы коррекции триггера прибор регулирует положение триггера и компенсирует разницу в задержке между алгоритмом триггера и путем сбора данных. Это устранит практически любое дрожание запуска в точке запуска. В этом режиме точка запуска может использоваться как точка отсчета для измерения.
 
■ Последовательный запуск по определенным стандартным сигналам I2C, CAN, LIN и т. д.) - Некоторые осциллографы предоставляют возможность запуска развёртки по определенным типам сигналов для стандартных сигналов последовательных данных, таких как CAN, LIN, I2C, SPI и другие. Декодирование этих типов сигналов доступно на многих современных осциллографах.
 
Опциональные органы управления запуском, установленные на некоторых моделях осциллографов, специально разработаны для исследования телекоммуникационных сигналов. Интуитивно понятный пользовательский интерфейс, доступный в некоторых осциллографах, также позволяет быстро настраивать параметры запуска с большой гибкостью в настройке тестирования, чтобы максимизировать производительность.
 
Примечание:

При использовании более четырех каналов для запуска по сигналам, логический анализатор предстаёт идеальным инструментом.
 
Положение триггера
 
Управление положением триггера по горизонтали доступно только в цифровых осциллографах. Регулятор положения триггера может находиться в секции горизонтального управления осциллографом на его фронтальной панели. Фактически он представляет собой горизонтальное положение триггера в зарегистрированном сигнале.
 
Изменение положения триггера по горизонтали позволяет фиксировать поведение сигнала перед событием триггера, что называется предварительным просмотром. Таким образом, он определяет длину видимого сигнала как до, так и после точки запуска.
 
Изменение положения триггера по горизонтали позволяет фиксировать поведение сигнала перед событием триггера. Эта операция называется предварительным просмотром. Таким образом, он определяет длину видимого сигнала как до, так и после точки запуска. Через осциллограф проходит постоянный поток данных; триггер буквально даёт команду осциллографу сохранить текущие данные в памяти.

Напротив, аналоговые осциллографы отображают сигнал, то есть записывают его на ЭЛТ только после получения сигнала запуска. Таким образом, в аналоговых осциллографах просмотр сигнала до запуска недоступен, за исключением небольшого количества данных, что обеспечивается линией задержки в вертикальной системе.
 
Просмотр формы сигнала перед срабатыванием триггера является ценным подспорьем при устранении неполадок в электронном оборудовании. Если проблема возникает периодически, то вы можете запустить ее, записать события, которые привели к ней, и, возможно, отыскать причину.

Уровень триггера и крутизна сигнала
 
Элементы управления уровнем запуска и наклоном обеспечивают основное определение точки запуска и определяют способ отображения сигнала, как это показано на рис 36.
 
Схема запуска действует как компаратор. Вы выбираете крутизну и уровень напряжения на одном входе компаратора. Когда сигнал запуска на другом входе компаратора соответствует вашим настройкам, осциллограф генерирует запуск.
 
■ Управление наклоном определяет, находится ли точка запуска на переднем или заднем фронте сигнала. Нарастающий фронт - это положительный наклон, а спадающий - отрицательный наклон.
 
■ Регулятор уровня определяет, где на краю возникает точка срабатывания.
 
Источники триггера
 
Осциллограф не обязательно должен запускаться по отображаемому сигналу. Развертка может запускаться из нескольких источников:
 
■ Любой канал входа
■ Внешний источник, отличный от сигнала, подаваемого на входной канал
■ Сигнал источника питания
■ Сигнал, определяемый внутри осциллографа, из одного или нескольких входных каналов.
 
Ссылка на веб-сайт