8. díl - Jak nastavit trigger osciloskopu za pomoci statistiky měření

Trigger je základním prvkem všech moderních digitálních osciloskopů, synchronizuje sběr dat osciloskopu s uživatelem specifikovanou událostí na signálu, ať už jde o hranu, překročení prahu nebo specifickou charakteristiku signálu.

Technický seriál - Rady a tipy při výběru osciloskopu

Autor Bohumil Vítovec

Inteligentní triggery Teledyne LeCroy mohou spouštět osciloskopické akvizice na základě vlastností, jako je perioda, šířka pulsu, amplituda signálu, rychlost poklesu signálu nebo ztráta signálu. Tyto typy triggeru jsou ideální pro zachycení přechodných událostí, jako jsou Glitche, ale vyžadují znalost alespoň rozsahu možných hodnot pro aktivaci triggeru.

Pod pojmem Glitch můžeme chápat neočekávaný přechodový jev v průběhu signálu.

GLITCH „Gremlins Lurking In The Computer Hardware“ (NASA)

Obrázek 1: Histogram různých šířek pulzu v obdélníkovém průběhu signálu při PWM.

Přerušované přechodové jevy a Glitche patří k nejvíce frustrujícím problémům, které je třeba odhalit a vyřešit. To platí zejména, pokud nemáte představu o povaze přechodového stavu. Můžete však použít měřicí nástroje osciloskopu k vyhledání těchto nepříjemných přechodových jevů a poté pomocí těchto informací nastavit trigger, abyste je zachytili, když k nim dojde.

Zde je návod

Uvažujme, sled impulzů zobrazený na obrázku 1. Toto je signál modulovaný šířkou pulzu s nominální frekvencí 2,57 kHz získaný pomocí nastavení triggeru na hranu (Edge) a pomocí několika automatických parametrů měření získáme statistický přehled o daném signálu.

Je zřejmá modulace šířky pulzu kolem -1,5 ms a 1,5 ms, otázkou však je, zda se v tomto signálu vyskytnou nějaké anomálie, třeba příliš úzké pulsy. Osciloskop má Glitch Smart Trigger, ale jeho použití vyžaduje znalost šířky události, kterou chcete zachytit. Jak to zjistíte, když jste v signálu Glitch nenašli?

Odpovědí je použití statistik měření. Pokud zaznamenáte průběh signálu několikrát pomocí triggeru Edge a změříte šířku pulzu se zapnutou statistikou měření, získáte údaje o střední, minimální a maximální šířce pulzu spolu s celkovým počtem měření, z nichž byla tato statistika vypočítána. Všimněte si hodnoty Num 4.425e + 3 (4 225) pro parametr Šířka P3 (C2) - to je kolik šířek impulzů bylo změřeno a vypočteno do těchto statistik.

Statistické informace lze zobrazit použitím histikonu (ikonický histogram) pod parametrem šířky P3. Na osciloskopech Teledyne LeCroy od řady HDO6000 a výše způsobí klepnutí na histikon zobrazení celého histogramu. Histogram se zobrazí v samostatné mřížce a lze z něj odečítat a měřit data.

Mřížka histogramu má úplně jiné horizontální měřítko než mřížka pulzů, namísto milisekund v mikrosekundách, protože odráží měřítko šířky pulzu měřené parametrem P3, nikoli čas akvizice. Převážná část histogramu zobrazuje rozsah šířek od přibližně 150 μs do maximálně přibližně 240 μs. To je normální modulační rozsah šířky, kde většina pulzů klesá. Ukazuje však také šířku anomálního pulzu, která se vyskytuje poblíž 0 𝛍s. Statistiky P3 označují minimální hodnotu 166,5 ns neboli 0,1665 𝛍s, což by se na této mřížce vykreslovalo kolem 0.

Vertikální osa měřítka histogramu představuje počet měření v malém rozsahu naměřených hodnot nazývaných „bin“. Zásobník obsahující šířku Glitche ukazuje počet asi 16 měření, z celkového počtu měření 4225. K anomálnímu průběhu tedy dochází asi z 0,000038 % času, nebo asi jednou za 263 měření. Získání více než tohoto počtu pulzů by proto mělo zajistit zachycení alespoň jedné anomálie. To vám napoví, jak dlouhá musí být vaše akvizice signálu.

Jakmile poznáme rozsah hodnot anomálie ze statistik šířky, můžeme nastavit Glitch Smart Trigger, jak je znázorněno na obrázku 2.

Obrázek 2: Nastavení spouště spouště Glitch Smart Trigger na základě naměřené hodnoty šířky křivky.

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.

Jakmile spustíme osciloskop pomocí triggeru Glitch, můžeme ověřit nastavení a vyšetřit anomálii pomocí dalších nástrojů založených na měření, jak je znázorněno na obrázku 3.

Obrázek 3: Průběh signálu zachycený pomocí Glitch Smart Trigger ukazuje Glitch ve středu spouštěcího času.

Trigger Glitch úspěšně spustil akvizici pokaždé, když byl nalezen impuls šířky 166 ns.

Na obrázku 3 je v levé horní mřížce zobrazeno 25 cyklů zachyceného průběhu, přičemž závada nastává poblíž spouštěcího času přímo uprostřed. Zvětšení zdroje v mřížce vpravo nahoře ukazuje detail závady. Trojúhelníková ikona spouště ve spodní části mřížky označuje spouštěcí bod, který je shodný s koncem závady.

Histogram měření šířky P3 je zobrazen v mřížce vpravo dole. Všimněte si, že výška „binu“ odpovídající šířce pulsu 0,166ns ukazuje počet 30 výskytů. To se rovná počtu aktivace triggeru, ověřených počtem měření amplitudy P1 špička-špička, které se provádějí jedno na akvizici. Každá akvizice tedy zahrnuje Glitch – tak jak by měla, protože to je naše spouštěcí událost - žádná nám nechybí. Naše nastavení triggeru tedy funguje.

V levé dolní mřížce je zobrazen časově synchronní graf každého měření šířky, který vykresluje šířku v závislosti na čase. Všimněte si prudkého poklesu šířky v čase aktivace triggeru, který odpovídá umístění Glitche.

Závěr:

Osciloskopy Teledyne LeCroy jsou vybaveny množstvím sofistikovaných funkcí a nástrojů. Jejich vzájemné kombinace jsou v uživatelském prostředí osciloskopů MAUI intuitivní a umožní Vám dosáhnout jednoduše komplexního nastavení přístroje i analýzu signálu.

V tomto seriálu si neklademe za cíl hodnotit, která značka je nebo není nejlepší. Chceme pouze čtenáře upozornit na častá omezení a úskalí, která nemusí být na první pohled při výběru osciloskopu pro vaší práci zřejmá. Chceme vám poskytnout určitý nadhled při výběru nového osciloskopu. Informace, které v seriálu uvádíme, vychází z našich dlouholetých zkušeností s osciloskopy a především s přístroji Teledyne LeCroy, z veřejně dostupných informací a technické dokumentace ostatních výrobců. Abychom se nezabývali touto problematikou jen v teoretické rovině, zaměříme se na technické parametry přístrojů a různé způsoby měření.

Obsah tohoto seriálu můžete také ovlivnit! Uvítáme vaše komentáře, návrhy témat, vaše zkušenosti, které můžete zasílat na email bohumil.vitovec@blue-panther.cz.

Stejně tak se můžete ozvat, pokud potřebujete radu na míru!

Další díl / Všechny díly