ออสซิลโลสโคปเหนี่ยวนำได้อย่างไร

ฉันพยายามเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลโดยเฉพาะอย่างยิ่งการกระตุ้น นี่คือวิธีที่ฉันคิดว่าไกทำงาน: สมมติว่าฉันตั้งค่าทริกเกอร์ไปที่โหมด edge และระดับเป็น 5V เมื่อสัญญาณถูกวัดจากนั้นถึง 5V, ADC ของขอบเขตจะเปิดใช้งานและจะเริ่มต้นตัวอย่างสัญญาณ มีการรวบรวมจุดข้อมูลจำนวนหนึ่งและจุดเหล่านี้ลงจุดบนหน้าจอ จากนั้นจะมี "เวลาตาย" เล็ก ๆ หลังจากที่ขอบเขตรออีกครั้งเพื่อให้ได้เงื่อนไขของทริกเกอร์ที่จะพบและจุดข้อมูลจำนวนเดียวกันจะถูกรวบรวมอีกครั้ง สิ่งเหล่านี้ควรสอดคล้องกับตัวอย่างชุดก่อนหน้าดังนั้นผลลัพธ์ขอบเขตจะดูเสถียรบนหน้าจอ

แกนเวลาเป็นสิ่งที่ฉันไม่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ ฉันเชื่อว่าจุดกำเนิดของเส้นกริดซึ่งจุดเส้นประที่ถูกไฮไลต์ตัดกันเป็นจุดที่เกิด ณ จุดนั้น (ที่ "t = 0") แรงดันควรเท่ากับแรงดันไฟฟ้าระดับไก ฉันถูกต้องแล้วหรือยัง สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นกับสโคปของฉันเสมอไป บางครั้งแรงดันไฟฟ้าที่จุดกำเนิดไม่เท่ากับระดับไกปืนและสัญญาณก็ค่อยๆลอยไปตามทิศทางใดทิศทางหนึ่ง อะไรเป็นสาเหตุให้สัญญาณลอยไปมาแม้ว่าจะตั้งค่าทริกเกอร์ไว้แล้ว

ความสับสนอีกอย่างที่ฉันมี: ฉันเห็นด้านขวาของต้นกำเนิดที่เรียกว่าข้อมูล "โพสต์ทริกเกอร์" และข้อมูล "พร็อคทริก" ด้านซ้าย มีข้อมูลจากก่อนทริกเกอร์อย่างไรถ้าการรวบรวมข้อมูลเริ่มต้นจากทริกเกอร์ จุดกระตุ้นไม่ควรอยู่ที่ด้านซ้ายของหน้าจอใช่หรือไม่

จากความสนใจทั่วไปลองย้อนเวลากลับไปสักครู่แล้วพูดคุยเกี่ยวกับการทำงานของสโคปแบบอะนาล็อกของอะนาล็อก

Oscilloscope ของโรงเรียนเก่ามีอุปกรณ์เวกเตอร์ กล่าวอีกนัยหนึ่งจุดบนหน้าจอจะถูกควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าสองตัว หนึ่งย้ายในแนวตั้งหนึ่งย้ายในแนวนอน พวกเขาทำสิ่งนี้โดยการโก่งลำแสงอิเล็กตรอนของไฟฟ้าสถิต ได้อย่างมีประสิทธิภาพแรงดันไฟฟ้าบนจานโก่งได้โดยตรงสอดคล้องกับตำแหน่งของ "จุด" บนจอแสดงผลขอบเขต

เนื่องจากจอแสดงผลแปลแรงดันไฟฟ้าไปที่ตำแหน่งจุดโดยตรงจึงง่ายพอที่จะทำสิ่งนี้ให้สำเร็จสำหรับค่าแนวตั้ง (เช่นขนาด) ของการติดตาม คุณเพียงแค่บัฟเฟอร์และขยายสัญญาณอินพุตตามต้องการและนำไปใช้กับแผ่นโก่งแนวตั้ง

การกวาดแนวนอนถูกควบคุมภายในโดยแรงดันไฟฟ้าที่สะสมอยู่บนตัวเก็บประจุ (ซึ่งจะถูกขยายเพื่อขับเพลตในแบบเดียวกับเพลทแนวตั้ง) การกวาดทำได้โดยแหล่งปัจจุบันที่เก็บประจุ เมื่อคุณเปลี่ยนช่วงเวลาแนวนอนคุณกำลังเปลี่ยนกระแสชาร์จหรือเปลี่ยนค่าตัวเก็บประจุ

ทริกเกอร์ทำงานโดยการลัดวงจรตัวเก็บประจุออกมาดังนั้นลำแสง (ซึ่งทำให้จุด) ถูกบีบให้อยู่ในตำแหน่งเดียวใน X เมื่อเกิดเหตุการณ์ทริกเกอร์เกิดขึ้นมันจะหมุนสลักในออสซิลโลสโคป สร้างการกวาดเชิงเส้นผ่านหน้าจอ

เมื่อประจุของตัวเก็บประจุถึงแรงดันที่กำหนดการกวาดจะถือว่าเป็น "เสร็จสิ้น" ประจุในตัวเก็บประจุจะถูกเททิ้งผ่านสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์และระบบจะพร้อมสำหรับเหตุการณ์ทริกเกอร์อีกครั้ง

สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องเนื่องจากมีภาษาที่ล้อมรอบสโคปจำนวนมากซึ่งมาจากสโคปแบบอะนาล็อก "เวลาที่ตายแล้ว" เป็นเพราะออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อกต้องใช้ระยะเวลาไม่เป็นศูนย์สำหรับตัวเก็บประจุแบบกวาดแนวนอนเพื่อคลายประจุ เป็นไปได้อย่างสมบูรณ์ในการสร้างออสซิลโลสโคปแบบดิจิตอลที่ไม่มีเวลาตาย

สัมผัส:

การรับข้อมูลก่อนเหตุการณ์ทริกเกอร์นั้นยากกว่ามากด้วยออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อก วิธีเดียวที่จะทำเช่นนั้นคือการใช้สิ่งที่เรียกว่าสายล่าช้า

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

สิ่งที่คุณต้องทำคือใช้เส้นหน่วงเวลาเพื่อดีชะลอสัญญาณอินพุตและใช้อินพุตทริกเกอร์แยกต่างหากสำหรับทริกเกอร์จริง ด้วยการทำเช่นนี้คุณจะสามารถเปลี่ยนจุดเริ่มต้นของการติดตามได้อย่างมีประสิทธิภาพไม่ว่าเวลาใดก็ตามที่การหน่วงเวลาของสายการหน่วงเวลา (โดยทั่วไปสูงถึงไม่กี่ร้อยนาโนวินาที)

ข้อเสียของเทคนิคนี้คือคุณต้องมีเครื่องมือพิเศษ (เส้นหน่วงเวลา) โดยทั่วไปมักจะมีการหน่วงเวลาคงที่และอาจส่งผลต่อสัญญาณของคุณขึ้นอยู่กับแบนด์วิดท์และคุณลักษณะ

เมื่อสัญญาณถูกวัดจากนั้นถึง 5V, ADC ของขอบเขตจะเปิดใช้งานและจะเริ่มต้นเพื่อสุ่มตัวอย่างสัญญาณ มีการรวบรวมจุดข้อมูลจำนวนหนึ่งและจุดเหล่านี้ลงจุดบนหน้าจอ

ADC ของขอบเขตทำงานอย่างต่อเนื่องและรวบรวมข้อมูล ทริกเกอร์ควบคุมสิ่งที่ปรากฏ

จากนั้นจะมี "เวลาตาย" เล็ก ๆ หลังจากที่ขอบเขตรออีกครั้งเพื่อให้ได้เงื่อนไขของทริกเกอร์ที่จะพบและจำนวนจุดข้อมูลเดียวกันจะถูกรวบรวมอีกครั้ง ตอนนี้ควรสอดคล้องกับชุดตัวอย่างก่อนหน้านี้แล้วผลลัพธ์ของขอบเขตจึงดูคงที่บนหน้าจอ

นี่เป็นเพียงกรณีที่สัญญาณของคุณเป็นระยะอย่างสมบูรณ์และการแสดงข้อมูลที่ถูกทริกเกอร์ของคุณอย่างชัดเจนเท่านั้น (ขอบเขตจำนวนมากมีคุณสมบัติทริกเกอร์ "อัตโนมัติ" ที่จะแสดงข้อมูลแม้ว่าขอบเขตจะไม่ถูกทริกเกอร์) ตามที่ Hearth ได้กล่าวไว้ในความคิดเห็นต่อคำตอบของฉัน "เวลาตาย" ที่คุณอธิบายนั้นเรียกว่าholdoffและการตั้งค่านี้อย่างถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อเรียกใช้รูปแบบคลื่นบางรูปแบบ ตัวอย่างเช่นสัญญาณเป็นระยะที่มีพัลส์แบบเร็วสองครั้งแล้วตามด้วยการหน่วงเวลานานจะต้องโฮลด์แบบยาวพอที่จะไม่สนใจพัลส์ที่สอง (ดังนั้นขอบเขตจะไม่ทริกเกอร์พัลส์ที่สอง)

แกนเวลาเป็นสิ่งที่ฉันไม่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ ฉันเชื่อว่าจุดกำเนิดของเส้นกริดซึ่งจุดเส้นประที่ถูกไฮไลต์ตัดกันนั้นเป็นจุดที่ก่อให้เกิด ณ จุดนั้น (ที่ "t = 0") แรงดันควรเท่ากับแรงดันไฟฟ้าระดับไก ฉันถูกต้องแล้วหรือยัง

ใช่.

สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นกับสโคปของฉันเสมอไป บางครั้งแรงดันไฟฟ้าที่จุดกำเนิดไม่เท่ากับระดับไกปืนและสัญญาณก็ค่อยๆลอยไปตามทิศทางใดทิศทางหนึ่ง อะไรเป็นสาเหตุให้สัญญาณลอยไปแม้ว่าจะตั้งค่าทริกเกอร์ไว้

$t = 0$

ความสับสนอีกอย่างที่ฉันมี: ฉันเห็นทางด้านขวาของต้นกำเนิดที่เรียกว่าข้อมูล "โพสต์ทริกเกอร์" และข้อมูล "พรีทริก" ทางด้านซ้าย มีข้อมูลจากก่อนทริกเกอร์อย่างไรถ้าการรวบรวมข้อมูลเริ่มต้นจากทริกเกอร์ จุดกระตุ้นไม่ควรอยู่ที่ด้านซ้ายของหน้าจอใช่หรือไม่

ขอบเขตจะเก็บข้อมูลอย่างต่อเนื่อง แต่จะแสดงเฉพาะข้อมูลเมื่อข้อมูลที่จับได้ตรงตามเงื่อนไขของทริกเกอร์ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งแนวนอนของคุณจำนวนของข้อมูลโพสต์ทริกเกอร์หรือทริกเกอร์ที่แสดงจะแตกต่างกันไป

ในขณะที่ออสซิลโลสโคป USB ขั้นพื้นฐานใช้การทริกเกอร์ software \ digital อย่างต่อเนื่อง แต่นี่ไม่ใช่ขอบเขตการทำงานของ benchtop มีแบนด์วิธแบบอะนาล็อกมากเกินไปที่ความเร็วสูงเพื่อให้สามารถตรวจสอบข้อมูลทั้งหมดด้วย ADC โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากขอบเขตที่ทันสมัยมีตัวเลือกการเรียกขั้นสูง

ออสซิลโลสโคปรุ่นใหม่มีตัวเปรียบเทียบที่เปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าที่เข้าสู่ระดับที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจากนั้นจึงทริกเกอร์สิ่งนั้น ที่ความเร็วสูง ADC สามารถติดตามข้อมูลได้ แต่การประมวลผลจะกลายเป็นปัญหาดังนั้นเมื่อมีการกระตุ้นขอบเขตจะแสดงเฉพาะข้อมูล ADC รอบ ๆ จุดที่เรียก

ที่มา: Keysight

บางครั้งแรงดันไฟฟ้าที่จุดกำเนิดไม่เท่ากับระดับไกปืนและสัญญาณก็ค่อยๆลอยไปตามทิศทางใดทิศทางหนึ่ง อะไรเป็นสาเหตุให้สัญญาณลอยไปแม้ว่าจะตั้งค่าทริกเกอร์ไว้

ลูกศรเล็ก ๆ จะกำหนดว่าระดับการกระตุ้นของขอบเขตจะเปิดเมื่อใด

ความสับสนอีกอย่างที่ฉันมี: ฉันเห็นทางด้านขวาของต้นกำเนิดที่เรียกว่าข้อมูล "โพสต์ทริกเกอร์" และข้อมูล "พรีทริก" ทางด้านซ้าย มีข้อมูลจากก่อนทริกเกอร์อย่างไรถ้าการรวบรวมข้อมูลเริ่มต้นจากทริกเกอร์ จุดกระตุ้นไม่ควรอยู่ที่ด้านซ้ายของหน้าจอใช่หรือไม่

หากคุณใช้ปุ่มตำแหน่งแนวนอนคุณสามารถย้ายจุดกระตุ้นไปทางซ้ายและรับข้อมูลเพิ่มเติมไปทางขวา เนื่องจากคนส่วนใหญ่มีความสนใจในสิ่งที่เกิดขึ้นก่อนที่จะมีการเรียกสโคปแสดงว่า

อะไรเป็นสาเหตุให้สัญญาณลอยไปแม้ว่าจะตั้งค่าทริกเกอร์ไว้

ดริฟท์ที่หวั่นอาจมีหลายสาเหตุ ...

• คุณกำลังดูช่อง 1 แต่ทริกเกอร์กำลังดูช่องสัญญาณ 2 หรือขอบเขตบางอย่างมีช่องเสียบทริกเกอร์ EXTernal อย่าเพิ่งทึกทักว่าทริกเกอร์นั้นจะดูคลื่นเดียวกันกับที่คุณกำลังดูอยู่เสมอ
• ขอบเขตหลาย' มีเมนูทริกเกอร์ที่จะไปบางอย่างเช่นนี้: อัตโนมัติ, ปกติ, โสด หากขอบเขตไม่ได้รับทริกเกอร์ในปกติหรือเดี่ยวคุณจะเห็นจอแสดงผลว่างเปล่า
  แต่ในอัตโนมัติขอบเขต 'มักจะรอช่วงเวลาสั้น ๆ เพื่อค้นหาทริกเกอร์ หากไม่เห็นอินพุตที่สามารถเปิดใช้งานได้มันจะแสดงสิ่งที่อยู่ในบัฟเฟอร์ข้อมูลในขณะนั้น ... คุณจะได้รับการแสดงผลแบบดริฟท์ สาเหตุอาจเกิดจากการควบคุมระดับไกของคุณถูกตั้งค่าไว้สูงเกินไป (สูงกว่ารูปคลื่นด้านบน) หรือต่ำเกินไป (ด้านล่างของรูปคลื่น)
• วงจรทริกเกอร์มักจะต้องการระดับสัญญาณที่เหมาะสม หากรูปแบบของคลื่นมีขนาดเล็กเกินไปบนหน้าจอทริกเกอร์อาจไม่ถูกสร้างขึ้น
• เมนูทริกเกอร์อาจมีโหมดแปลกใหม่ที่คาดว่าจะมีสัญญาณวิดีโอ ใช้งานได้ดีกับสัญญาณวิดีโอไม่ได้ดีกับรูปร่างคลื่นอื่น ๆ
• ตัวเลือกทริกเกอร์อื่น ๆ อาจเสนอตัวกรองสัญญาณรบกวน, การปฏิเสธความถี่สูง, การปฏิเสธความถี่ต่ำ สิ่งเหล่านี้อาจทำให้กระบวนการเรียกใช้งานผิดพลาดในรูปแบบของคลื่นที่ดูสะอาดตาบนจอแสดงผลของคุณ
• ในภาพถ่ายของคุณจุดกระตุ้นจะปรากฏขึ้นบนหน้าจอกลางเวลาขนาดกลาง นั่นคือลูกศรชี้ลงขนาดเล็ก แต่บางครั้งคุณอาจพบว่าจุดกระตุ้นคือหน้าจอ WAY ขอบเขต 'ของคุณบอกว่าใช่ฉันกำลังเรียกใช้ ( ไอคอนTrig'dสีเขียวในรูปภาพของคุณ) แต่คลื่นที่แสดงกำลังลอยหรือกระวนกระวายใจ หากคุณใช้การควบคุมตำแหน่งขอบฟ้าเพื่อให้ได้รับทริกเกอร์กลับบ้านคุณอาจพบว่าการดริฟท์หรือการสั่นสะเทือนหายไป

ด้วยการฝึกฝนคุณสามารถเรียนรู้วิธีค้นหาตัวควบคุมที่เหมาะสมเพื่อคืนค่าการแสดงผลโดยไม่ต้องใช้ออโต้เซ็ต การดูบางส่วนของรูปแบบคลื่นที่ซับซ้อนอาจต้องมีการตั้งค่าที่เหมาะสมในหลาย ๆ เมนู ... ชุดข้อมูลอัตโนมัติจะลบข้อมูลทั้งหมดและบางครั้งก็มีตัวเลือกที่ไม่ดี

นี่คือวิธีที่ฉันคิดว่าไกทำงาน: สมมติว่าฉันตั้งค่าทริกเกอร์ไปที่โหมด edge และระดับเป็น 5V เมื่อสัญญาณถูกวัดจากนั้นถึง 5V, ADC ของขอบเขตจะเปิดใช้งานและจะเริ่มต้นเพื่อสุ่มตัวอย่างสัญญาณ มีการรวบรวมจุดข้อมูลจำนวนหนึ่งและจุดเหล่านี้ลงจุดบนหน้าจอ จากนั้นจะมี "เวลาตาย" เล็ก ๆ หลังจากที่ขอบเขตรออีกครั้งเพื่อให้ได้เงื่อนไขของทริกเกอร์ที่จะพบและจำนวนจุดข้อมูลเดียวกันจะถูกรวบรวมอีกครั้ง ตอนนี้ควรสอดคล้องกับชุดตัวอย่างก่อนหน้านี้แล้วผลลัพธ์ของขอบเขตจึงดูคงที่บนหน้าจอ

นี่คือขอบเขตแอนะล็อกแบบเก่าที่ใช้งานได้ ขอบเขตดิจิทัลนั้นแตกต่างกัน ADC รวบรวมข้อมูลอย่างต่อเนื่องในบัฟเฟอร์ เริ่มแรกมันจะละเว้นการทริกเกอร์จนกระทั่งบัฟเฟอร์ 'pre-trigger' เต็ม จากนั้นจะเขียนทับบัฟเฟอร์นี้อย่างต่อเนื่องในขณะที่ค้นหาเงื่อนไขทริกเกอร์ เมื่อพบทริกเกอร์ขอบเขตจะเต็มในบัฟเฟอร์ที่เหลือและแสดงบัฟเฟอร์ทั้งหมด ด้วยวิธีนี้จุดทริกเกอร์สามารถวางที่ใดก็ได้บนหน้าจอขอบเขต ในทางตรงกันข้ามจุดเรียกใช้ในขอบเขตอะนาล็อกนั้นไม่ยืดหยุ่นเกือบเท่าและโดยทั่วไปสามารถวางไว้ที่ด้านซ้ายของจอแสดงผลได้ ด้วยความล่าช้าของสายมันสามารถย้ายไปยังจอแสดงผลโดยไม่กี่ ns

เวลาที่ตายในขอบเขตดิจิทัลคือระยะเวลาที่ใช้ในการประมวลผลและแสดงบัฟเฟอร์หลังจากทริกเกอร์ใช้เวลานานเท่าใดในการรีเซ็ตฮาร์ดแวร์ที่ได้มาเพื่อรับการดักจับใหม่และใช้เวลานานเท่าใดในการเติมบัฟเฟอร์บัฟเฟอร์ล่วงหน้า บางสิ่งนี้สามารถจัดการได้ในแบบคู่ขนานหรือเร่งความเร็วโดยการจัดหาเฉพาะและฮาร์ดแวร์ประมวลผลสัญญาณ

แกนเวลาเป็นสิ่งที่ฉันไม่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ ฉันเชื่อว่าจุดกำเนิดของเส้นกริดซึ่งจุดเส้นประที่ถูกไฮไลต์ตัดกันนั้นเป็นจุดที่ก่อให้เกิด ณ จุดนั้น (ที่ "t = 0") แรงดันควรเท่ากับแรงดันไฟฟ้าระดับไก ฉันถูกต้องแล้วหรือยัง สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นกับสโคปของฉันเสมอไป บางครั้งแรงดันไฟฟ้าที่จุดกำเนิดไม่เท่ากับระดับไกปืนและสัญญาณก็ค่อยๆลอยไปตามทิศทางใดทิศทางหนึ่ง อะไรเป็นสาเหตุให้สัญญาณลอยไปแม้ว่าจะตั้งค่าทริกเกอร์ไว้

ในภาพหน้าจอของคุณสัญญาณจะปรากฏขึ้นเพื่อข้ามจุดกระตุ้นที่ระบุโดยระดับไกขนาดเล็กและลูกศรตำแหน่งซึ่งเป็นสิ่งที่คุณควรคาดหวัง

ในขอบเขตบางอย่าง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งขอบเขตที่สูงกว่า) พา ธ ทริกเกอร์สามารถแยกออกจากพา ธ การได้มา ในกรณีนี้สัญญาณทริกเกอร์มาจากตัวเปรียบเทียบภายในและเป็นไปได้ที่การสอบเทียบจะเลื่อนไปมาระหว่าง ADC และตัวเปรียบเทียบทริกเกอร์ดังนั้นระดับทริกเกอร์และตำแหน่งอาจไม่แม่นยำอย่างที่ควรจะเป็น

ความสับสนอีกอย่างที่ฉันมี: ฉันเห็นทางด้านขวาของต้นกำเนิดที่เรียกว่าข้อมูล "โพสต์ทริกเกอร์" และข้อมูล "พรีทริก" ทางด้านซ้าย มีข้อมูลจากก่อนทริกเกอร์อย่างไรถ้าการรวบรวมข้อมูลเริ่มต้นจากทริกเกอร์ จุดกระตุ้นไม่ควรอยู่ที่ด้านซ้ายของหน้าจอใช่หรือไม่

อีกครั้งในขอบเขตดิจิทัลการจับภาพนั้นต่อเนื่องและขอบเขตจะรักษาบัฟเฟอร์ pre-trigger ที่จะถูกรีเฟรชอย่างต่อเนื่องจนกว่าจะเกิดเงื่อนไขทริกเกอร์ นี่เป็นคุณสมบัติที่ทรงพลังอย่างยิ่งเนื่องจากช่วยให้คุณสามารถดูเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้สิ่งที่โดยทั่วไปเป็นไปไม่ได้ที่จะทำกับขอบเขตอะนาล็อก (ยกเว้นว่าคุณสามารถแทรกการหน่วงเวลาที่ยาวนานเป็นเวลานานพอ นาโนวินาที)