Siglent etusivulle linkki     Oskilloskoopin triggauksesta yleistietoa

Digitaalisen oskilloskoopin triggauksesta. Siglent X sarjan oskilloskoopeissa on täysdigitaalinen triggaus

Tässä keskitytään pääasiassa ainoastaan täysdigitaaliseen triggaukseen. Toki on olemassa vielä monellakin valmistajalla oskilloskooppeja joissa on perinteinen analoginen triggaus mutta tekniikan kehitys ajaa niiden ohi väistämättä.

Siglent SDS1000X/X+, SDS1202X-E sekä SDS2000X malleissa, siis kaikissa X-oscilloscopes sarjan oskilloskoopeissa, on päätulokanavien osalta käytössä nykyaikainen tarkka ja monipuoliset triggaustoiminnot mahdollistava täysdigitaalinen triggaus joka aikaisemmin oli käytössä ainoastaan kalliissa monipuolisissa oskilloskoopeissa eikä niissäkään tavattoman kauan.

Perinteisempi toteutus joka on edelleenkin käytössä monissa uusissakin oskilloskoopeissa on analonaloginen triggaus jossa triggausta varten otetaan signaali ennen signaalia digitoivaa AD muunninta. Tätä analogista signaalia käytetään sitten muodostamaan triggaus. Tässä järjestelmässä on lukuisia ongelmia joita toki voidaan eliminoida monin tavoin mikäli suunnitteluun ja toteutukseen uhrataan - rahaa ja suunnittelutyötä vai pitäisikö paremmin sanoa taitoa. Siltikään ei käytännössä päästä eroon kaikista ongelmista. Toki digitaalisessa oskilloskoopissa loppujen lopuksi tämäkin muuttuu digitaaliseksi signaaliksi komparaattorin tmv jälkeen ja tämän vuoksi termistössä (ja mainoksissa) hiukan sekoillaan tai kierrellään totuutta..

Täysdigitaalisessa triggauksessa triggaus muodostetaan suoraan reaaliajassa siitä datavirrasta jota signaalia digitoiva AD  muunnin tuottaa, ja siinä on todella kiire. Siitä muodostetaan signaalin kuva ja siitä samasta muodostetaan triggaus - näin triggaus perustuu täsmälleen samaan tietoon kuin mistä muodostetaan signaalin kuva. Tällä päästään erittäin täsmällisiin ja monipuolisiin triggauksiin samoin kuin  signaalin triggausajankohdan aikajitteri saadaan erittäin alhaiseksi. Aikaisemmin ei ollut helposti saatavilla digitaalitriggaukseen soveltuvaa prosessointitehoa kovinkaan edullisesti. Usein tarvittiin kalliita ASIC piirejä ja/tai muuten kalliita ratkaisuja. Luonnollisesti alemman pään oskilloskoopeissa tilanne on hiukan helpompi kun ADC tuottama datavirta on usein luokkaa 1-2 Giga tavua sekunnissa joka on murto-osa kalliiden nopeiden oskilloskooppien vastaavasta. Digitaalisen triggausjärjestelmän tulee pystyä tuossa nopeudessa laskemaan ja käsittelemään dataa jotta siitä voidaan "lennossa" nopeasti muodostaa triggaus ja kyetään riittävään "vaakapyyhkäisyjen" toistonopeuteen (waveform update speed).  Siinä on hiukan kiire kun pitää jokaiselle vaakapyyhkäisylle prosessoida triggaus ja myös asemoida ajallisesti tarkasti jokainen vaakapyyhkäisy ja päästä suuruusluokkaa 10000 - >100000  vaakapyyhkäisyä sekunnissa nopeuteen. Toki kalliissa oskilloskoopeissa päästään paljon pidemmälle. Samplenopeus saattaa olla moninkertainen ja vaakapyyhkäisynopeuskin moninkertainen.


Jos on aiemmin tottunut analogiseen oskilloskooppiin ja/tai perinteisempään digiskooppiin analogisella triggauksella saattaa modernin oskilloskoopin triggauksen jotkut "ilmiöt" aiheuttaa hämmennystä. Näitä on näkynyt erilaisilla palstoilla ja foorumeilla usein. Erityisesti kun vailla tietoa ja kokemusta otetaan vain uusi oskilloskooppi käyttöön ja sitten hämmästellään ilmioita ja uskotaan että oskilloskoopissa on jokin vika vain kun ei ymmärretä miksi havaitaan jokin itselle outo asia. Uskomusten varassa ei kannattaisi olla. Laitteen tehokas onnistunut käyttö edellyttää tietoa ja ymmärrystä ainakin  perus asioista ja tuotekohtaista tietoa toiminnasta ja ominaisuuksista.

Tästä aiheesta on myös saatavilla erittäin runsaasti materiaalia luettavaksi mutta pääasiassa englanniksi. On hiukan kummallinen käsitys nykyaikana kun ajatellaan että mitään ei tarvisi oikeasti opiskella. Laite vaan suoraan paketista päydälle ja vailla tietoa ja kokemusta sitten nettiin taivastelemaan kuinka ihmeellisesti laite toimii ja mitähän ihmettä se nyt tuollaista näyttää kun en edes ole probea mihinkään kytkenyt tai sitten oskilloskoopin etupaneelin kuvitellaan olervan jokin pelilaitteen käyttöpaneeli jossa nopein sormi aina voittaa. Jopa itseään asiantujaksi nostaneet mediataiteilijat syyllistyvät tavan takaa tällaiseen täysin ala arvoiseen "opettamiseen". Itsekritiikin taso ja oman työn laatukriteerien valvonta on usein hämmästyttävän alhainen. Vai olisikohan niin että se juuri mahdollistaa ns mediabisneksen. Ikävää että tällaista ala-arvoista laitteiden käyttötapaa suorastaan tyrkytetään nuorille tai muuten harrastuksen alussa oleville ikäänkuin "normaalina". 

Triggaus on oskilloskoopin niin ylivoimaisen tärkeä osa-alue että siihen todella kannattaa perehtya mikäli tekee oskilloskoopilla vähänkään vaativampia asioita. Koskee myös analogisia vanhoja oskilloskooppeja hyvin vähäisin triggaustoiminnoin. Nykyaikainen digitaalinen oskilloskooppi on aivan jotain muuta. On toimintoja joista ei edes unta nähty analogisten skooppien valta-aikana. Triggaustapoja on nyt laaja joukko, varsinkin kun puhtaan nykyaikaisimmista täysdigitaalisella triggauksella varustetuista oskilloskoopeista. Kun otetaan niiden triggaustyyppien kunkin kaikki säätöparametrit puhutaan huikeasta määrästä opeteltavaa mikäli haluaa ne kaikki oppia kunnolla. 

Otanpa vain yhden pikkiriikkisen mahdollisimman yksinkertaisen esimerkin. Otetaan 5MHz siniaalto joka on AM moduloitu. Moduloiva taajuus esimerkiksi jotain 200 - 4000Hz. Perinteinen tapa digiskoopilla on säätää triggaustaso jonnekin puolen välin paikkeille kantoaallon tason vaihteluvälistä. Sen jälkeen säätää triggauksen ns hold-off aikaa siten että saadaan stabiili triggaus. No, ihan ok. Kunnes moduloivan signaalin taajuus muuttuu ja holdoff aika ei enää sovikaan.
Kun käytettävissä on edistyksellisempiä triggaustoimintoja voidan tehdä myös toisin. Käytetäänkin Interval triggausta Edge sijasta. Asetetaan ehdoksi esim nouseva reuna ja "limit range >=" parametriksi sopiva aika, esim 80us. Nyt ei haitaa vaikka moduloiva taajuus vaihtelisi. Näyttöllä on kuva  moduloidusta signaalista vakaasti kuin kiveen hakattu myös moduloivan taajuuden vaihdellessa. Ja kuitenkin samalla saadaan aikaan suhteellisen hyvä wfm/s nopeus.

Digitaalisella triggauksella järjestelmällä voidaan säädöt tehdä huomattavalla tarkkuudella koska poissa on analogisen triggaus järjestelmän eri signaaliteiden aiheuttamat ongelmat sekä tason että ajan suhteen verrattuna digitoituun pääsignaaliin ja päälle vielä komparaattorin ominaisuudet sekä edelleen sieltä saadun trig tiedon pohjalta digitoidun signallin ajallinen kohdistus ja hienosäätö ADC näytteiden välin sisällä.


Periaatekuva digitaalisesta sekä analogisesta triggauksesta digitaalisessa oskilloskoopissa.

Oheinen kuva alla on Keysight julkaisemaa materiaalia. Syyskuussa 2016 todetaan ettei puhuta digitaalisesta triggauksesta koska ne ovat harvinaisia. Uskomatonta! (tai no, saattaahan se ollakin jos Keysight on jämähtänyt käyttämään vanhoja asic piirejään kun vanhaan aikaan ei paljon muuta voinut jos halusi hyvää skooppia tehdä)Esim Rohde&Schwarz on jo vuosikaudet puhunut täysdigitaalisesta triggauksesta jota soveltavat arvokkaissa RTO oskilloskoopeissaan..




No annetaan Keysightin levätä rauhassa..... heidän alemman pään oskilloskoopit ovat muutenkin melko avuttomia siihen nähden kuinka  H-P/Agilent/Keysight nimi laatumielikuvissa edelleenkin tuottaa uskomuksia.  Niihin hyvän auton hintaisiin en ota kantaa. Jotain ikävää on myös tapahtunut laadulle - valitettavasti. 



Siglent SDS1202X+E mallissa rauta riittää ajamaan täysdigitaalista triggausjärjestelmää helposti.

Nykyaikainen täysdigitaalinen triggaus prosessoidaan reaaliajassa samasta digitoidusta datasta jota myös näytetään. Triggauksen käytettävissä on aina täysin aikasidottua ja yhtenevää dataa signaalin digitoidun datan kanssa. Ei ryömintöjä eikä kulkuaikaeroja eikä ylimääräistä jitteria signaalikuvaan nähden. Myös samplevälit luonnollisesti interpoloidaan lennossa ja kaikenkaikkiaan triggausjitteri saadaan erittäin vähäiseksi.




On huomattava että  EXT Trig kanava toimii perinteisella analogisella komparaattori periaatteella. Siitä on lisäksi jätetty pois monia ns edistyksellisia triggaus toimintoja. Sen triggaustarkkuus ei ole läheskään yhtä hyvä tasotarkkuuden eikä ajan suhteen kuin pääkanavissa. Jitteri on paljon suurempaa.



Sinänsä triggaustoimintojen käytön kannalta ei ole paljoakan merkitystä sillä kummalla periaatteella se on toteutettu. Silti on hyvä tietää kumpi periaate on käytössä koska joissain rajatapauksissa erojakin voi olla. Yksi sellainen ero on se että digitaalisewn triggauksen toimialue on täsmälleen sama kuin AD muuntimen. Jos signaali ylittää hiukankin sen rajat sieltä ylittävältä osalta ei saada mitään triggaukselle. Analoginen järjestelmä sensijaan mahdollistaa ainakin periaatteessa myös alueen ulkopuolisen signaaliosan osallisuuden triggaukseen.  
 
Nyrkkisääntömäinen suositukseni. Pyri pitämään signaali tyypillisesti noin max 6 ruudun korkuisena. Tällöin siinä on edelleen myös varaa reilusti ennenkuiin aletaan leikata. Toki AD muuntimen alue on teoriassa noin 10 ruutua vertikaalisuunnassa mutta reunoille mentäessä alkaa joka tapauksessa lineaarisuus kärsiä.  Ei tämä myöskään mikään Siglent spesiaali ole. Kautta aikojen esimerkiksi Tektronix huolto ohjeet ja kalibroinnit yms tarkistukset tehdään pääosin 6 ruudun korkuisina. Myös taajuusvaste mittaukset.  

Aika usein oletusarvona on triggaukselle: Nouseva reuna ja siinä sen DC taso.

Se on myös ns oletusarvo joihin laite menee kun painat Default painiketta.

Yksi tärkeä seikka on hyvä huomata jos käsissä on ensimmäinen digiskooppi analogisen oskilloskoopin jälkeen tai rinnalle. (rinnalle siksi että en minä aikanaan hävittäisi analogista vaikka minulla olisi kymmenen digiskooppia)
Analoginen skooppi triggaa yleensä kuvaruudun vasemmalla reunalla josta se alkaa pyyhkäistä kuvaruutua ja piirtää signaalia triggauksen tapahduttua joko signaalin generoimana tai autotrig toiminnon generoimana. Digiskoopin pyyhäisy sensijaan ei odota triggausta vasemmassa reunassa. Se "pyyhkäisee" koko ajan ns pretrig osuutta joka on yleensä vähintään vasemmasta treunasta keskelle tai enemmän. Triggauksen saatuaan (signaalista tai autotrig generoimana) se jatkaa siitä eteenpäin kunnes käytössä oleva muisti on täysi jonka jälkeen se vasta työnnetään näytölle tai siis näyttömuistiin. Ja siirrytään niin nopeasti kuin voidaan taas näytteittämään pretrig osuutta kunnes seuraava trig.  Poikkeuksen tekee "Roll" toiminto jossa signaalia piirretaan jatkuvana virtana ikäänkuin rullapaperpiirturilla.  Kun hitailla nopeuksilla ei olla Roll moodissa skooppi saattaa tuntua hitaalta. Se on normaalia eikä sille mahda mitään että yhden sekunnin  odottamiseen kuluu yksi sekunti aikaa ja kahden kaksi sekuntia.

--» Etusivu - Home

--» Oskilloskoopit

--» ylös - up