Современная электроника №2/2020

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 28 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2020 Характеристики системы запуска осциллографа Рис. 1. Упрощённая одноканальная схема аналоговой системы запуска типичного цифрового осциллографа Правильная настройка системы запуска осциллографа является важным элементом для получения надёжных результатов измерений. В статье обсуждаются характеристики системы запуска осциллографа реального времени, рассказывается о том, как настроить эту систему на оптимальную производительность, и как эти настройки влияют на систему запуска. Колин Мэттсон (Keysight Technologies) О БЗОР СИСТЕМЫ Чтобы понять, от чего зависят харак- теристики системы запуска, нужно сна- чала разобраться в самой системе. Поч- ти все современные осциллографы используют аналоговые системы запу- ска (см. рис. 1). Когда сигнал подаётся на один из входных каналов осцилло- графа, то в первую очередь он попада- ет на предварительный усилитель этого канала. Задача предусилителя заключа- ется в таком усилении и смещении сиг- нала, чтобы максимально использовать динамический диапазон АЦП и не допу- стить возникновения отсечки. Выход- ной сигнал предусилителя поступает на АЦП для дискретизации, а копия этого же сигнала подаётся на компараторы системы запуска канала. Компараторы оценивают сигнал и решают, находится ли он выше или ниже порога, заданного для соответствующего канала. Выходы компараторов устанавливаются в еди- ницу или ноль в зависимости от того, превысил сигнал порог или нет. Как правило, каждый входной канал име- ет несколько компараторов запуска. Это позволяет осциллографу реализовать условия запуска, требующие несколь- ких порогов в одном канале (запуск по переходу и т.п.). Выходные сигна- лы компараторов всех каналов посту- пают в так называемую «систему запу- ска». Это довольно сложная система, которая может содержать специали- зированные ИС, ПЛИС и компоненты общего назначения. Её работа заключа- ется в распознавании заданных собы- тий запуска в процессе наблюдения за выходными сигналами компарато- ров. Для осуществления такого распоз- навания выполняются сложные логи- ческие операции над всеми входными сигналами, от которых зависит собы- тие запуска. Детальное рассмотрение способов реализации режимов запуска в этой системе выходит за рамки дан- ной статьи, но важно понять, что весь анализ, необходимый для определения того, отвечает ли исследуемый сигнал требованиям заданного события запу- ска, выполняется по выходным сигна- лам аналоговых компараторов, а не по сохранённым в памяти оцифрованным данным. Многие считают сигнал на выхо- де компаратора запуска «цифровым», поскольку некоторая информация об исходном сигнале в процессе обра- ботки компаратором теряется (дли- тельность фронта, постоянная состав- ляющая и т.п.), и выход компаратора представляет собой чисто логическое состояние – выше или ниже порога. Всё это верно, но, когда идёт речь о выходе компаратора как об «аналого- вом» сигнале, имеется в виду, что он представляет собой изменяющееся во времени напряжение на дорожке печат- ной платы, в отличие от сохранённых в памяти единиц и нулей. Рассмотрим некоторые параметры системы запуска, способные повлиять на её характеристики. У РОВЕНЬ ЗАПУСКА Уровнем запуска называется значе- ние напряжения, с которым компара- тор осциллографа сравнивает входной сигнал. Всякий раз, когда вы настраи- ваете уровень запуска по фронту или меняете какие-либо ещё «вертикаль- ные» параметры запуска, вы настра- иваете уровень запуска. Тщательная настройка уровня запуска являет- ся ключом к надёжной работе систе- мы запуска. Выбирая режим запуска, использующий лишь один критерий, например фронт или длительность импульса, постарайтесь настроить уро- вень на середину амплитуды входно- го сигнала (см. рис. 2), если только вы не исследуете какое-либо особое пове- дение вблизи основания или вершины сигнала (см. рис. 3). Заметьте, по гори- зонтали сигнала присутствует большой джиттер. Для лучшего выделения джит- тера использован режим с бесконеч- ным послесвечением. Чем ближе уста- новлен уровень к одному из крайних значений уровня сигнала, тем менее надёжным будет запуск. Необходимо отметить, что неудачный выбор уров- ня увеличивает джиттер запуска. Зачастую осциллографы позволяют выбрать несколько уровней для каждо- го входного канала. Обычно это дела- Оцифрованный сигнал к контроллеру памяти Системный выход триггера на интерполятор Триггерная ПЛИС (FPGA) Триггерная система Аналоговая триггерная специализированная ИС (ASIC) Входной интерфейс осциллографа Триггерный компаратор (ы) Вход осциллографа Предусилитель АЦП