A Keysight Technologies (illetve elődje, az Agilent Technologies) által kifejlesztett InfiniiScan Zone Triggering nevű triggerelési eljárás ezt a műveletvégzést hivatott megkönnyíteni, és a korábban bemutatott 4000 X, 6000 X sorozatú oszcilloszkópokon felül a vadonatúj, 3000T X-sorozatú műszereken is az alapfelszereltség része. Cikkünkből kiderül, hogy az oszcilloszkóp hagyományos triggerelési lehetőségeivel párhuzamosan használható zónás triggereléssel hogyan lehet a gyanús eseményeket könnyedén elkülöníteni.
Az InfiniiScan Zone Trigger működésének és képességeinek leghatékonyabb megismertetése néhány példán keresztül a legcélszerűbb, ezért a bemutatást az alábbi négy mérési példán keresztül végezzük el:
A) Triggerelés nemmonoton élekre
B) Triggerelés beállási- és tartási idők megsértésére
C) Triggerelés izolált logikai egyesekre és nullákra
D) Triggerelés soros buszokon
Triggerelés nemmonoton élekre
A nemmonoton élt tartalmazó digitális jel ismertetőjegye, hogy vagy irányt vált, vagy pillanatnyilag „megtorpan" felfutás vagy lefutás közben. Az 1. ábra egy olyan nemmonoton élet mutat, amely véletlenszerűen és rendkívül kis gyakorisággal jelenik meg. A másodpercenként 1 millió hullámforma/s frissítési sebességű InfiniiVision X-sorozatú oszcilloszkópokkal ez a problémás jel teljes biztonsággal látható felfutó élre beállított triggerelésnél. A gondot immár az jelenti, hogy ki kell találnunk, hogyan kell a triggerelést finomhangolni úgy, hogy csak a problematikus jeleket jelenítsük meg, és figyelmen kívül hagyjuk azokat, amelyeknél nincs baj. Ha sikerül ily módon izolálnunk a hibás jeleket, az remek alapot szolgáltat arra, hogy a rendszer más jeleit is bemérjük, és a hibát kiváltó összefüggést találjunk.
1. ábra. Kis gyakorisággal jelentkező, nemmonoton él bemérése standard felfutó élre triggerelésselNéhány oszcilloszkóp triggerelési eszköztárában megtalálható olyan lehetőség is, amely lehetővé teszi, hogy a fel- és lefutási éleknél pluszfeltételként az élekre nézve „hosszabb, mint" és „rövidebb, mint" időket adjunk meg – ez alól természetesen a Keysight 3000T, 4000 és 6000 X-sorozatú oszcilloszkópok sem jelentenek kivételt. Ez hathatós segítséget jelenthet a triggerelési problémánk megoldásában, azonban a helyes beállítás eléggé időigényes lehet. Az InfiniiScan zónás triggerelés ezzel szemben úgy működik, hogy a készülékek kapacitív érintőkijelzőjén felrajzolunk egy téglalapot arra a területre, ahol a jelünkben az anomáliára figyelmesek lettünk, majd a felugró menüben a „must intersect" opció kiválasztásával utasítjuk az oszcilloszkópot, hogy kötelezően csak a kijelölt zónán áthaladó jeleknél triggereljen. Az oszcilloszkóp ezt követően csak azokat a jeleket jeleníti meg, amelyek megfelelnek ennek a triggerelési feltételnek (lásd 2. ábra).
2. ábra. Az InfiniiScan zónás triggereléssel izolált anomália nemmonoton él mérésénélMegjegyezzük, hogy a zónás triggerelési feltétel (kvalifikáció) beállítható „must not intersect"-re, vagyis kötelezően nem keresztezendőre is, amely esetben az oszcilloszkóp csak azokat a hullámformákat jeleníti meg, amelyek elkerülik a kijelölt képernyőterületet (lásd 3. ábra).
3. ábra. Az InfiniiScan zónás triggerelés inaktiválása a problémamentes hullámformák megjelenítéséreHogyan is működik valójában az InfiniiScan zónás triggerelés? Amint aktiváljuk az oszcilloszkópon a zónaalapú kvalifikációs triggert, a műszer rögzít minden, alap-triggerfeltételt kielégítő hullámformát maximum 200 ezer hullámforma/s frissítési sebességgel. Annak ellenére, hogy a triggerelésnél előkvalifikációra általában a legegyszerűbb felfutó/lefutó élre való triggerelés megteszi, bármely másik triggerfeltétel használatára lehetőség van (beleértve a soros buszjelekre történő triggerelést is). Ezt követően az oszcilloszkóp minden felvett hullámformát összevet a felhasználó által kijelölt zónákkal (amelyből egy időben legfeljebb kettő definiálható), és megállapítja, hogy történt-e megfelelés a kötelezően keresztezendő és kötelezően nem keresztezendő feltételeknek. Ez a hardveralapú megoldás nagyon gyors és egyszerű módot kínál a véletlenszerűen, illetve nagyon kis gyakorisággal jelentkező anomáliák szeparálására. Az oszcilloszkópok 1 millió, ill. 450 ezer hullámforma/s frissítési sebessége révén a rendellenességek megtalálása egyértelmű, ez alapján pedig igen nagy a valószínűsége annak, hogy a bekapcsolt InfiniiScan zónás triggerelés 200 ezer hullámforma/s frissítési sebessége mellett az izoláció biztonsággal elvégezhető.
Triggerelés beállási és tartási idők megsértésére
Az eszközök között digitális formátumú adatok mozgatása sok esetben szinkronizált rendszerben történik. Mielőtt az órajel megjelenne, az adatjelnek egy előre meghatározott minimum ideig stabilnak kell lennie, akár logikai alacsony, akár magas szintről beszélünk – ezt nevezik adatbeállási időnek. Ez még nem minden, hiszen az adatjeleknek még az órajel után is stabilnak kell maradniuk, egy bizonyos ideig, amelyet adattartási időnek nevezünk.
A 4. ábra olyan példát mutat, amelyen az oszcilloszkóp az 1. csatornán órajelet (sárga jelalak), a 2. csatornán szemdiagram-formátumban adatjelet (zöld jelalak) mér. Az oszcilloszkóp kurzorainak használatával megállapíthatjuk, hogy az adatjel kb. 40 ns idővel az órajel felfutása előtt érkezik. Láthatjuk azonban azt is, hogy az adatjelben kis gyakorisággal időbeli csúszások tapasztalhatók a felfutási és lefutási részben is, amely megsérti a minimum 30 ns értékben specifikált adatbeállási időt.
4. ábra. Órajel (sárga) és adatjel (zöld) mérése a beállási idő vizsgálatáraHa az oszcilloszkóp mérését az időzítési sértésekre szeretnénk szinkronizálni, választásunk a „setup & hold time" triggerelési módra eshet. Ez az eset azonban egy újabb kiváló példa arra, hogy mennyivel egyszerűbb egy kötelezően keresztezendő InfiniiScan zónát kijelölni a képernyő megfelelő részén, ahogy az 5. ábra is mutatja. Ha az X1 időkurzort az adatjel éleinek metszéspontjára helyezzük, kimérhetjük, hogy a beállási időnk 20 ns, amely egyértelműen megsérti a 30 ns minimumfeltételt. Ezen a ponton bevihetünk újabb jeleket a mérésbe az oszcilloszkóp harmadik és akár negyedik csatornáján keresztül, összefüggést keresve a rendszer többi jelével.
5. ábra. Adatbeállásiidő-sértés mérése InfiniiScan zónás triggerelésselHa ismét az üzemszerű adatbeállási idővel rendelkező adatjelekre szeretnénk triggerelni, megtehetjük, hogy egyszerűen arrébb mozgatjuk a zónát olyan képernyőterületre, ahol a beállási idők rendben vannak (lásd 6. ábra).
6. ábra. Érvényes adatbeállási idővel rendelkező adatjelek leválasztása InfiniiScan zónás triggerelésselTriggerelés izolált logikai egyesekre és nullákra
A soros adatbuszok jeleinek minősítéséhez gyakran izolált nullákon és egyeseken kell méréseket végezni. Az NRZ típusú jeleknél az izolált egyes szimpla logikai magas szintű bitet jelent, amelyet megadott számú nulla előz meg és követ. Hasonlóképpen, az izolált nulla szimpla logikai alacsony szintű bitet jelent, amelyet megadott számú egyes előz meg és követ.
Az izolált biteken végzendő mérés célja gyakran az, hogy jellemezzük egy kimeneti meghajtó képességét érvényes bit kiadására nézve anélkül, hogy azt szimbólumközti áthallást/torzítást okozva szomszédos impulzusok befolyásolnák. Nagyon kevés oszcilloszkóp képes ma arra a piacon, hogy olyan izolált bitekre triggereljen, amelyeket több mint egy biten előz meg és/vagy követ ellenkező polaritású bit, viszont az alábbiak szerint az InfiniiScan zónás triggerelés ebben az esetben is a felhasználó segítségére lehet.
A 7. ábrán látható példában az oszcilloszkóp egy 10 Mibit/s adatsebességű FlexRay buszjel felfutó éleire triggerel. Ebben az esetben semmi több nem történik, mint a képernyő közepén egy felfutó él izolációja. Mivel a soros adatsebesség 10 Mibit/s, egy egyedi bit szélessége 100 ns. Ha az oszcilloszkóp időalapját 100 ns/osztásra állítjuk be, ezt könnyen ellenőrizhetjük.
7. ábra. 10 Mibit/s adatsebességű FlexRay adatjel mérése felfutó élre triggerelésselA 8. ábrán látható példában egy legalább három logikai nulla által megelőzött és legalább két logikai nulla által követett, szimpla magas szint izolációját 2 db kötelezően nem keresztezendő zóna definíciójával oldották meg. Most, hogy van egy izolált logikai magas szintünk, elvégezhetjük az impulzusjellemző méréseinket a felfutási idő, lefutási idő, impulzusszélesség stb. tekintetében.
8. ábra. InfiniiScan zónás triggerelés logikai magas szintre, kötelezően nem keresztezendő zónák definíciója útjánA 9. ábrán látható mérés hasonló alapelvet követve született meg. Az izolált logikai nullát legalább három logikai egyes előzi meg és legalább kettő követi. Ezúttal lefutó élre történik alapvetően a triggerelés, a két kötelezően nem keresztezendő zóna definiálása az előző példában látotthoz hasonlóan történt.
9. ábra. InfiniiScan zónás triggerelés logikai alacsony szintre, kötelezően nem keresztezendő zónák definíciója útjánA szimpla logikai egyes és nulla jelek szeparálásán felül az InfiniiScan zónás triggerelés alkalmas egyedi soros mintákra történő szinkronizálásra is.
Triggerelés soros buszokon
Korábban már történt rá utalás, hogy az InfiniiScan zónás triggerelés együtt használható a komplex triggerelési módokkal, többek között a soros buszjelekre történő triggereléssel. A 10. ábra egy CAN-buszon a 025 hexadecimális értékű adatkeretre történő triggerelésre mutat példát. A hullámforma időben korrelált, dekódolt formátumban a képernyő alján látható.
A CAN-buszon több csatlakoztatott eszköz között aszinkron adatátvitel történik. Ilyenkor előfordulhat, hogy egynél több buszon lévő eszköz közel vagy teljesen egy időben kíván adatot küldeni. Ebben az esetben arbitrációra, vagyis döntésre van szükség, amely során megállapítást nyer, hogy melyik eszköz rendelkezik a legnagyobb prioritással és folytathatja az adatküldést. A döntés következtében az alacsonyabb prioritású eszközöknek várniuk kell az adatküldéssel.
A 10. ábrán látható, hogy a 025 hexadecimális értékű adatkeret első impulzusa kétféle, különböző logikai alacsony értéket vehet fel. Ha a jel a kettő közül az alacsonyabb szintet veszi fel, ez bizonyíték arra nézve, hogy két buszeszköz ugyanabban az időpillanatban szeretne adást kezdeményezni, és ezzel elindul az arbitráció folyamata. A legalacsonyabb jelszint eltűnése az arbitráció végét, illetve a 025 hexadecimális értékű adatkeret győztes kikerülését jelzi.
10. ábra. Triggerelés CAN-buszos adatkeretre, alkalmankénti arbitrációvalHogyan oldható meg, hogy csak azokra a keretekre triggereljünk, amelyeknél arbitráció is történik? Az oszcilloszkópoknál még a haladó alaptriggerelési lehetőségek között sincs olyan, amellyel ez lehetséges lenne, ám ha a soros buszjelekre történő triggerelést kombináljuk az InfiniiScan zónás triggereléssel, kiváló megoldást kapunk. A 11. ábrán látható beállítással a 025 hexadecimális értékű CAN adatkeretre triggerelünk, a kötelezően keresztezendő zóna beállításával pedig csak az arbitrációt tartalmazó esetekre szorítkozunk. A korábbi esetekhez hasonlóan, a zóna kötelezően nem keresztezendőre átállításával könnyen módosítható a triggerelési beállításunk azokra az esetekre, ha az arbitráció nélküli kereteket szeretnénk izolálni.
11. ábra. InfiniiScan zónás triggerelés arbitrációt tartalmazó, 025 hexadecimális CAN-adatkeretekreÖsszegzés
A cikkben négy életszerű példán keresztül bemutattuk, hogyan lehet a Keysight 3000T, 4000 és 6000 X-sorozatú oszcilloszkópok szériafelszereltségének részét képező InfiniiScan zónás triggerelés a felhasználók segítségére különböző triggerbeállítási feladatok során. Az InfiniiScan zónás triggerelés kiváló hatékonyságú eszköze a ritka események, anomáliák szeparálásának, valamint alkalmas olyan speciális triggerelési feladatokra is, amelyek még a mai, korszerű oszcilloszkópok többségével sem oldhatók meg.
Az InfiniiVision X-sorozatú oszcilloszkópok legújabb generációját a vadonatúj 3000T-sorozatú műszerek képviselik, amelyek a rendkívül népszerű 3000A-sorozatú műszerek nyomdokaiba lépnek frissített, még korszerűbbé tett tudásukkal és szolgáltatásaikkal (lásd 12. ábra). A mainstream-kategóriában a hardveralapú InfiniiScan zónás triggerelést elsőként kínáló 3000T-sorozatú műszerek 100 MHz és 1 GHz analóg sávszélességet kínálnak több köztes változattal, és alapkiépítésben tartalmazzák mind a kapacitív érintőkijelzőt, mind az InfiniiScan zónás triggert. A feltétel nélkül 1 millió hullámforma/s frissítési sebességet kínáló újdonságok az alap digitális tárolóoszcilloszkóp-funkcionalitáson túlmenően kiegészíthetők 16 csatornás logikai analizátorral, protokollanalizátorral, hullámforma-generátorral, 8 digites számlálóval és feszültségmérővel is. A 3000T-sorozat kategóriájában elsőként korrelált idő- és frekvenciatartománybeli méréseket, valamint kapuzott FFT-s mérési lehetőséget is kínál. A műszerek bármely sávszélesség mellett elérhetők 2 és 4 csatornás változatban, a szegmentált 4 Mpont csatornamemória minden esetben az alapkonfiguráció részét képezi. Soros buszok támogatása terén újdonság a CAN-FD és SENT-buszok, valamint a szimbólumalapú CAN-dekódolás támogatása is.
12. ábra. A Keysight InfiniiVision 3000T X-sorozatú oszcilloszkóp InfiniiScan zónás triggerelés támogatással
