Keysight InfiniiScan Zone Trigger pracující v kombinaci s konvenčními způsoby spouštění osciloskopu umožní izolovat a zachytit jakoukoliv signálovou anomálii. Pokud jste schopni anomálii měřeného signálu vidět na obrazovce osciloskopu, InfiniiScan Zone Trigger zajistí, aby jste na její výskyt snadno a rychle nastavili spouštění osciloskopu.

 

Pro objasnění možností, které InfiniiScan Zone Trigger uživatelům přináší, použijeme několik konkrétních příkladů z praxe:

 

 

 

 

Digitální signál s nemonotónní hranou je takový signál, který v průběhu fáze náběhu nebo sestupu změní směr nebo krátce zastaví svůj růst či sestup. Obr. 1 ukazuje příklad nemonotónní hrany s náhodným a velmi řídkým výskytem. Díky vysoké obnovovací frekvenci stopy osciloskopů Keysight InfiniiVision X-Series, která činí až 1 000 000 průběhů/s, můžeme během spouštění na jakoukoliv náběžnou hranu digitálního pulsního signálu tuto anomálii jasně vidět.

 

 

V této chvíli však musíme vyřešit problém, jak zobrazit a spouštět pouze na tento chybný segment signálu s nemonotónní náběžnou hranou bez současného zobrazení ostatních normálních úseků signálu s neporušenými hranami. Pokud bychom uměli nastavit displej osciloskopu tak, aby zobrazoval pouze chybný úsek signálu, mohli bychom snadno prozkoumat časovou korelaci výskytu této anomálie s ostatními signály v obvodu a velmi pravděpodobně tak nalézt příčinu tohoto nestandardního chování.

 

Některé osciloskopy, včetně Keysight 3000T, 4000X a 6000X, jsou schopny spouštět na hrany signálu na základě definovatelných parametrů („větší než“ nebo „menší než“) časů náběhu a sestupu. To může vyřešit problém se spouštěním, nicméně zadání těchto spouštěcích podmínek do osciloskopu je časově náročné. S InfiniiScan Zone Trigger můžeme v oblasti výskytu anomálie signálu jednoduše na kapacitní dotykové obrazovce osciloskopu nakreslit libovolnou obdélníkovou zájmovou zónu a následně nastavit, že průběh signálu musí takto vyznačenou zónou procházet.

 

Osciloskop pak zobrazuje pouze průběhy vyhovující této zadané podmínce, jak je vidět na obr. 2. V případě, že podmínku „musí procházet“ změníme na „nesmí procházet“, osciloskop zobrazí pouze průběhy se standardní náběžnou hranou (obr. 3). Rovněž můžeme původně označenou zónu díky dotykovému displeji podle potřeby jednoduše přesouvat.

 

A jak InfiniiScan Zone Trigger funguje? V případě zapnuté funkce „Zone Qualify Trigger“ nejprve osciloskop rychlostí až 200 000 průběhů/s zachytí všechny průběhy splňující standardně nastavené spouštěcí podmínky (např. spusť na náběžnou hranu). Následně se každý zachycený průběh porovnává s nastavenými zájmovými zónami a osciloskop zjišťuje, zda daný průběh protnul zónu „musí procházet“ či neprotnul zónu „nesmí protnout“ (InfiniiScan Zone Trigger umožňuje nastavit jednu nebo dvě zájmové zóny). Toto porovnávání je prováděno v DSP procesoru a tak použití této efektivní metody nastavení spouštění nijak výrazně nesnižuje vynikající hodnoty rychlosti obnovy signálu u osciloskopů Keysight InfiniiVision a zachovává vysokou pravděpodobnost zachycení zřídka se vyskytujících signálových anomálií.

 

 

Při přenosu digitálních dat mezi dvěma zařízeními jsou přenášená data velmi často synchronizována pomocí hodinového signálu (clock signal). Pro zajištění spolehlivého časování musí být datový signál stabilní (ve stavu logická 1 nebo logická 0) po minimální dobu před začátkem náběhu hrany časového signálu (setup time) a musí zůstat stabilní i po určitou dobu po začátku náběhu hrany časového signálu (hold time).

 

 

Obr. 4 ukazuje příklad spouštění na časový signál a jeho zachycení na kanálu 1 (žlutá stopa) souběžně se zobrazením datového signálu formou „eye-diagram“ na kanálu 2 (zelená stopa). Díky použití časových kurzorů můžeme určit náběžné a spádové hrany datového signálu, které se pravidelně objevují 40 ns před začátkem náběhu hrany časového signálu. Nicméně také pozorujeme velmi řídce se vyskytující chybu (posun náběžné i spádové hrany v datovém signálu), která vede k porušení specifikace „setup time“, která u testovaného zařízení činí 30 ns.

 

 

Abychom nastavili spouštění a zobrazení průběhu signálů pouze pokud dojde k porušení specifikace „setup time“, mohli bychom využít režimu spouštění „Setup and Hold Time triggering mode“, nicméně v tomto případě je mnohem jednodušší v oblasti chybné pozice datového signálu nakreslit na obrazovce zónu s podmínkou „musí procházet“, tak jak je vidět na obr. 5. S časovým kurzorem X1 posunutým do průsečíku stop datového signálu nyní měříme hodnotu „setup time“ přibližně 20 ns, což porušuje 30 ns specifikaci testovaného zařízení. V tomto časovém bodě můžeme na třetím a čtvrtém kanálu osciloskopu prozkoumat ostatní signály v systému a pokusit se zjistit příčinu tohoto špatného časování. Přenastavení spouštění pouze na korektně probíhající časování můžeme provést jednoduchým přetažením (za použití kapacitní dotykové obrazovky osciloskopu) označené zóny do oblasti, kde se musí nacházet správně časované datové signály, jak je vidět na obr. 6.

 

 

 

Určení kvality signálu sériových sběrnic obvykle vyžaduje provádění měření na izolovaných „jedničkách“ a/nebo „nulách“. Pro signály typu NRZ je izolovaná „jednička“ definována jako jediný bit s hodnotou jedna, kterému předchází a po kterém následuje určitý daný počet bitů s hodnotou nula. Izolovaná „nula“ je pak definována jako jediný bit s hodnotou nula, kterému předchází a po kterém následuje určitý daný počet bitů s hodnotou jedna. Důvodem provádění měření izolovaných bitů je určení schopnosti výstupního rozhraní vytvářet platné bitové signály bez ovlivnění ostatními pulzy v jejich blízkém okolí, které mohou způsobovat mezisymbolové rušení či zkreslení. Jen velmi málo osciloskopů dostupných na trhu je schopno spouštět na izolované bity, kterým předchází nebo/a které jsou následovány více než jedním bitem opačné polarity.

 

Pojďme nyní nastavit osciloskop Keysight InfiniiVision X-Series pro spouštění na izolovanou „jedničku“, které předchází nejméně tři a následují nejméně dvě „nuly“. Obr. 7 ukazuje příklad spouštění osciloskopu na náběžnou hranu 10 Mbps signálu sériové sběrnice FlexRay. V tomto okamžiku není ve středu displeje osciloskopu zobrazeno nic jiného, než náběžná hrana tohoto signálu. Jelikož přenosová rychlost signálu sběrnice je 10 Mbps, jeden bit by měl mít šířku 100 ns. Nastavení 100 ns/div na časové základně osciloskopu nám umožní jednoduše nastavit šířku zón spouštění na obrazovce.

 

 

Na obr.. 8 je vidět, v jakých místech jsme nakreslili na obrazovce osciloskopu dvě zóny „nesmí procházet“, abychom splnili požadavky na izolování jednoho bitu s hodnotou jedna, kterému předchází tři nebo více nul a který je následován dvěma nebo více nulami. Poté, co jsme izolovali „jedničkové“ pulzy, můžeme provést požadovaná měření parametrů signálu jako jsou doba náběhu, sestupu či šířka pulzu.

 

 

Zobrazení pouze izolovaných nul při aplikaci stejných kritérií zobrazuje obr. 9: předchází tři nebo více a následují dvě nebo více jedniček. V tomto případě jsme nastavili osciloskop, aby spouštěl na spádové hrany a následně nastavili příslušné zóny „nesmí protnout“. Kromě spouštění na izolované „jedničky“ a „nuly“ je InfiniiScan Zone Trigger možné použít na synchronizaci mnoha dalších unikátních sekvencí sériových přenosů.

 

 

 

Jak již bylo zmíněno výše, spouštění InfiniiScan Zone je možné použít v kombinaci s klasickými spouštěcími režimy, jako je třeba spouštění na různé stavy sériových sběrnic. Obr. 10 ukazuje příklad spouštění osciloskopu na datový rámec sběrnice CAN (Controller Area Network) s ID rovnajícímu se 025HEX.

 

 

Ve spodní části obrazovky můžete pozorovat časově korelované dekódování provozu na měřené sběrnici CAN. Sběrnice CAN je založena na asynchronním přenosu dat v systému s více uzly. Typickým příkladem použití této sběrnice je řízení a komunikace automobilové elektroniky. Při asynchronním přenosu se může více zdrojů pokoušet přenášet data po sběrnici ve shodný nebo téměř shodný čas. Pokud k tomu dojde, spouští se arbitrážní proces, který určí, jaký z uzlů má vyšší prioritu a může tak pokračovat v přenosu dat. Uzly s nižší prioritou pak musí přenos dat pozastavit.

 

Na obr. 10 také vidíme, že první pulz v rámci 025HEX má ve spodní úrovni dvě různé hodnoty amplitudy. Okamžik, kdy se signál dostane na nižší úroveň, je známkou toho, že se dva uzly snaží přenášet data ve stejný okamžik a začíná proces arbitráže. Jakmile puls vyskočí zpět na vyšší úroveň, arbitrážní proces je dokončen a rámec 025HEX vyhrál svoji „bitvu o prioritu“.

 

 

Jak tedy můžeme nastavit spouštění osciloskopu pouze na rámce obsahující arbitráž? Neexistuje žádný pokročilý režim spouštění, který by za nás tuto práci vykonal. Ale spouštění na ID datového rámce na sériové sběrnici ve spojení s InfiniiScan Zone spouštěním náš problém vyřeší. Obr. 11 ukazuje použití zónového spouštění pro zachycení rámce 025HEX na sběrnici CAN pouze v případě výskytu arbitrážního procesu. V tomto případě jsme osciloskop nejprve nastavili na spouštění na výskyt ID rámce 025HEX na sběrnici CAN a následně jsme kolem nižší úrovně počátečního pulzu vyznačili zónu „musí protnout“. Alternativně je možné ve stejné oblasti vyznačit zónu „nesmí protnout“ a v tom případě bude osciloskop spouštět pouze na ty rámce, které mají ID 025HEX, ale nedochází v nich ke spuštění arbitrážního procesu.

 

 

 

V tomto článku jsme zmínili pouze několik málo příkladů použití Keysight InfiniiScan Zone spouštění v osciloskopech Keysight InfiniiVision 3000T, 4000X a 6000X pro zachycení signálů obsahujících zřídka se vyskytující anomálie. Navíc jsme demonstrovali, jak je možné InfiniiScan Zone Trigger použít pro spouštění na signály sice platné (korektní), nicméně natolik komplexní, že použití dnešních standardních režimů spouštění může být velmi složité nebo dokonce nemožné.

 

 

Mnoho dnešních moderních osciloskopů nabízí režimy pro pokročilé spouštění a analýzu komplexních vysokorychlostních signálů, nicméně použití těchto režimů může někdy způsobit více starostí než užitku. To ovšem není případ InfiniiScan Zone Triggeru v osciloskopech Keysight InfiniiVision modelových řad 3000T, 4000X a 6000X. Tento výjimečný nástroj Vám pomůže jednoduše a rychle zacílit i na ty nejneobvyklejší stavy signálů. A díky obnovovací frekvenci těchto osciloskopů 1 000 000 průběhů/s (450 000 průběhů/s v případě řady 6000X) na to co uvidíte dokážete i nastavit spouštění.