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Visual Trigger
Visual Trigger

Um Einzelheiten eines komplexen Signals zu charakterisieren und zu analysieren, müssen unter Umständen Tausende solcher Signale aufgenommen und danach stundenlang durchsucht werden. Durch die Definition eines visuellen Triggers, der das gewünschte Detail im Signal isoliert und Daten synchron zu diesem Detail anzeigt, lässt sich dieser Prozess beschleunigen.

Die Option „Visual Trigger“ für die Oszilloskope der Serien MSO/DPO5000, DPO7000C und DPO/DSA/MSO70000C/D von Tektronix (www.tektronix.com) beschleunigt und vereinfacht das Erkennen gesuchter Signalereignisse auf allen analogen Eingangskanälen, indem alle Signale abgetastet und mit auf dem Bildschirm definierten geometrischen Formen verglichen werden. In diesem Beitrag werden einige häufig auftretende Probleme beim Erfassen von relevanten Einzelheiten in komplexen Signalen und deren Überwindung mit Hilfe von Visual Trigger erörtert.

Grundlagen der Oszilloskop-Triggerung

Oszilloskope besitzen im Allgemeinen eine spezielle Trigger-Hardware, welche eine vorhersagbare Erfassung und Anzeige von zeitkorrelierten Signalen gestattet. Der Trigger bewirkt, dass die sich wiederholenden Signale auf dem Oszilloskopbildschirm stabil erscheinen, indem derselbe Teil des Eingangssignals immer an derselben Position auf dem Bildschirm angezeigt wird.

Die Flankentriggerung ist in diesem Zusammenhang der einfachste Triggermodus. Dabei wird der Teil des Kurvenzuges ermittelt, der einen bestimmten Amplituden-Schwellenwert kreuzt, und anschließend wird dieser Kreuzungspunkt auf dem Bildschirm am Triggerpunkt positioniert. Erweiterte Triggermodi - z. B. Runt, Glitch, Impulsbreite, -Timeout, Transition, Bitmuster, State, Setup/Hold-Verletzung, Fenster, Kommunikation, serielles Muster oder Sequenzen dieser Ereignisse - ermöglichen die Erkennung komplexerer Signaleigenschaften.

Doch auch die ausgereifteste Trigger-Hardware kann nur eine begrenzte Anzahl an Signaleigenschaften bestimmen, welche mit numerischen Werten wie Spannungspegeln oder Impulsbreiten angegeben werden müssen. Oszilloskope sind jedoch visuelle Geräte - da bevorzugen die meisten Anwender heute eine grafische Bedienung des Instruments, gerade auch, wenn sie mit komplexen Signalen arbeiten.

Bei einigen Oszilloskopen kann man (per Maus oder Touchscreen) eine Box auf dem Bildschirm zeichnen, um einen Bereich für einen grafischen Zoom, eine Histogrammanalyse oder einen zeitlichen Bereich für Messungen zu definieren. Die Option „Visual Trigger“ erweitert diese Möglichkeit um die grafische Definition von Triggerkriterien.

Wie arbeitet der Visual Trigger?

Der Visual-Trigger-Modus beschleunigt und vereinfacht die Bestimmung der gewünschten Signalereignisse durch Abtasten aller erfassten Signale und den grafischen Vergleich dieser Signal-Kurvenformen mit auf dem Bildschirm angeordneten geometrischen Formen. Durch das Verwerfen jener erfassten Signale, welche der grafischen Definition nicht entsprechen, werden die Triggerfähigkeiten des herkömmlichen Triggersystems des Oszilloskops um die visuelle Triggerung erweitert.

Die Visual-Trigger-Funktion weist Ähnlichkeiten mit dem traditionellen Maskentest auf, bei dem erfasste Signale grafisch mit Maskenbereichen auf dem Bildschirm verglichen werden. Doch es gibt einen wesentlichen Unterschied: Visual Trigger verwirft tatsächlich alle Signale, die nicht der angegebenen Form entsprechen, so dass nur konforme Signale angezeigt, gemessen und als Referenz gespeichert werden können.

Zu Beginn des Visual-Trigger-Prozesses wird das Hardware-Triggersystem des Oszilloskops stets in den Normal-Triggermodus versetzt. Bei der eingestellten Triggerbe- dingung kann es sich um einen einfachen Flankentrigger oder um einen komplexeren Trigger handeln, etwa einen Multi-State-Trigger, einen parallelen oder seriellen Trigger oder einen Video-Trigger.

Die Triggereinrichtung wird im Einstellungsfenster des Visual Trigger grafisch dargestellt. In Bild 1 ist die Konfigurierung für einen seriellen Hardware-Trigger, gefolgt von einem visuellen Trigger, zu sehen. Bis zu acht Visual- Trigger-Bereiche können bei den genannten Oszilloskopen per Maus oder Touchscreen erstellt werden. Das gewünschte Triggerverhalten lässt sich mit verschiedenen geometrischen Formen (Dreiecken, Rechtecken, Sechsecken oder Trapezen) festlegen. Nachdem die Formen auf dem Bildschirm des Oszilloskops erstellt worden sind, kann ihre Position und/oder Größe dynamisch geändert werden, um ideale Triggerbedingungen zu erzeugen.

Jeder visuelle Triggerbereich ist einem bestimmten Ein- gangskanal zugeordnet. Die Bereiche sind standardmäßig rechteckig und werden dem ausgewählten Kanal zugeordnet, wenn sie erstellt werden. Nach der Erstellung des Bereichs kann der Benutzer dessen Form und den zugeordneten Kanal ändern und angeben, ob das Signal innerhalb oder außerhalb des Bereichs bleiben soll.

Schließlich kann der Benutzer eine logische Gleichung erstellen, die angibt, wie Visual Trigger mit Hilfe der verschiedenen Bereiche bestimmt, welche erfassten Signale angezeigt und welche verworfen werden. Die in Bild 1 in der weißen Eingabezeile dargestellte Gleichung definiert die Bedingungen.

Beispiel: Burstbreiten-Triggerung

Bei dem in Bild 2 dargestellten I 2 C-Taktsignal erfolgen die Taktimpulse in Bursts von acht oder mehr Pulsen. Normalerweise wird der Impuls mit der Flanken- oder Impulsbreitentriggerung in der Mitte des Bildschirms stabilisiert. Auf dem Rest des Bildschirms sind jedoch sich überlappende Bursts unterschiedlicher Länge zu sehen. Wie kann das Oszilloskop ausschließlich isolierte Bursts von acht Taktzyklen erfassen?

Bilder: 3

Messdiagramme der Bilder 2, 3 und 4

Messdiagramme der Bilder 2, 3 und 4

Mit der visuellen Triggerung ist dies ohne weiteres möglich. Durch Definition je eines Bereichs vor dem ersten Impuls und nach dem achten Impuls, verknüpft mit der Bedingung, dass das Signal außerhalb beider Bereiche liegen muss (siehe Bild 3), kann der Benutzer einen Visual Trigger definieren, der nur die angegebene Burstbreite erfasst. Angegeben im Bildschirm ist die Gleichung ((C1 OUT A1) & (C1 OUT A2)). Diese Gleichung enthält die logische Beschreibung der Visual-Trigger-Operation. Standardmäßig verknüpft die Visual-Trigger-Gleichung die logischen Elemente mit einem logischen UND. Dieses ist für einfache Anwendungen oft die geeignetste Verknüpfung.

Modifizierte Bitmustertrigger

In Visual Trigger erfolgt die Triggereinrichtung durch Festlegen von bis zu acht verschiedenen Bereichen und durch Zuordnen jedes Bereichs zu einem der analogen Eingangssignale des Oszilloskops. Im Beispiel in Bild 4, wiederum ein I2C-Signal, enthält Bereich 1 einen Rahmen für das serielle Signal, in dem der Takt (gelbes Signal - Kanal 1) für einen längeren Zeitraum ruhen soll. Mit den übrigen sieben Bereichen wird das serielle Bitmuster angegeben (blaues Signal - Kanal 2). Hier lautet das Bitmuster „1010100“. Das Muster wird an der steigenden Flanke des Taktsignals abgetastet.

Die horizontalen Positionen der Bereiche für das Bitmuster können angepasst werden, so dass sie dem gültigen Setup- und Hold-Timing bezüglich der Taktflanken entsprechen. Die vertikalen Größen und Positionen der Bereiche können ebenfalls angepasst werden, damit sie den gültigen logischen High- und Low-Pegeln entsprechen. Beim Anpassen der Größe und Position der einzelnen Bereiche werden die Spannungs- und Zeitwerte für jede Seite des Rechtecks angezeigt, um eine präzise Platzierung zu erleichtern.