Oszilloskop-Triggertechnologien

Analoges oder digitales Triggern?

3. August 2022, 15:00 Uhr | Von Joel Woodward, Strategic Planning Manager Oscilloscopes bei Rohde & Schwarz
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In Oszilloskop-Datenblättern sind meist vielfältigste Triggermöglichkeiten aufgezählt. Doch was ist eigentlich analoges und digitales Triggern? Welche Unterschiede, Vor- und Nachteile gibt es? Antworten auf die wichtigsten Fragen gibt dieser Artikel.

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Joel Woodward, Rohde & Schwarz
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Oszilloskope sind für die Erfassung und Darstellung von Signalen zur Fehlersuche, zum Testen und zur Optimierung elektronischer Systeme zuständig. Durch genaue Festlegung der Bedingungen, unter denen ein Oszilloskop Daten erfasst, wird ein effektives Debuggen und Testen möglich. Durch Triggerung eines Oszilloskops wird bestimmt, wann es mit der Datenerfassung beginnt. Die Triggerung lässt sich also als messtechnisches Äquivalent zum Drücken des Auslösers einer Kamera beim Fotografieren verstehen.

In der Vergangenheit waren Oszilloskope ausschließlich mit analogen Triggerschaltungen ausgestattet. Eingehende Signale wurden separiert: Ein Teil des Signals wurde in ein Erfassungs-Subsystem geleitet und der Rest einer Triggerschaltung zugeführt. Die Triggerschaltung bestimmte, wann das Erfassungs-Subsystem zum Erfassen von Informationen angewiesen wurde. Als sich vor etwa einem Jahrzehnt modernere CMOS-ICs durchzusetzen begannen, wurden jedoch erste Oszilloskope mit digitalen Triggern auf den Markt gebracht. Bei Oszilloskopen mit digitalen Triggern sind der Trigger- und der Erfassungspfad identisch. Die erfassten Daten werden digitalisiert und mit einem vom Benutzer festgelegten Trigger-Ausdruck abgeglichen, um den Auslösezeitpunkt zu bestimmen.

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Bild 1: Gegenüberstellung analoger und digitaler Trigger. Oszilloskope mit analogen Triggerschaltungen separieren eingehende Signale und speisen einen Teil des Signals in eine spezielle Triggerschaltung ein. Oszilloskope mit digitalen Triggern sind insofern im Vorteil, als auch nach Signalverarbeitungsvorgängen wie Deembedding und Filterung Trigger eingesetzt werden können.
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Die Blockdiagramme in Bild 1 stellen die Funktionsprinzipien analoger und digitaler Triggerschaltungen einander gegenüber. Wie gezeigt, sind Oszilloskope mit digitalen Triggern z. B. insofern im Vorteil, als sie auch auf Signale triggern können, die erst eine Signalverarbeitung wie Deembedding oder Filterung durchlaufen. Es gibt jedoch noch weitere wichtige Unterschiede zwischen digitalen und analogen Triggern, über die Oszilloskop-Anwender im Bilde sein sollten.

Nutzt das Oszilloskop digitale oder analoge Trigger?

Jede Oszilloskopfamilie verfügt über ein Trigger-Subsystem, das entweder digital oder analog arbeitet. Leider lassen manche Produktbroschüren diese Frage offen. Sie können aber natürlich immer den Verkäufer des Oszilloskops um Auskunft bitten. Um als Anwender selbstständig herauszufinden, ob sich ein analoges oder digitales Triggersystem im Oszilloskop verbirgt, können Sie verschiedene Funktionsmerkmale im Datenblatt oder am Gerät selbst überprüfen. Kann z. B. die Trigger-Hysterese manuell eingestellt werden? Können Verarbeitungstechniken wie Filter mit flexibler Bandbreitenbegrenzung oder Deembedding-Korrekturwerte auf das die Triggerschaltung durchlaufende Signal angewendet werden?

Sind digitale Trigger analogen Triggern überlegen? Eine allgemeingültige Antwort ist schwierig, da die genauen Anforderungen des Benutzers zu berücksichtigen sind. Digitale Trigger stellen jedoch das modernere Konzept dar und sind in mancherlei Hinsicht überlegen. Ein entscheidender Vorteil ist beispielsweise die Möglichkeit, auf sehr kleine Signale zu triggern. Die meisten Oszilloskope haben mit dem Triggern auf kleine Signale Mühe, obwohl in der Elektronik immer häufiger schwache Signale in Gegenwart stärkerer Signale vorkommen. Beispiele hierfür sind die Triggerung auf ein Signal mit niedriger Leistung, ein Sleep-Zustandssignal, kleine Audiosignale, die Untersuchung der Welligkeit einer Stromversorgungsleitung sowie bioelektronische Signale, die im Bereich weniger Millivolt liegen können.

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Bild 2: Oszilloskope mit analogen Triggerschaltungen benötigen stärkere Signale, um auszulösen. Oszilloskope mit digitalen Triggern sprechen konsistent und zuverlässig auch auf Signale an, die lediglich einen Bruchteil einer vertikalen Unterteilung ausmachen. Beispielsweise kann der digitale Trigger des R&S RTO6 Oszilloskops auf diese äußerst kleine Anomalie triggern, die von Oszilloskopen mit analogem Trigger nicht isoliert werden kann.
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Flankentriggerung

Die Mehrheit der Oszilloskopbenutzer setzt vor allem Flankentrigger ein. Da kleine Signale eine immer größere Rolle spielen, gewinnt auch die Flankentrigger-Empfindlichkeit an Bedeutung. Die Oszilloskophersteller geben eine bestimmte Signalamplitude an, die erreicht werden muss, damit das Oszilloskop eine Flanke erkennt. Dieser Parameter, der im Datenblatt im Trigger-Kapitel aufgeführt wird, legt fest, wie viele vertikale Unterteilungen der Skala eine Flanke überschreiten muss, damit das Oszilloskop erfolgreich triggert. Dieser Empfindlichkeitswert kann überraschend hoch sein. Beispielsweise gibt ein Hersteller für die Flankentrigger-Empfindlichkeit »4,5 Div [Unterteilungen] von DC bis zur Gerätebandbreite« für den 1-MΩ-Pfad des Oszilloskops bei einer Vertikaleinstellung von 0,5 mV/Div bis 0,99 mV/Div an. Für den 50-Ω-Pfad mit der gleichen Vertikaleinstellung lautet die Angabe »3,0 Div von DC bis zur Gerätebandbreite«. Das fragliche Oszilloskop verfügt über zehn vertikale Unterteilungen der Skala. Die Signalamplitude muss also immerhin 30 Prozent des Displays ausmachen, damit das Oszilloskop triggert.

Was aber, wenn das Signal kleiner ist? Dann ist ein Oszilloskop mit digitaler Triggerung die bessere Wahl. Oszilloskope mit analogen Triggerschaltungen benötigen relativ starke Signale, um anzusprechen. Oszilloskope mit digitalen Triggern sind dagegen in der Lage, konsistent und zuverlässig auch auf Signale zu triggern, die lediglich einen Bruchteil einer vertikalen Unterteilung ausmachen. Da die Triggerschaltung mit digitalisierten Daten arbeitet, kann das digitale Triggersystem ein kleines Ereignis viel besser erkennen als seine analogen Pendants. Oszilloskope mit digitalem Trigger können auf Signale mit einer Amplitude von nur 0,01 Div reagieren. Das bedeutet, dass digitale Trigger kleine Signale 100- bis 300-mal besser erkennen als analoge Trigger. Aus diesem Grund entscheiden sich Ingenieure, die mit schwachen Signalen in Gegenwart starker Signale zu tun haben, oft für Oszilloskope mit digitalen Triggern. Bild 2 zeigt einen Screenshot eines Oszilloskops mit digitalem Trigger, das eine sehr kleine Anomalie isoliert.


  1. Analoges oder digitales Triggern?
  2. Weitere Vorteile digitaler Trigger
  3. Zone Trigger

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