3. Zalety cyfrowego systemu wyzwalania RTO

3.1. Stabilne wyzwalanie w czasie rzeczywistym

Identyczne ustawienia akwizycji i wyzwalania pozwalają na uzyskanie bardzo niskich zaburzeń wyzwalania w oscyloskopach R&S RTO – błąd średniokwadratowy wynosi poniżej 1 ps. Na wykresie 8 pokazano przykładową wartość błędu określoną dla sygnału zegarowego 10 MHz z czasem narastania 400 ps.

W części 2.1 zostało omówione rozwiązanie zastosowane w oscyloskopach R&S RTO – przetwarzanie sygnału następuje pomiędzy wyjściem przetwornika analogowo-cyfrowego a pamięcią akwizycji. W przeciwieństwie do rozwiązań programowych dokonujących korekcji już po akwizycji, technika zastosowana w R&S RTO nie wprowadza dodatkowych czasów martwych po każdym zarejestrowanym przebiegu. Najnowsze modele standardowo oferują bardzo niskie zaburzenia wyzwalania i szybkość analizy do miliona przebiegów na sekundę.

Fot. 8. Wahania czasu wyzwalania ocenione dla sinusoidy o częstotliwości 2 GHz i wartości międzyszczytowej 500 mV

3.2. Optymalizacja czułości wyzwalania

Istnieją dwa sprzeczne wymagania na czułość układu wyzwalania. Aby uzyskać stabilne wyzwalanie przy zaszumionych sygnałach, poziom wyzwalania musi znajdować się wewnątrz pętli histerezy. Z kolei duża histereza zmniejsza czułość systemu na sygnały o małej amplitudzie.

W typowych oscyloskopach czułość układu wyzwalania jest ograniczona do ponad jednej poziomej działki. Zwiększony zakres histerezy można uzyskać, ustawiając tryb „Noise reject” w celu stabilnego wyzwalania przy zaszumionych sygnałach.

Rys. 9. Histereza w obszarze progu wyzwalania pozwala na stabilne wyzwalanie przy wysokich szumach

Cyfrowy system wyzwalania urządzeń R&S RTO pozwala na osobne ustawienie wymiarów histerezy w zakresie od 0 do 5 działek, aby dostosować czułość wyzwalania do charakterystyki sygnału, co widać na fotografii 10.

•  W trybie histerezy „Auto” oprogramowanie R&S RTO dopasowuje zakres histerezy do skali pionowej.

•  W trybie „Manual” histerezę można regulować ręcznie, aby uzyskać stabilizację przy zaszumionych sygnałach

•  Histereza ustawiona na zero jest równoznaczna z maksymalną czułością wyzwalania dla sygnałów o stromych zboczach

Dodatkową zaletą R&S RTO są układy wejściowe, które pozwalają na precyzyjne wyzwalanie przy ustawieniu do 1 mV na działkę bez ograniczeń na pasmo.

Fot. 10. Histerezę systemu wyzwalania w oscyloskopach RTO można dowolnie zaprogramować. Wartość zero oznacza maksymalną czułość

3.3. Szerokość minimalnego detekowalnego impulsu

Kolejnym istotnym parametrem systemu wyzwalania jest minimalna szerokość impulsu możliwego do wykrycia. Jest ona związana z najwęższym impulsem, który może zostać wykryty i wyzwolić układ. Rodzina oscyloskopów R&S RTO pozwala na stabilne wyzwalanie w odpowiedzi na impuls, zakłócenie, odstęp czasu i zbocze narastające lub opadające o długości do 100 ps.

Przykład stabilnego wyzwalania impulsem przy ustawionej szerokości poniżej 100 ps został pokazany na fotografii 11. W przykładzie tym użyto sinusoidy o częstotliwości 1 GHz i amplitudzie +- 200 mV, aby zademonstrować czułość układu wyzwalania R&S RTO.

W przebiegu sinusoidalnym w najwyższym i najniższym punkcie występują impulsy o małej szerokości. W tym przypadku jest ważne, aby ustawić zakres histerezy na 0, ponieważ wokół tych punktów przebieg jest prawie płaski.

Na wykresie widać, że dla wszystkich zarejestrowanych przebiegów szerokość impulsu jest mniejsza, niż 100 ps.

Fot. 11. Wyzwalanie w oscyloskopie RTO impulsem o długości mniejszej, niż 100 ps

3.4. Brak maskowania zdarzenia wyzwalającego

W systemach analogowych w momencie wyzwolenia układ musi odczekać pewien czas, aż możliwe będzie wyzwolenie po raz kolejny. W tym czasie urządzenie nie może zareagować na kolejne zdarzenia wyzwalające – zdarzenia występujące w czasie tego okresu są maskowane.

W odróżnieniu od nich, cyfrowe oscyloskopy R&S RTO potrafią rozróżnić poszczególne zdarzenia w odstępach 400 ps za pomocą  przetworników TDC z rozdzielczością 250 fs (rysunek 12). Jest to istotne w zastosowaniach, w których warunki wyzwolenia są skomplikowane, na przykład odliczanie przed zdarzeniem lub sekwencje zdarzeń A-B, w których zdarzenie B musi wystąpić kilkukrotnie.

Rys. 12. System wyzwalania RTO pozwala na wykrycie zdarzeń w odstępach 400 pikosekund z rozdzielczością 250 fs

3.5. Rozbudowane filtrowanie sygnałów wyzwalających

W oscyloskopach R&S RTO występuje układ specjalizowany pozwalający na swobodne programowanie częstotliwości odcięcia filtru cyfrowego w czasie pracy urządzenia. Te same ustawienie filtru można zastosować do każdego sygnału lub obu naraz: wyzwalającego i pomiarowego (fotografia 13). Filtr dolnoprzepustowy dla sygnału wyzwalającego usuwa szum o wysokiej częstotliwości, ułatwiając konfigurację wyzwalania, a jednocześnie pozwala rejestrować i wyświetlić oryginalny sygnał pomiarowy bez filtracji.

Fot. 13. Możliwość konfiguracji filtrów dla sygnału akwizycji i sygnału wyzwalającego

Przykład zastosowania na fotografii 14. Użytkownik zastosował tu sposób wyzwalania „Runt”, aby wykryć sygnały, które nie osiągają poziomu jedynki logicznej. Ustawienie trybu „Runt” jest kłopotliwe ze względu na wysoki impuls przekraczający zakres okna. Rozwiązaniem jest użycie filtru dolnoprzepustowego wyłącznie dla sygnału wyzwalającego. Wówczas możliwe staje się badanie niezmienionego sygnału pomiarowego.

Fot. 14. Wyzwalanie w trybie „Runt” – wysoki impuls został usunięty z sygnału wyzwalającego za pomocą filtru dolnoprzepustowego