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Trigger und Synchronisation bei modularen Digitizern | Spectrum

Triggererkennung, Triggermodes und Synchronisation bei schnellen Digitizern
Digitizer dienen der Konvertierung elektrischer Signale in eine Serie von Messwerten, die dann als numerisches Datenfeld mit Amplitudenwerten über der Zeit ausgegeben werden. Um diese Informationen nutzbar zu machen, wird die Zeitinformation in der Regel auf einen bestimmten Referenzpunkt bezogen, der meist der Trigger-Position entspricht. Der Triggerpunkt kann ein Ereignis sein, das innerhalb des gemessenen Signals eintritt oder aus anderen, externen Quellen stammt. Die Funktion des Triggerereignisses besteht darin, die Zeitmessungen mit einem bekannten Zeitpunkt zu verknüpfen. Bei wiederkehrenden Signalen muss das Triggerereignis stabil sein, damit der Vergleich von Messungen einer Aufzeichnung mit denen anderer möglich ist. Werden mehrere Digitizer oder zugehörige Aufzeichnungsgeräte in ein Mehrkanalsystem integriert, lassen sich aussagekräftige Daten nur dann erhalten, wenn sämtliche Kanäle auf eine gemeinsame Zeitachse bezogen werden. Dies erfordert eine Zeitsynchronisation der Datenaufzeichnungselemente des Systems mit allen Digitizer-Kanälen, die üblicherweise durch dasselbe Ereignis getriggert werden. Im hier vorliegenden Artikel liegt der Fokus auf den Themen Triggerung und Synchronisation

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Triggern

Triggern ist eine wesentliche Funktion bei jedem Gerät, das der Aufzeichnung und Digitalisierung von Signalen dient. Bei der am häufigsten verwendeten Trigger­methode wird das Signal genutzt, das in einen der Digitizer-Kanäle eingespeist wird. Das Grund­prinzip besteht in der Erkennung eines Punkts in der Wellenform. Dieses „Triggerereignis“ wird als bekannte Position in den auf­gezeichneten Daten markiert. Abbildung 1 zeigt ein Beispiel eines einfachen Flankentriggers. Die Signalquelle ist der Eingangs­kanal, wobei das Triggerereignis zu dem Zeitpunkt eintritt, zu dem die Wellenform den Triggerpegel bei 500 mV mit einer positiven Steigung schneidet. Tritt dies ein, wird diese Position auf dem aufgezeichneten Signal als Nullzeitpunkt auf der Zeitachse entsprechend der Position des Cursors in der Abbildung markiert. Handelt es sich um ein wiederkehrendes Signal, wird der Digitizer zum selben Zeitpunkt jedes Mal getriggert, wenn eine neue Aufzeichnung durchgeführt wird, was zu einer stabilen Anzeige führt...

Triggermodi

Die wichtigsten Triggerquellen enthalten Komparatoren mit zweifachen Triggerpegeln und unterstützen mehrere Triggermodi. Dazu gehören Flankentrigger mit einfacher und doppelter Flanke, Re-arm- bzw. Hysterese-Trigger und Fenstertrigger; für den Trigger mit mehreren Quellen gibt es zudem entsprechende Trigger-Tor-Generatoren...

Triggerlogik

In dem Beispiel in Abbildung 3 ist eine mögliche Verwendung der verfügbaren Triggerlogik bei mehreren Triggerquellen dargestellt. Sowohl AND- als auch OR-Logikelemente werden unterstützt. Die am OR-Logikelement ankommenden Eingangssignale können von allen Kanälen stammen, externe Triggersignale oder das Ergebnis der Funktionen 'Softwaretrigger' oder 'Trigger erzwingen' sein. Die logische OR-Funktion ermöglicht das Triggern des Digitizers durch das Signal jeder dieser Triggerquellen. Die am AND-Logikelement ankommenden Signale können von allen Kanälen stammen, externe Triggersignale oder das Ergebnis der Funktion 'Trigger aktivieren" sein. Die AND-Funktion erfordert, dass alle ausgewählten Triggersignale gleichzeitig erkannt werden, um einen Digitizer-Trigger zu initiieren. Berücksichtigt man, dass die Triggermodi zum Ansteuern wie High-Pegel und Low-Pegel die Möglichkeit bieten, Eingänge logisch zu invertieren, können andere Logiken wie NAND und NOR realisiert werden...

Weitere Triggerfunktionen

Es gibt zwei weitere erwähnenswerte Triggerfunktionen. Die erste ist die Trigger-Verzögerung, die dem letzten Element im Trigger-Blockschaltbild in Abbildung 2 entspricht. Diese Funktion verwendet einen 33-Bit-Zähler und ermöglicht es dem Benutzer bei den in diesem Artikel verwendeten 14- und 16-Bit-Digitizern der Serie M4i, das Triggerereignis um bis zu (8 GSample -16) Abtasttakte zu verzögern in Schritten von 16 Abtasttakten. Wird der Standardwert Null der Verzögerung geändert, ändert sich der Triggerpunkt auf der horizontalen Achse von Null in den eingegebenen Verzögerungswert...

Synchronisation

Theoretisch gibt es zwei Aspekte beim Synchronisieren von Geräten. Der erste besteht darin, einen gemeinsamen Trigger einzurichten. Der zweite besteht darin, beide Geräte mit einem synchronisierten Takt zu betreiben. Auch wenn dies sehr einfach erscheint, können Probleme beim Versuch, mehrere Digitizer zu synchronisieren, auftreten...