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Grundlagen Was man aus einem Scope herausholen kann, Teil 2: Wie Trigger die Informationen aus dem Signal extrahieren

| Autor: Kristin Rinortner

Im ersten Teil unserer Einführung in die Welt der modernen Oszilloskope ging es um grundlegende Dinge eines Oszilloskops: Wie werden die Signale abgetastet, gespeichert und auf dem Bildschirm dargestellt? Im zweiten Teil zeigen wir, wie die gewünschte Signalform erfasst und Messergebnisse ausgewertet werden.

Was man aus einem Scope herausholen kann, Teil 2: Wie Trigger die Informationen aus dem Signal extrahieren
Was man aus einem Scope herausholen kann, Teil 2: Wie Trigger die Informationen aus dem Signal extrahieren
(Quelle: Redaktion Elektronikpraxis)

Eine der schwierigsten Aufgaben für den Anwender eines Oszilloskops ist es, das gewünschte Ereignis aus der Vielzahl der Daten exakt zu erfassen. Gesucht wird hier nach einmaligen oder sich wiederholenden Ereignissen im Datenstrom. Hier helfen verschiedene Trigger, die auf analoge und digitale Kanäle anwendbar sind.

Es gibt drei verschiedene Modi einen Trigger auszulösen: Beim „Normal-Trigger“ wird auf Ereignisse kontinuierlich getriggert, während beim „Single-Trigger“ nur ein einmaliges auslösen des Triggers erfolgt. Der „Auto-Trigger“ triggert entweder wenn das geforderte Ereignis im Datenstrom auftritt, spätestens aber nach 100 ms automatisch.

Hardware- und Software-Trigger im Vergleich

Flanken-Trigger: Um Signalereignisse aufzuspüren, können sowohl Hardware- als auch Softwaretrigger eingesetzt werden

 

Moderne Oszilloskope verfügen über eine Vielzahl verschiedener Trigger-Möglichkeiten. Hierbei muss zwischen Hardware- und Software-Trigger unterschieden werden. Dem Hardware-Trigger werden direkt die vom Vorverstärker bearbeiteten, analog erfassten Daten zugeführt. In diesem Fall wird das zu überprüfende Ereignis direkt in der Hardware, meist einem FPGA, ausgewertet. Das hat den Vorteil, dass Triggerergebnisse schnell und ohne große Erfassungslücken zwischen den Triggerzeitpunkten vorliegen.

 

Beim Software-Trigger hingegen werden kontinuierlich Daten erfasst und der Inhalt der Daten nach dem gewünschten Triggerereignis durchsucht. Dieses Verfahren kann größere Erfassungslücken aufweisen und bietet die Möglichkeit, komplexere Triggerereignisse zu erfassen oder später mit neuen Triggermöglichkeiten nachzurüsten. Die schnellere und effektivere Methode ist immer die Hardware-Triggerung.

Der Anwender muss sich entscheiden, welche Art der zur Verfügung stehenden Trigger er verwenden möchte. Einfache Flanken- und Pulsweiten-Trigger bis hin zu komplexen „Smart-“ oder „Measurement-Trigger“ sind je nach Oszilloskop verfügbar. Sogar auf serielle Busse (bestimmte Nachrichten, Fehler oder Bitkombinationen) lässt sich einfach und schnell triggern. Auch Kaskadierungen von Triggerereignissen und Vergleiche der Triggerlevel über mehrere Kanäle hinweg sind möglich.

Verschiedene Ereignisse auswerten und erfassen

Parameterdarstellung: Unterschieden werden kann zwischen vertikalen und horizontalen Parametern (Archiv: Vogel Business Media) Parameterdarstellung: Unterschieden werden kann zwischen vertikalen und horizontalen Parametern

Nach dem richtigen Triggern und dem Erfassen des gewünschten Ereignisses ist es wichtig, die Daten direkt im Gerät auszuwerten. Ein einfaches Hilfsmittel dazu ist der Einsatz von „Cursor“. Mit „Cursor“ können schnell alle auf dem Bildschirm sichtbaren Messpunkte analysiert werden. Ein horizontaler oder vertikaler „Cursor“ sowie eine Kombination der beiden Typen können Signale auf dem Bildschirm ausmessen und überprüfen.

Eine elegantere und vielfältigere Anwendung, um verschiedene Ereignisse auszuwerten und zu erfassen – auch über viele Messzyklen hinweg – ist die automatische Parameter-Messmethode. Für viele Messaufgaben stehen bereits Parameter zur Verfügung. Das Vermessen einer Frequenz oder der Pulsbreite geht so nahezu automatisch und kann zudem noch statistisch ausgewertet und grafisch sichtbar gemacht werden.

Das Ganze geschieht nicht nur über einen Messzyklus hinweg, sondern wird für einen sehr großen Zeitraum durchgeführt. Unterschieden wird hier zwischen vertikalen und horizontalen Parametern. Typische vertikale Parameter sind: Amplitude, Minimum oder Maximum, Fläche zwischen Kurve und Zeitachse, Peak-to-Peak-Werte. Vertreter der horizontalen Parameter sind: Frequenz, zeitlicher Versatz, Abstand zwischen zwei Flanken oder Pulsbreiten.

Gerade bei seriellen Bussen erwartet der Anwender heute nicht nur im Triggerbereich Unterstützung durch sein Oszilloskop. Auch verschiedene Parameter für serielle Busse werden angeboten. Zur optimalen Auswertung des physikalischen Layers eines seriellen Busses gehört auch die Möglichkeit des Dekodierens von Echtzeitdaten direkt im Oszilloskop. Von einfachen Bussen wie Lin, SPI oder I²C bis zu komplexen wie FlexRay, USB und SATA muss möglichst jedes Protokoll verfügbar sein.

Eigenschaften und Fehler eines Busses erfassen

Die Dekodierung kann in verschiedenen Formen erfolgen. Idealerweise wird die Dekodierung der Nachrichten direkt über dem gemessenen Signal sowohl farblich kodiert als auch in Textform auf dem Bildschirm ausgegeben. Ebenfalls möglich ist es, die Dekodierung der Datenpakete in einer Tabelle darzustellen. Diese Tabellen können leicht exportiert und in anderen Programmen ausgewertet werden. Durch eine Verlinkung der Tabelle mit den erfassten Daten kann so schnell und einfach auch das gewünschte Datenpaket herangezoomt werden.

Die Kombination von Triggern, Parametern und Dekodierung macht es so möglich, Fehler und Eigenschaften eines Busses zu erfassen. Bei einigen Bussen wie USB 2.0 ist es möglich, eine vollständige Protokollanalyser-Übersicht auf dem Oszilloskop darzustellen. Das ermöglicht es dem Anwender einfach zu überprüfen, ob der Fehler in der physikalischen oder der Protokollebene liegt.

Der Autor:

Stephan Herzog ist Applikationsingenieur bei LeCroy in Heidelberg.

Über den Autor

 Kristin Rinortner

Kristin Rinortner

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