بررسی حالت‌های تریگر در اسیلوسکوپ

ویل راجرز یکبار گفته است که دامپزشکی سخت‌ترین حوزه پزشکی است؛ چون بیمارانشان نمی‌توانند به آن‌ها بگویند که کجایشان درد می‌کند. من نیز بر این باورم افرادی که در حوزه الکترونیک کار می‌کنند با مشکل مشابهی مواجه‌اند. در بسیاری از موارد، اشکالات مدارهای ما به چشم قابل‌مشاهده نیستند.

البته، می‌توانید یک دیود شکسته، یک اتصال قطع شده یا یک فیوز سوخته را با چشم شناسایی کنید. اما نمی‌توانید به یک باتری نگاه کنید و بفهمید که آیا ولتاژ دارد یا نه. راه‌های زیادی برای بررسی اینکه چه اتفاقی در مدار می‌افتد وجود دارد، اما بهترین راه، استفاده از اسیلوسکوپ است.

قبلاً داشتن یک اسیلوسکوپ برای افراد معمولی سخت بود؛ اما امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی، این دستگاه با قیمت بسیار پایین‌تری در دسترس عموم قرار گرفته است. من از یک اسیلوسکوپ نسبتاً جدید Rigol DHO924S استفاده می‌کنم، اما هیچ‌کدام از حالات تریگرینگ، منحصربه‌فرد این دستگاه نیستند. بعضی‌اوقات،ممکن است نام‌های مختلفی داشته باشند و البته تنظیمات آن‌ها ممکن است با تصاویر من متفاوت باشد، اما همگی یک کار را انجام می‌دهند.

تریگرینگ چیست؟

 در اصطلاحات اسیلوسکوپ‌های الکترونیکی، “تریگرینگ”، مکانیزمی است که برای هماهنگ‌سازی نمایش اطلاعات با یک نقطه خاص در سیگنال ورودی استفاده می‌شود.

به عبارت ساده، اسیلوسکوپ الکترونیکی زمان را در محور ایکس و ولتاژ را در محور دیگر نمایش می‌دهد. باتوجه‌به این که می‌توانید به اوج‌های سیگنال نگاه کنید، می‌توانید فاصله زمانی بین آن‌ها را اندازه‌گیری کرده و درک کنید که چقدر از یکدیگر دور هستند.

وقتی با سیگنال‌های تکرارشونده مانند موج مربعی یا موج سینوسی سروکار دارید، معمولاً اهمیت زیادی ندارد که به کدام یک از آن‌ها نگاه می‌کنید؛ چرا که به شکل عملی همگی یکسان هستند.

اما وقتی می‌خواهید در اسیلوسکوپ یک رویداد خاص را ببینید، مشکلی پیش می‌آید. اینجاست که تریگرینگ به کمک شما می‌آید. اسیلوسکوپ‌های ساده اغلب از تریگرینگ «سطح» استفاده می‌کنند، به این معنا که شروع را زمانی انجام می‌دهند که ولتاژ ورودی به بالاتر یا پایین‌تر از یک مقدار خاص برسد. فرض کنید به یک موج مربعی که بین 0 ولت و 5 ولت نوسان می‌کند نگاه می‌کنید. می‌توانید تریگر را در 2.5 ولت تنظیم کنید این‌گونه اسیلوسکوپ هرگز در وسط یک‌چرخه شروع نخواهد شد.

اسیلوسکوپ‌های دیجیتال عمدتاً داده‌ها را قبل و بعد از تریگر ضبط می‌کنند، بنابراین مرکز صفحه بر روی یک لبه قرار خواهد گرفت و شما قادر خواهید بود موج‌های مربعی را در هر دو طرف تریگر ببینید. تصویر زیر صفحه‌نمایش اسیلوسکوپ را نشان می‌دهد که دو موج مربعی با نشانگر تریگر در مرکز بالای صفحه مشخص هستند. شما می‌توانید سطح موج را در نوار بالا ببینید و همچنین با نشانگر “T” در سمت راست صفحه نیز نمایش‌داده‌شده است.

اگر بر روی کانال منبع تریگر هیچ پالسی وجود نداشته باشد، نمایش پالس‌ها به حالت تریگر شما بستگی دارد. اگر در حالت خودکار باشد، اسیلوسکوپ به‌صورت تصادفی تریگر می‌شود. این به شما امکان می‌دهد تا ببینید چه اتفاقی در حال رخ‌دادن است؛ اما مرجع مشخصی برای سطح نوسانات وجود ندارد. اگر در حالت عادی باشد، اسکوپ هیچ‌چیزی نشان نخواهد داد یا آخرین چیزی که نمایش‌داده‌شده است را نشان می‌دهد.

تریگرینگ چیست؟

در بالا سمت چپ صفحه تا زمانی که رویداد تریگر اتفاق نیافته باشد، متن”WAIT” به رنگ سبز نمایش داده می‌شود که پس از عمل‌کردن تریگر به “T’D” تغییر خواهد کرد.

مشکل تریگر کردن از لبه (Edge triggering) چیست؟

 تریگر کردن از لبه – یعنی تریگر کردن هنگامی که ولتاژ بالاتر یا پایین‌تر از یک نقطه مشخص شده می‌رود. تریگر کردن از لبه یک روش آزموده و معمول است. پس چرا باید این روش را کنار گذاشته و فراتر رویم؟ خوب، تصویر بالا کمی گمراه‌کننده است. ویدئوی زیر را تماشا کنید و ببینید آیا چیز عجیبی مشاهده می‌کنید یا خیر.

موج‌های مربع در تصویر، ثابت نشان داده شده‌اند، اما یک لرزش کوچک وجود دارد. این یک نشانه است که اتفاقی در حال رخ‌دادن است، اما چه چیزی؟ خب، با استفاده از تریگرهای مختلف، می‌توانیم بررسی‌های بیشتری انجام دهیم.

احتمال می‌دهیم یکی از سیگنال‌ها، جزئی گیر کرده باشد. شاید این یک نشانه باشد که چیزی در مدار به‌درستی کار نمی‌کند. حال برای تأییدکردن این موضوع می‌توانیم یک تریگر تایم‌اوت تنظیم کنیم.

تریگر تایم‌اوت به اسیلوسکوپ می‌گوید که اگر سیگنال پس از یک لبه نزولی مدت زیادی در حالت پایین بماند، باید تریگر شود. شما می‌توانید برای تنظیم تریگر تایم‌اوت، سطح ولتاژی که نشانگر یک لبه نزولی است و مدت تایم‌اوت را انتخاب کنید. توجه کنید که اگر اسیلوسکوپ در حالت عادی باشد، چیزی نشان داده نخواهد شد تا زمانی که اسیلوسکوپ تریگر شود (یا حداقل چیزی به‌روز نخواهد شد).

در ویدئو بالا، منبع سیگنال هر چند وقت یکبار مکث می‌کند. دیدن آن کمی مشکل است؛ اما زمانی که تریگر تنظیم باشد، مشاهده ساده‌تر می‌شود.

در واقعیت، تریگر کردن از لبه امواج الکتریکی ممکن است با استفاده از حالت‌های مختلفی صورت گیرد. تریگر کردن از لبه به معنای ایجاد یک رخداد زمانی است که ولتاژ سیگنال بیشتر یا کمتر از مقدار مشخص شده برای تریگر باشد. این روش به‌طورکلی مؤثر و کارآمد است.

وقتی که از تریگرهای مختلف استفاده می‌شود، امکان بررسی موارد مختلف وجود دارد. مثلاً، با استفاده از یک تریگر تایم‌اوت (timeout trigger) می‌توانید بررسی کنید که آیا سیگنال، مدت‌زمان طولانی‌تری در حالت پایین باقی می‌ماند یا خیر. این امکان ممکن است برای شناسایی مشکلات یا وقفه‌های کوتاه در سیگنال مفید باشد.

مشکل تریگر کردن از لبه (Edge triggering)

در مثال ذکر شده، از تریگر تایم‌اوت برای بررسی سیگنال‌ها استفاده شده است که به اسیلوسکوپ اعلام می‌کند اگر سیگنال پس از یک لبه نزولی، مدت‌زمان طولانی‌تری در حالت پایین باقی بماند، تریگر شود. این کار به‌طورکلی به تحلیل و شناسایی مشکلاتی که ممکن است در سیگنال وجود داشته باشد، کمک می‌کند.

تریگرهای بیشتر

روش‌های دیگری هم برای شناسایی این الگوها وجود دارد، به‌خصوص زمانی که می‌دانید به دنبال چه چیزی هستید. به‌عنوان‌مثال، می‌توانید از تریگر تأخیر (delay trigger) استفاده کنید؛ مثلاً زمانی که یک لبه‌بلند موج وجود دارد یا به دنبال یک الگویی هستید که هر دو سیگنال در حالت پایین هستند، تریگر تأخیر کارآمد است. حتی می‌توانید مکان تریگر را با تغییر تایم‌اوت تغییر دهید. در نهایت، ازآنجایی‌که رویداد هر 100 پالس اتفاق می‌افتد، می‌توانید به‌سادگی تعداد پالس‌ها را بشمارید.

می‌توانید تنظیمات مختلف را در زیر ببینید. صفحات خروجی به نظر می‌رسد یکسان هستند، با اعمال کوچک‌ترین تغییر در محل دقیق تریگر، خروجی تغییر خواهد کرد.

تریگر روی داده ها

تریگرهای روی داده‌بسیاری از اسیلوسکوپ‌های جدید (حداقل به‌عنوان یک گزینه) راهی برای تفسیر داده‌ها با استفاده از پروتکل‌های مختلف دارند. به‌عنوان‌مثال، اسیلوسکوپ می‌تواند RS232، CAN bus، I2C، SPI و غیره را تفسیر کند. اغلب امکان تریگر کردن زمانی که داده خاصی در یک مسیر تفسیر شده ظاهر می‌شود، وجود دارد.

گاهی اوقات، شما واقعاً ممکن است بخواهید مسیر را ببینید، اما ممکن است هنگامی که مسیر تریگر می‌شود، به سیگنال‌های دیگری نیز نگاه کنید. مثلاً در تصاویر قابل‌مشاهده است که یک پورت، داده “Hackaday” و یک شمارنده را ارسال می‌کند. اسیلوسکوپ بر روی حرف “H”  تریگر شده است. درحالی‌که ورودی اسکوپ در اینجا دیجیتال است، این بر روی یک سیگنال آنالوگ نیز کار می‌کند.

تریگر روی داده ها

هر حالت کمی متفاوت خواهد بود، اما به‌طورکلی، اگر از ورودی آنالوگ استفاده می‌کنید و داده معکوس شده است. باید آستانه را تنظیم کنید. البته باید پارامترهای دیگری را مانند باوود (Baud rate) و تعداد بیت‌ها را هم تنظیم کنید. در این حالت خاص، اسیلوسکوپ می‌تواند بر روی داده یا شرایط خاصی مانند خطای کادربندی یا بیت شروع تریگر کند.

البته هر اسیلوسکوپ متفاوت است، و هر پروتکل نیز کمی متفاوت خواهد بود. برای بهینه‌کردن بهتر است بجای نگاه‌کردن به جریان داده در اسیلوسکوپ، از تریگرهای روی داده‌ها استفاده کنید تا هم‌زمان سیگنال‌های دیگر ازجمله سیگنال‌های آنالوگ داده را نیز تماشا کنید.

نه فقط برای سیگنال‌های دیجیتالی

 تاکنون، داده‌های تریگر به‌طورکلی پالس‌های دیجیتالی بوده‌اند. بااین‌حال، تریگرهای پیشرفته برای مواردی مانند شیب نیز وجود دارند. برای کار با آن‌ها، از یک مدار جانبی کوچک استفاده می‌کنیم.

در مقاله‌های بعدی در باره‌ی تریگرهای runt، تریگرهای slope ، و تریگرهای دیجیتال دیگر برای تنظیم و نگه‌داشتن مشکلات داده‌ها و سیگنال‌ها صحبت می‌کنیم.

منبع: hackaday.com