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Fluke ScopeMeter 190C的脉冲触发功能

利用其先进的脉冲触发功能, 来自于Fluke公司的ScopeMeter 190C手持示波器将最好的桌面设备的所有诊断功能集成在现场服务工程师的掌上。Wim Nederhoff, 是荷兰Almelo的Fluke公司的市场部经理,他将解释为何脉冲宽度触发功能可以用来进行很多单边的触发功能所不能进行的诊断。

  为了捕捉诸如闪烁、字节丢失、定时振荡和系统崩溃及网络问题这样的事件,则该示波器需要比传统示波器更为复杂的触发能力。然而即使使用当今最为复杂的示波器,大多数的双频道设备还仅提供边界触发的功能,而可以提供先进的脉冲宽度触发功能的手持设备在当今依然是十分的罕见。由于预计到现场服务工程师会与在实验室中的工程师一样需要该功能,因此Fluke公司就将该功能引进到其先进的 ScopeMeter 190C 手持系列示波器之中。

  脉冲宽度触发(PWT),有时也叫时间触发或者是闪烁触发,是一种强大的通过触发持续脉冲而不是脉冲边界的方式来捕捉特定的正或者是负脉冲的触发方法。例如,在一个逻辑电路之中,一个闪烁(比如说比脉冲时钟要快得多的一个脉冲)可能会导致一系调查何种原因导致了该闪烁并了解列的严重问题。该仪器可以唯一地对该闪烁进行触发,对系统其他部分的影响进行调查,所有这些为服务工程师提供了一个非常好的诊断的工具。除了闪烁之外,在电路中很多的定时问题是由于脉冲的显示太长(这可以是丢失脉冲)。为了捕捉这些信息,你可以将示波器设置为其触发的脉冲比给定的持续时间更长。长脉冲的触发在很多的总线协议中也非常有用,在那里长脉冲经常发生在数据流的开始阶段。

  为了满足所有可能发生的事件,在ScopeMeter 190系列产品上的脉冲的触发功能提供4种时间限定: ‘小于’ (< t), ‘大于’ (> t), ‘等于(= t) 和‘不等于’ ( t),这里的时间间隔的选择最小为0.01 间隔或者是 50 ns。该示波器也可以提供9个间隔的触发前和1000个间隔的触发后显示。然而,为了要设置正确的触发条件,也非常必要对于你所要寻找的信号有所了解,例如可能的脉冲持续时间,你所调查的条件是否会导致闪烁或者是比正常的信号有更长的脉冲长度等等。.



  在该CMOS设计之中, 一个 450 kHz 的控制信号显示有不规则的间断的现象。最后发现该间断的原因是由于多路复用器的时间轴中被放在了错误的位置,从而导致了串扰。红色的(顶部)踪迹显示具有间断的 450 kHz信号,而蓝色的踪迹(底部)则显示导致不正确的转换操作的串扰。450 kHz的矩形波具有大约1.1 s的脉冲宽度,因此触发器被选择设置为持续的脉冲大于, >1.2 s 的持续时间,这就可以识别错误的脉冲。

  使用脉冲宽度触发非常重要的一点就是要将信号间断从主信号中分离出来(文件: Screen1.bmp)



  当使用更高的扫描速度的时候,很明显,串扰产生的原因是由于子系统不`能够与450 kHz的控制信号相一致。由于其数字保持模式,连续脉冲被借助于显示的持续性,与模拟示波器中同样的方式被显示。 (文件:Screen2.bmp)

  在同步逻辑系统中跟踪错误
  在同步逻辑系统中所发生的典型的问题一般是是外围设备信号路径的不正常定时延误。比如,在一个微型处理器的主板上,单一时钟可以控制所有的定时功能。两个时钟脉冲同时通过关口时应当是可以产生与时钟脉冲同步的输出脉冲。任何不可预见的错误设备(或者更糟糕的是,由于低劣的设计所致)所导致的其中一个信号的延误,都将导致比时钟脉冲更短的输出脉冲。这可能在以后的电路中导致所有形式的定时问题。如果预计到会有该类问题的出现,则可以将ScopeMeter设置成比系统的时钟具有更短的脉冲持续时间。例如,如果时钟的脉冲为1 s,则将ScopeMeter其中一个频道的时间比较设置为t < 1 s,这就可以揭示任何的由于不可预期的电路所导致的信号分离,比如象闪烁。接着,你可以将设备的第二个信道设置为监测逻辑电路的其他部分以找出是哪部分部件导致了该闪烁的产生。另外, ScopeMeter的9个间隔的触发前和1000个间隔的触发后的浏览功能可以将事件发生周围的所有情况被捕捉,并以非常令人满意的时间分解加以分析。并且该仪器独有的捕捉和回放的特点可以自动地记录事件,并且可以在有时间分析的时候将整个事件回放以供分析。



  一个通过使用ScopeMeter的脉冲宽度触发器功能所捕捉到的比时钟脉冲要短的脉冲信号表明,至少有该逻辑电路中有一个外围设备没有正常工作。被使用负走向脉冲所触发的示波器比500 ns的系统时钟脉冲更短。(文件: Screen3.bmp)

  使数字控制机械工作和运转
  旋转编码器几乎是所有数字控制的工业设备中基本部件,同时也是比较容易出问题的部件。编码器通常是磁的或者是光的(例如,两个孔被正确地放置在旋转鼓的合适位置),这样,脉冲之间所产生的距离就直接等于旋转速度。在某些系统之中,转动会被转换成线性运动,这样编码器就可以作出高准确度的线性位移测量。例如,在某些精确的研磨设备中,该系统被用于研磨硅晶片的厚度以使其满足极其严格的准确度。来自于旋转编码器的脉冲会被转换成定位单元,事实上一个电子脉冲计数器会将由微型控制器或者是PLC所定义的点统计出来。这样就可以控制可移动部件(例如研磨头)的位置移动,并且每次当设置点被达到的时候,就将其返回到零点位置。

  但是,当一个脏物体进入系统从而导致磁性的不良接触,或者在编码器中旋转鼓的位置有一个或者两个孔被堵住,则就会出现问题。由此所导致的脉冲丢失会导致PLC传输的数据错误,从而可能产生灾难性的后果。例如,在晶片研磨机中,脉冲的丢失会导致研磨工具超过其最大的极限,从而会导致晶片太薄。

  使用ScopeMeter的脉冲宽度触发功能可以相对简单地探测到编码器的错误。丢失的负脉冲可以被解释为不正常的长时间正脉冲所致,因此你只需要在其中的一个频道上设置一个时间的限定,使高于某一预期脉冲间隔的正脉冲可以被触发。这种,只需要检测编码器之间数据线的信号及定位单元,就可以即刻揭示导致设备故障的任何编码器错误。


 
  从该旋转编码器中得出的输出脉冲表明该信号不是一种持续的方波—这就意味着某些脉冲有不正确的脉冲宽度。然而,确切的持续时间不无法决定的,因为波形有覆盖。数字保持模式用来捕捉超过较长时祯的信号异常。 (文件: Screen4.bmp)



  通过对比正常编码器脉冲的持续时间更宽的脉冲宽度触发选择,可以看出编码器缝隙偶尔会被省略—从而会导致错误信息。(文件: Screen5.bmp)

  串行数据传输错误
  在微型控制器和其外围设备之间的串行数据传输的错误往往难以查明,因为它们可以是错误部件所致,微型控制器的错误数据产生,甚至有可能是由于串行数据线本身引起。事实上,有总线中所传输的数据流中包含有数字设备的串行数和与这些设备相关的外围设备的地址。设备或者是地址的错误,比如说不正确的逻辑电平或者是脉冲的长度,都可以导致外围设备的相应错误。

  使用ScopeMeter的 ‘等于’ (i.e. t =xxx s)的 PWT 时间限定,及微型控制器和外围设备(来自于公布的规格)的定时和通信知识,ScopeMeter可以被设置成数据流领先脉冲触发。

使用ScopeMeter190C中的脉冲宽度触发功能可以用来分析在RS-232中通信连接的信号质量。示波器被设置为在数字之前的信号触发。使用鼠标,可以非常`容易确定波特率,它将化203 s的时间来传输 8字节数据,这等于25.4 s/bit,即 39.4 kb/s 的波特率。(文件: Screen6.bmp)

  虽然很少有疑问串行数据分析仪将使工作更容易,但象这种特殊的设备在实验室外却很少使用。因此,这里就给ScopeMeter 190的令人难以想象的多样化的功能作进一步的解释,并说明其为何成为现场工程师的不可缺少的辅助工具。
  
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