Einführung

Moderne Oszilloskope enthalten viele Werkzeuge, die zum Analysieren von Daten verwendet werden können, einschließlich mathematischer Funktionen für Spur und Trend. Sowohl Tracks als auch Trends zeigen Messergebnisse grafisch an und lokalisieren Anomalien. Die Hauptähnlichkeit zwischen Spuren und Trends besteht darin, dass die Y-Achse beider Operatoren der Messparameter selbst ist (z. B. Impulsbreite, Arbeitszyklus, Anstiegszeit, Anstiegsrate usw.). Der Hauptunterschied zwischen den beiden mathematischen Operatoren ist ihre X-Achse, bei der der Track die identische X-Achse und die synchrone horizontale Skalierung als Eingangswellenform verwendet, während der Trend chronologische Einheiten verwendet.

Tracks

Verwenden Sie Tracks zur Erkennung von Anomalien

Der Track liefert wertvolle Debugging-Informationen, indem er direkt auf einen Interessenbereich zeigt. Beachten Sie die negative Spitze in der Track-Wellenform in Abbildung 1.

Screenshot Track-Wellenform

Abbildung 1 tritt zu dem Zeitpunkt auf, an dem die Eingangswellenform ihre schmalste Impulsbreite erreicht, und der Track findet sie sofort und zeigt an, wenn eine Messung von den anderen in der Grafik abweicht. Die Spur identifiziert die genaue zeitliche Position, an der die schmalste oder breiteste Impulsbreite aufgetreten ist, und beschreibt vollständig die Messwertänderungen, die über die gesamte Wellenform hinweg auftreten. Da Oszilloskope Tausende oder sogar Millionen von Signalflanken innerhalb einer einzigen Erfassung erfassen können, ermöglicht die Spur einem Ingenieur, schnell „die Nadel im Heuhaufen zu finden“.

Verwenden Sie Spuren, um Wellenformen zu demodulieren

Tracks kann nicht nur Anomalien lokalisieren, sondern auch eine Wellenform synchron demodulieren, was nützlich ist, um sich wiederholende Merkmale in Signalen aufzudecken. Wenn ein sich wiederholendes Muster auftritt, ist das Muster für den Benutzer oft nicht sichtbar, da Änderungen in der Wellenform relativ zur Wiederholungszeit ziemlich subtil sind. Betrachten Sie den Fall des gleichen sich wiederholenden Pulsbreitenmodulationsmusters. Wie in Abbildung 2 gezeigt, hat der Track-Operator eine PWM-Wellenform mit einem viel längeren Zeitintervall demoduliert. Die Form der Pulsweitenmodulation zeigt ein sich wiederholendes Modulationsmuster, das für einen Ingenieur ohne die Form der Spur nicht offensichtlich gewesen wäre, da es bei der Zeitskala, die zum Erfassen mehrerer Wiederholungen des PWM-Musters erforderlich ist, mindestens Hunderte gibt von Impulsbreiten auf dem Bildschirm. Dadurch kann der Benutzer erkennen, welche zugrunde liegenden Datenmuster in den Daten vorhanden sind und wie oft sie auftreten.

Screenshot Track-Wellenform

Um zu bestimmen, aus wie vielen Impulsbreiten eine vollständige Wiederholung eines PWM-Musters besteht, kann der Benutzer die Frequenz der Eingangswellenform und die Frequenz des Musters selbst messen und das Verhältnis der beiden Frequenzen berechnen, wie in Abbildung 2 gezeigt. Durch die graphische Darstellung von Primärmessungen und die anschließende Demodulation der Impulsfolge mit dem Track-Operator liefern Sekundärmessungen auf dem Track eine vollständige Beschreibung des zugrunde liegenden Pulsbreitenmodulationsschemas. Bei dieser Art von Anwendung ist der Track-Mathematikoperator am besten, da er einem Ingenieur ermöglicht, Mathematik- und Messoperatoren auf einfache Weise zu kombinieren, um viel über das Verhalten einer Schaltung zu lernen.

Trends

Um einen wichtigen Unterschied zwischen Spuren und Trends zu veranschaulichen, wird der mathematische Trendoperator in Abbildung 3 jetzt auf dasselbe Signal angewendet, ohne die Eingangswellenform erneut zu erfassen.

Screenshot Trendwellenform

Beachten Sie, dass der Trend im Gegensatz zu einem Track nicht mit der Eingangswellenform zeitsynchronisiert ist. Nur die Reihenfolge der Ereignisse und nicht der Zeitpunkt der Ereignisse wird beibehalten. Die zugrunde liegende Form der Spur kann im Trend angezeigt werden, da die gleichen Pulsbreitenmesswerte aus einer einzelnen Erfassung in der gleichen Reihenfolge angezeigt werden – die Zeitinformationen darüber, wann jeder der Pulse aufgetreten ist, werden jedoch nicht im Trend gespeichert. Daher weist der Trend im Gegensatz zum Track nicht auf den Ort einer Anomalie hin. Ohne Zeitskalierung verfügt der Trend nicht über Frequenzinformationen, die zum Demodulieren einer Eingangswellenform erforderlich sind.

Verwenden Sie Trends, um langfristige Veränderungen zu beobachten

Im Gegensatz zum Track kann der Trend Messergebnisse aus früheren Erfassungen speichern, was einem Ingenieur hilft, eine Historie früherer Messungen im Vergleich zu neuen Messungen aufzubewahren. Der Trend ermöglicht es einem Ingenieur, langfristige Änderungen aufgrund von Timing-Drift über mehrere Erfassungen hinweg zu beobachten, die in einer Spur nicht sichtbar wären. Wenn Sie beispielsweise das zu testende Gerät in einer Wärmekammer erhitzen oder abkühlen, um Umwelteinflüsse zu testen, kann der Trend langfristige Schwankungen der Messwerte anzeigen, wenn sich die Gerätetemperatur in der Wärmekammer ändert.

Verwenden Sie Trends für die Datenprotokollierung

Trends sind ideal für die Datenprotokollierung, insbesondere wenn es darum geht, sich langsam ändernde Phänomene zu charakterisieren. Abbildung 4 zeigt nur einen einzelnen Puls innerhalb der Wellenformaufzeichnung, aber es gibt viele Werte im Trend, weil mehrere Wellenformen erfasst werden, obwohl jedes Mal nur ein einziger Puls erfasst wird. Der erfasste Puls in Abbildung 5 ist breiter als der erfasste Puls in Abbildung 4 und behält daher die vollständige Aufzeichnung der vorherigen Pulsbreiten bei und hängt den neuen breiteren Pulswert an den vorhandenen Trend an, wodurch der Verlauf und die sich entwickelnden Änderungen in der Messung angezeigt werden.

Screenshot Trendwellenform

Screenshot Trendwellenform

Tracks hingegen sind nicht ideal, wenn es eine sehr geringe Anzahl von Messungen pro Wellenform gibt. Wie in Abbildung 6 gezeigt, werden eine Spur und ein Trend gleichzeitig auf einen einzelnen Impuls angewendet. Da der Trend den Verlauf der während früherer Erfassungen gemessenen Pulse speichert, ist er für diese Art von Anwendung optimal. Im Gegensatz dazu wird der Track-Operator auf die gleiche Zeitskala wie der erfasste Impuls synchronisiert und zeigt eine flache Linie an, die der Einzelimpulsbreite entspricht, die bei jeder nachfolgenden Erfassung überschrieben wird.

Screenshot Trendwellenform

Beachten Sie, dass sich diese Diskussion nur auf Spur und Trend der Impulsbreitenmessung konzentrierte, um den Fokus auf die Kontraste zwischen den beiden mathematischen Operatoren zu lenken, aber Spuren und Trends können Hunderte anderer Arten von Eingangsmesswerten grafisch darstellen, einschließlich Anstiegszeit, Abfallzeit , Duty Cycle, Skew, Slew Rate, Setup and Hold, benutzerdefinierte Skriptwerte usw., die es einem Ingenieur ermöglichen, eine nahezu unbegrenzte Menge unterschiedlichen Schaltungsverhaltens zu charakterisieren.

Fazit

Zusammenfassend stellen sowohl Track- als auch Trend-Operatoren Diagramme von Messergebnissen bereit und identifizieren Anomalien. Track-Operatoren verwenden die gleiche horizontale Skala wie die gemessene Quellwellenform, was die Möglichkeit bietet, eine Wellenform zu demodulieren und die genauen Stellen einer Anomalie zu lokalisieren, was für Korrelations- und Ursache-Wirkungs-Analysen äußerst wertvoll ist. Im Gegensatz dazu werden Trendoperatoren nicht mit der Eingangswellenform synchronisiert, was die Vorteile einer reduzierten Aufzeichnungsgröße und der Möglichkeit bietet, den Verlauf von Messungen aufzubewahren, die sich über mehrere Erfassungen erstrecken. Je nach Anwendungsbedarf kann einer dieser beiden Operatoren die optimale Wahl sein.