Trigger

Il segnale derivante dal canale y fornisce al generatore base tempi un im-pulso in grado di far scattare la generazione di una rampa, ossia di una spezzata rappresentante la progressione del tempo sull’oscilloscopio. Ci`o che fa scattare la rampa, ci`o che fornisce l’impulso, `e il trigger; trigger sta per grilletto, ed effettivamente si pu`o proprio pensare come un grilletto che, quan-do tirato, fa partire la spazzolata dell’oscilloscopio, permettenquan-doci di vedere sullo schermo la presentazione del segnale. Il circuito di trigger prende co-mandi da un segnale chiamato sorgente di trigger, che pu`o derivare da tre possibilit`a:

• INT: segnale prelevato dal segnale stesso che intendiamo osservare, e

cio`e il segnale di sincronismo viene catturato dal segnale verticale, ed elaborato dal generatore di base tempi, che genera la rampa;

• EXT: si utilizza un segnale esterno all’oscilloscopio, al fine di avere una

sorgente esterna di trigger comandata da un altro apparecchio;

• LINE: si utilizza, come segnale di sincronismo, l’alimentazione di rete,

Il trigger presenta inoltre altri due comandi fondamentali:

• Trigger Level: indica la tensione di partenza, ossia il livello di tensione

del segnale che, rilevato dal circuito, deve far scattare l’inizio della rampa;

• Slope: indica la pendenza, positiva o negativa, del punto di scansione:

`e possibile infatti che un punto allo stesso livello, sia crescente o decres-cente, e cos`ı si verrebbero a creare ambiguit`a, e si rischierebbe di non osservare sullo schermo sempre lo stesso segnale. Per questo motivo, si chiede di inserire + se si desidera che la rampa venga lanciata quando il segnale `e in una zona crescente, − se si desidera che venga lanciata quando il segnale sta decrescendo.

In pratica, quando settiamo il trigger, scegliamo una tensione di inizio, e scegliamo se desideriamo il segnale in zona crescente o decrescente.

La tensione della rampa generata dal trigger varia tra due limiti: l’estremo sinistro X_min e l’estremo destro dello schermo, X_max. Sullo schermo di fatto vediamo solamente una rampa per volta; esiste, come meglio diremo dopo, un circuito interno che fornisce il sincronismo, e che, una volta raggiunto, fa par-tire un segnale di trigger, ossia un segnale che fa scattare l’avvio di una nuova rampa. Questo circuito viene programmato in modo da attendere lo stesso punto del segnale che `e stato in precedenza usato per la rampa precedente, dunque pu`o essere inibito al fine di poter partire sempre dallo stesso punto, e quindi disegnare sempre la stessa traccia. In caso contrario, si perderebbe la sincronia tra rampa e segnale, la rampa partirebbe arbitrariamente rispetto al segnale, e sullo schermo non si potrebbe visualizzare il segnale.

Mediante la manopola della regolazione base tempi, `e possibile diminuire o aumentare la velocit`a di scansione, ossia aumetnare o ridurre la penden-za della rampa; se la pendenpenden-za della rampa aumenta, sullo schermo verr`a disegnata una porzione di segnale inferiore.

La rampa partir`a da dal punto Xmin, e terminer`a nel punto Xmax sul-l’asse orizzontale, mentre sul-l’asse verticale partir`a dal trigger level, seguendo l’andamento del segnale in ingresso nell’oscilloscopio y(t) fino all’esaurimento della rampa, con lo slope scelto, ossia con la pendenza di partenza scelta. La situazione di fine rampa viene avvertita da un circuito interno, in grado di bloccare, rilevato un certo livello di tensione della rampa (X_max), il circuito che genera la rampa e resettarlo, portandolo al punto di partenza Xmin: il circuito generatore contiene infatti un condensatore che viene caricato man mano che la rampa si sposta da sinistra verso destra, e quindi con una sorta di secondo trigger (realizzato mediante un circuito comparatore di soglia)

torna al punto di partenza. Si attende allora un nuovo segnale di trigger, che far`a ripartire una nuova rampa.

Nella fase intermedia, a partire dal lancio della rampa fino al suo termine (e poco dopo, come spiegheremo), c’`e un oscuramento del segnale di trigger e un’inibizione del generatore di rampa, fino a quando non potr`a ripartire. Riassumendo, parte la prima rampa, viene inibito il circuito generatore di rampe fino a quando non termina la prima, e quindi, terminato il tempo di blanking (cio`e quello di scaricamento del condensatore del circuito gen-eratore), si toglie l’inibizione e si fa ripartire mediante un nuovo segnale di trigger una seconda rampa che verr`a visualizzata sullo schermo. Il tempo di inibizione pu`o durare anche pi`u di quello della sola rampa + blanking: in al-cune situazioni particolari, pu`o essere necessario impostare un tempo di hold off, ossia un tempo ulteriore di inibizione della rampa, che per particolari casistiche pu`o essere necessario per garantire la sincronia del segnale con le rampe.

Trigger automatico

La procedura di trigger finora introdotta `e quella manuale, ossia i cui parametri sono impostati per l’appunto manualmente dall’utente. Talvolta pu`o capitare che per`o il circuito di trigger non sia in grado di commutare e dunque far partire le rampe, per questo motivo si potrebbe visualizzare lo schermo vuo-to. Questo perch`e il trigger `e un circuito dotato di isteresi: esistono due livelli di commutazione, in grado di far scattare il trigger; uno in salita, uno in discesa. Se avessimo infatti un singolo livello di commutazione, in presen-za di rumore, potrebbero partire numerose commutazioni non desiderate, e quindi sicuramente potremmo perdere il sincronismo. Introducendo l’isteresi, e dunque due livelli di commutazione, si pu`o ovviare a questo. Quando per`o un segnale ha un’ampiezza cos`ı piccola da non riuscir a far raggiungere la commutazione al circuito, serve il trigger automatico: le rampe si generano indipendentemente dal segnale di trigger, e dipendono solo dall’hold off e dalla lunghezza delle rampe. Si avr`a certezza di avere segnale sullo schermo, ma un rischio `e quello di perdere la sincronia del segnale.

Circuito della base tempi

Abbiamo finora parlato in modo molto qualitativo dei circuiti che stanno dietro al funzionamento della base tempi; pur non scendendo nei dettagli troppo profondi dell’elettronica dietro ognuno di questi circuiti, introduciamo quantomeno le idee che stan dietro a tutto ci`o che serve per realizzare un generatore di base tempi.

La base tempi si pu`o schematizzare mediante un diagramma a blocchi cos`ı:

Il circuito di trigger `e formato da un circuito comparatore di soglia, il quale studia continuamente il segnale in attesa di percepire una certa ten-sione, detta tensione di soglia, e a questo punto permettere al trigger di commutare, e inviare quindi il segnale di generazione. Sul comparatore di soglia agisce la manopola Trigger Level: mediante questa `e possibile modi-ficare la tensione di soglia che far`a scattare l’impulso. Per poter variare lo slope, vi `e un circuito detto circuito invertitore, in grado di invertire il seg-nale utilizzato come sorgente di trigger, in modo da generare il segseg-nale, se si desidera, con la pendenza negativa.

La rampa sar`a generata da una coppia di circuiti: il circuito di flip-flop, ossia un generatore di segnale a gradino sincronizzato con la sorgente di trigger, ed un integratore di Miller, ossia un circuito in grado di integrare il gradino e quindi generare la rampa di ampiezza da noi desiderata. Esso si pu`o comandare mediante una resistenza ed una capacit`a variabili, per regolare la sensibilit`a orizzontale, variando la pendenza della rampa. Vi `e infine un altro circuito comparatore di soglia, che per`o agisce in modo diverso, sull’asse delle x: esso `e il circuito che avverte la tensione V = X<sub>max</sub>, ossia avverte il fatto che il fascio di elettroni `e arrivato al punto pi`u a destra dello schermo, inibisce quindi il circuito e avvia il circuito di blanking, avente il compito di scaricare il condensatore del circuito integratore di Miller. Il circuito di hold-off avr`a proprio il compito di inibire, a questo punto, il circuito di flip-flop, al fine di non far scattare ulteriori gradini integrati poi dal circuito di Miller, al fine di evitare problemi di asincronismo.

Nella modalit`a automatica si utilizza una variante di tutto ci`o: il circuito di flip-flop viene utilizzato come ulteriore trigger, in modo da produrre rampe successive al termine del tempo di hold off, ma quindi senza la presenza di segnali sincronizzati con l’ingresso: al termine del tempo di hold-off vengono automaticamente inviati segnali di inizio rampa, tuttavia, se il tempo di hold-off `e scorrelato dal periodo di ripetizione del segnale, la rampa parte ogni volta da un punto diverso, sullo schermo dunque si visualizzer`a sempre il segnale, ma a partire da un punto differente, e cos`ı sullo schermo si vedran immagini sempre diverse, e quindi confusione; per questo motivo, partendo semplicemente dal flip-flop l’impulso di trigger, pu`o non esserci sincronismo, poich`e il flip-flop `e indipendente dall’ingresso.

Quale pu`o essere una soluzione? Sommare, al segnale di ingresso, un segnale ad esso simile, ossia con le stesse caratteristiche sotto il punto di vista dell’andamento e della frequenza ma un’ampiezza superiore, in modo da permettere la commutazione del trigger, e ottenere quindi un segnale sincronizzato ma anche automatico.