Mérés 1 Ellenőrző kérdések 2

← Vissza az előző oldalra – Mérés laboratórium 1.

Az ellenőrző kérdésekre összeírt válaszok bemagolása nem helyettesíti a mérési útmutató átolvasását. Olvassátok át a jegyzeteket, mérési útmutatókat is!

További ellenőrző kérdések és válaszok

Az alábbi kérdéseken kívül Verilog kód írással kapcsolatos feladat is várható!

1. Kérdés

Mi a különbség a logikai analizátor állapotanalízis és időzítésanalízis üzemmódja közt?

Állapotanalízis üzemmódban a bemenő jeleket a vizsgált hálózat órajelével szinkron mintavételezzük, így a vizsgált sorrendi hálózat (állapotgép) egymás utáni állapotai kerülnek az állapottárba.

Időzítésanalízis üzemmódban a mintavételt egy nagypontosságú belső óra időzíti, így a vizsgált hálózat jeleinek időviszonyai is vizsgálhatók.

2. Kérdés

Mi a szerepe a triggerjelnek ill. a triggerszónak a közönséges analóg oszcilloszkópnál ill. a logikai állapotanalizátornál?

Az analóg oszcilloszkópban a triggerjel az időeltérítést indítja, ezért az analóg oszcilloszkóp gyakorlatilag csak a triggerjel utáni jeltartományt jeleníti meg.

A logikai analizátorban a triggerszó a mintavételezés/mintatárolás leállítását vezérli, a beállítástól függően az analizátor a triggeresemény előtti és utáni állapotokat is tárolni, megjeleníteni tudja.

3. Kérdés

A vizsgált szekvenciális hálózat egymás utáni állapotait akarjuk meghatározni. Milyen üzemmód ajánlott ebben az esetben, és mi legyen a mintavételező jel forrása?

Állapotanalízis üzemmód az ajánlott ebben az esetben. A mintavételezéshez a vizsgált hálózat órajelének azt az élét válasszuk, amelynél az állapotjelek már stabilak.

4. Kérdés

Egy hálózat terjedési késleltetését (Td) akarjuk meghatározni logikai analizátorral. Milyen üzemmódot használjunk ebben az esetben, mi legyen a mintavételező jel forrása, mekkora legyen a frekvenciája?

Időzítésanalízis üzemmódot használjunk, ebben az esetben a mintavételezést az analizátor belső órajele vezérli. A mintavételi frekvencia legyen az f = 1/Td érték többszöröse. Az, hogy legalább hányszorosa, a megkívánt mérési pontosságtól függ. A mért időszakasznak be kell férnie a mintatárba, ez (és az analizátor működési sebessége) korlátozza a maximális frekvenciát.

5. Kérdés

A logikai analizátorral vizsgált CMOS hálózat tápfeszültsége 3 V. Mekkora az ajánlott komparálási feszültség az analizátor bemenetén?

A CMOS logikai áramkörök komparálási feszültsége általában a tápfeszültség fele, ami a jelen esetben 1,5 V. A logikai analizátor bemenetein is ezt az értéket célszerű beállítani komparálási feszültségként.

6. Kérdés

Logikai analizátorral impulzusok szélességét mérjük. Az analizátor mintavételi időköze 200 ns, melynek bizonytalansága 0.001%. A mért értékek 10 us körüliek. Mekkora hibát okozhat a mintavételezés ("időbeni kvantálás") az impulzusszélesség mérésében? Az értéket %-ban adja meg!

A legrosszabb eset az, hogy közvetlenül a felfutó él után vesszük az első mintát, és közvetlenül a lefutó él előtt az utolsót.

Ekkor azt hihetjük, hogy az utolsó mintavétel után még 200 ns-ig tart az impulzus, pedig már véget ért.

Tehát, 10000 ns ( == 10 us) helyett, 10200 ns-ot mérünk (elvileg a bizonytalanság elhanyagolható), ez 2%.

7. Kérdés

Logikai analizátorral egy periodikus négyszögjelet vizsgálunk, melyről előzetesen azt tudjuk, hogy frekvenciája 5 kHz - 10 kHz, kitöltési tényezője pedig 20% és 50% közé esik. Mekkora legyen a mintavételi frekvencia minimális értéke, ha a jel L és H értékének időtartamát egyaránt legalább 5% pontossággal kívánjuk meghatározni. A számításnál tételezze fel, hogy csak egyetlen periódust mérünk az analizátorral.

A mintavételi frekvencia meghatározásánál a mérendő legkisebb időtartamból kell kiindulni. Ebben a példában ez a H állapot hossza, 20% kitöltési tényező és 10 kHz frekvencia esetén. Ennek értéke (1/10kHz) * 0,2 = 20 us. A megkívánt +- 5% mérési pontossághoz legalább 20 * 0,05 = 1 us-onként mintát kell venni. A mintavételi frekvencia minimális értéke 1 MHz. (Ha a belső óra frekvenciájának szokásos bizonytalanságát is figyelembe vesszük, akkor kicsit több mint 1 MHz kell.)

(Magyarázat: A legkisebb időtartamot úgy lehet elérni, hogy a legnagyobb frekit választjuk, és a legkisebb kitöltési tényezőt. Kitöltési tényező: azt határozza meg, hogy egy perióduson belül a négyszögjel a teljes periódusidő hány százalékában vesz fel logikai 1-es értéket. --> Logikai 1: H állapot.)

8. Kérdés

A logikai analizátorok bemeneti csatornáinak belső késleltetése eltérő lehet, (skew léphet fel,) aminek következtében a mintavételi értékekhez tartozó valódi időpont is eltérő. Az alábbi táblázatban jelölje X-szel, ha annál a mérési feladatnál a hiba becslésénél figyelembe kell venni ezt a hibát

Mérési funkció skew hibát okoz:

• Kapu terjedési idejének mérése
• Flip-flop előkészítési idejének mérése

Mérési funkció nem okoz skew hibát:

• Egy jel periódusidejének mérése
• Kitöltési tényező mérése
• Hazárdjel szélességének mérése

Magyarázat: Csak ott probléma, hogy két csatorna csúszik, ahol két csatornát egymáshoz képest mérünk.
Egy jel mérésével állapítható meg: egy jel periódusideje, kitöltési tényező, hazárdjel szélesség. Mivel kapu terjedési ideje a kapu bemeneti és kimeneti jelének időbeli csúszása, itt két jelet vizsgálunk. A flipflop előkészítési ideje azt jelenti, hogy a beíró órajel előtt mennyi idővel kell a bemenetnek stabilizálódnia, hogy helyesen írja be - ehhez is két jel időbeli viszonyait kell vizsgálni...

9. Kérdés

Mik a lényeges különbségek a közönséges analóg oszcilloszkóp és a logikai állapotanalizátor közt, felhasználói szempontból?

A logikai analizátorral egyidejűleg sok (16 - 256) jel vizsgálható, az oszcilloszkóppal általában csak kettő jel vizsgálható egyidejűleg.

A logikai analizátor csak a jelek logikai értékét vizsgálja és tárolja, az oszcilloszkóp a jel feszültségét, amplitúdóját is megjeleníti.

A logikai analizátor a vizsgált jelalakokat tárolni is tudja, a közönséges analóg oszcilloszkóp nem tárolja a jelalakokat. Ebből következően a logikai analizátorral egyszeri lefutású jelek is jól vizsgálható, az analóg oszcilloszkóppal csak a periodikus jelek vizsgálhatók jól.

10. Kérdés

Mik a lényeges különbségek a digitális oszcilloszkóp (DSO) és a logikai állapotanalizátor közt, felhasználói szempontból?

A logikai analizátorral egyidejűleg sok (16 - 256) jel vizsgálható, az oszcilloszkóppal általában csak kettő jel vizsgálható egyidejűleg.

A logikai analizátor csak a jelek logikai értékét vizsgálja, tárolja, (1 bit felbontású mintavételezés,) az oszcilloszkóp a jel feszültségét, amplitúdóját is tárolja, megjeleníti (8 - 12 bit felbontással).

11. Kérdés

Hogyan választja ki a mintavevő órajelet a logikai analizátor alkalmazásánál?

Ha a vizsgált hálózat egymás utáni állapotaira vagyunk kíváncsiak, akkor külső jelet, mégpedig a vizsgált hálózat órajelét választjuk a mintavételezés vezérlésére. (Állapotanalízis mód, szinkron mintavétel)

Ha a jelek időviszonyaira vagyunk kíváncsiak, akkor ún. belső órajelet választunk. (Időzítésanalízis mód, aszinkron mintavétel)