Trend Telegraph and Data Signal Analyser Type 1A

Danas je nabavljen instrument za analizu točnosti i kvalitete te detekciju pogrešaka pri prijenosu teleprinterskog i telegrafskog signala preko žičanih vodova. Instrument nosi oznaku Telegraph and Data Signal Analyser Type 1A (TDSA 1A) i proizvod je britanske tvrtke Trend Communications iz 1976. godine.

Tvrtka Trend Communications Ltd osnovana je 1972. godine (vuče korijene iz 1966. godine) i kroz čitavo razdoblje do danas bavi se proizvodnjom ispitne opreme te vršenjem testiranja signala unutar žičnih komunikacijskih mreža. Krajem 1980-tih godina tvrtka Trend Communications dijeli se na dva dijela. Jedan dio tvrtke Trend Communications nastavlja poslovati kao zaseban odjel koji 2004. godine mijenja naziv u Trend Network Services. Drugi dio tvrtke 1989. godine preuzima britanska holding kompanija Telemetrix, a zatim 2005. godine američki IDEAL Industries Inc.

Trend Telegraph and Data Signal Analyser Type 1A (TDSA 1A) namijenjen za analizu 5-bitno do 8-bitno kodiranih telegrafskih znakova. Mi ćemo se u opisu bazirati na 5-bitno kodiranje koje omogućuje kodiranje 32 različita znaka (karaktera), no u principu nema nikakve razlike ni za 6, 7 ili 8-bitno kodiranje, osim naravno u dužini samog koda i većem broju kombinacija koje isti omogućuju.

Kodiranje slovnih znakova, brojeva i drugih simbola (koristiti ćemo zajednički naziv – karaktera) u 5-bitni digitalni kod uvedeno je kako bi iste bilo moguće što lakše slati preko elektromehaničkih strojeva (telegrafa). Naime, postojeći Morseov kod osmišljen je u prvom redu za odašiljanje i prijem “na sluh” izvježbanih operatera. Svako slovo i broj sastoji se od većeg ili manjeg broja “crtica” i/ili “točkica”, a operater prilikom kucanja koda stavlja male razmake između znakova koda, kao i nešto veće razmake između paketa znakova koji čine pojedino slovo, kako bi primatelj razlučio pojedina slova u neprekidnom nizu “crtica” i “točkica”. Karakteristika Morseovog koda je da najčešće korištena slova imaju najmanje znakova kako bi prijenos riječi bio što brži. Tako je primjerice za slanje broja nula koji je kodiran sa pet dugih znakova (_ _ _ _ _) potrebno čak 19 puta više vremena nego za slanje slova E koje je kodirano sa jednim kratkim znakom (.) Vrlo teško je bilo napraviti precizno sinkronizirane strojeve koji bi bez greške razlučivali i ispravno prepoznavali ovakav kod. Iako su početkom 1900-tih godina razvijeni neki strojevi za slanje i primanje Morseovih znakova, ubrzo je shvaćeno da je za sinkronizirano strojno slanje najbolje da svaki znak ima jednaku dužinu, odnosno zauzima jednako vrijeme trajanja. Stoga se za početak postojećih 26 slova engleske abecede kodiralo na način da svako slovo predstavlja kombinacija od pet signala (bitova) istog vremena trajanja, čime su se mogle ukupno dobiti 32 različite kombinacije, dakle mogla se pokriti cijela abeceda. Tako je nastao 5-bitni telegrafski kod.

Prvi takav 5-bitni kod je još 1874. godine razvio francuski telegrafist Jean-Maurice-Émile Baudot (1845-1903). Kod je nazvan Baudot kod, a kasnije je međunarodno prihvaćen kao ITA1 kod (International Telegraph Alphabet No.1). Kod se slao preko posebne tipkovnice sa pet tipki (sličnih klavirskima). Na odašiljačkoj strani bi operater prvo na tipkovnici pritisnuo 5-bitni kod za pojedini znak čime bi određene tipke mehanički ostale zaključane u pritisnutom položaju. Signal svake od pet tipki bi se zatim rednim serijskim skeniranjem prenio na prijemnu stranu gdje bi operater zabilježio tako primljeni kod (znak). Nakon što je znak zabilježen na prijemnoj strani operater šalje impuls za deblokiranje tipkovnice pošiljatelja čime je ista spremna za slanje novog znakovnog koda. Da bi se povećala brzina slanja osmišljen je Baudot vremenski multipleksni sustav sa dva do šest operatera koji su zajedno radili na slanju poruke. Jasno je da su kod takvog slanja operateri na odašiljanju i prijemu morali stalno održavati dobro usklađeni ritam da bi se postigle maksimalne brzine odašiljana od oko 180 znakova u minuti (30 znakova po operateru). Tipkovnicom sa pet tipki upravljalo se sa tri prsta desne i dva prsta lijeve ruke, pa je i sam Baudot kod bio koncipiran tako da se ujednači upotreba obje ruke, a i da najčešća slova imaju najmanje tipki za pritiskanje. Kod se električki slao izmjenom pozitivnog i negativnog napona (npr. za slovo A kod je 01111, na tipkovnici se pritisne samo 1. tipka, što daje naponski slijed -15V +15V +15V +15V +15V).

Slijedeći korak u poboljšanju 5-bitne komunikacije preko strojeva bila je upotreba tzv. “bušene trake”. Znakovni kodovi koji se žele poslati prvo se “memoriraju” na papirnatu traku poprečnim bušenjem 5-bitnog koda. Nakon što bi bušena traka s porukom bila dovršena, stavljala bi se u stroj koji bi čitao te bušene kodove, ujednačenom brzinom redom jedan za drugim, te ih tako slijedno prenosio na prijemnu stranu. Na prijemnoj strani stroj bi radio jednaku kopiju bušene trake s koje bi operater pročitao poruku. Time je izbjegnuta potreba za stalnom, prilično zamornom međusobnom sinkronizacijom rada operatera za svaki znak. Osim toga svi znakovi su mogli biti raspoređeni na tipkovnici poput pisaćeg stroja čime je izbjegnuta potreba za izravnim kodiranjem od strane operatera preko tipkovnice od pet tipki. Također, prijemni telegraf mogao je na traku izravno otiskivati dekodirani tekst umjesto bušenih kodova. Izvorni Baudot 5-bitni kod je 1901. godine modificiran na način da najčešće korišteni znakovi imaju najmanje rupa za bušenje kako bi se strojevi što manje opterećivali. Tako je nastao 5-bitni Murray kod (Donald Murray, 1865-1945).

Murray kod iz kojeg je nastao međunarodni ITA2 kod (International Telegraph Alphabet No.2) uz više različitih manjih modifikacija i dodavanjem kontrolnih kodova zadržao se sve do kraja upotrebe elektromehaničkih teleprinterskih sustava. Od samih početaka 5-bitnog kodiranja išlo se na proširenje kapaciteta slanja od samo 32 različita karaktera na način da bi se posebnim rezerviranim kodovima strojeve (teleprintere) prebacivalo u dva režima rada: slanje/primanje slova (11111) ili slanje/primanje simbola, odnosno figura (11011). Tako su se istim kodom, ovisno o modu rada, mogla prenijeti dva različita karaktera, a nekima od tih “paralelnih” karaktera pridružene su i pojedine specifične funkcije odnosno naredbe teleprinteru (povratak na početak reda, prelazak u novi red, zvono, razmaci i slično).

Slanje 5-bitnih kodova preko prvih telegrafskih aparata zahtijevalo je njihovu preciznu sinkronizaciju. Kodovi su se slali slijedno, točno određenom brzinom jedan za drugim, te se svaki paket od 5 signala morao ispravno izdvojiti i dekodirati na prijemu. Da bi to bilo moguće prijemni mehanizam telegrafa je morao raditi točno istom brzinom kao i odašiljački. Kad bi uslijed nesinkronizacije brzine došlo do pomaka samo jednog prenesenog bita, slijedno bi se pomaknule granice svih narednih 5-bitnih paketa čime bi dekodiranje postalo besmisleno (u paketu bi npr. imali četiri posljednja bita jednog karaktera i prvi bit drugog karaktera) . Stoga se takvi aparati ponegdje nazivaju sinkroni telegrafski aparati.

Kako bi se izbjegla potreba sa takvom stalnom preciznom sinkronizacijom, osmišljen je način da se na početku i na kraju svakog 5-bitnog paketa koji čini pojedini karakter postave dva kontrolna impulsa: START i STOP. Start impuls je u trajanju jednog bita i manifestira se kao nula ili negativan napon (SPACE), a stop impuls traje nešto više od jednog bita (najčešće 1,5 bita ili 2 bita) i manifestira se kao pozitivan napon razine logičke jedinice 5-bitnog koda (MARK) iako u nekim standardima može biti i obrnuto. Time je u produženom vremenu trajanja STOP bita ostavljeno vrijeme za kontinuiranu sinkronizaciju odašiljačkog i prijemnog aparata prije početka primanja svakog pojedinog 5-bitnog paketa pa sinkronizacija brzine prijenosa nije više morala biti toliko precizna (tolerancija uz stop impuls u trajanju 1,5 bita je mogla biti ±0,5%). Telegrafski aparat za prijem sinkronizira se s odašiljačkim aparatom kada se otkrije signal START, te je dovoljno da se ta sinkronizacija zadrži u kratkom vremenu trajanja podatkovnog 5-bitnog paketa nakon čega se vrši ponovna sinkronizacija. Stoga se ovakav sistem naziva još i asinkroni telegrafski sistem. Ovdje je očito da je sinkroni sistem nešto brži od asinkronog jer ne mora gubiti vrijeme na START i STOP bitove, no zato je puno zahtjevniji za praktičnu izvedbu.

Sinkronizacija je dakle podešavanje prijemnog i odašiljačkog telegrafskog aparata na istu brzinu prijenosa bitova kao i na istu fazu (isti početni i završni bit paketa), koja kao takva naravno mora biti standardizirana. Kroz desetljeća se koristilo više standarda brzine prijenosa bitova, kao i samih načina interpretacije istih pomoću električnih signala. Osim sa dva različita naponska stanja kojima se prenosila binarna informacija, postoje kodiranja i sa četiri naponska stanja (kvaternarni signal) kojim je brzina prijenosa dvostruka. Za brzinu prijenosa bitova u serijskoj komunikaciji koristi se jedinica Baud i bit/sekunda. Ovo nisu dvije iste mjerne jedinice. Baud označava samo broj izmjena napona u sekundi tijekom slanja bitova, a bit/sekunda označava broj stvarno prenesenih bitova u sekundi. Tako će npr. za kod 01010 broj Bauda i bit/sekundi biti isti jer za takav paket imamo pet izmjena napona i pet prenesenih bitova. S druge strane, za npr. kod 11100 imamo samo dvije izmjene napona ali smo za isto to vrijeme prenijeli pet bitova.

Osim START i STOP bitova za sinkronizaciju teleprinterski signal može sadržavati i dodatne bitove koji služe za provjeru ispravnosti prenesenog koda, odnosno detekciju da li je u prijenosu došlo do pogrešno prenesenog bita informacije što se najčešće može dogoditi uslijed pojave smetnji u komunikacijskom kanalu. Jedan od najjednostavnijih kodova za provjeru je dodavanje bita za ispitivanje pariteta na prijemnoj strani (parity bit). Odašiljačka i prijemna strana se moraju postaviti na isti paritet, PARNI (0) ili NEPARNI (1). Ukoliko se radi s parnim paritetom onda zbroj svih bita koda koji čine logičke jedinice (MARK) mora biti paran broj. Ukoliko 5-bitni kod daje paran broj logičkih jedinica onda će parity bit biti 0, tako da sa istim ostane paran broj logičkih jedinica. Ukoliko 5-bitni kod daje neparan broj logičkih jedinica onda će parity bit biti 1, tako da se sa istim dobije paran broj logičkih jedinica. Naravno, obrnuto vrijedi ako radimo s neparnim paritetom. Ovakvim kodom moguće je detektirati samo jedan pogrešan bit u 5-bitnom kodu. Ukoliko se detektira pogrešan prijenos, može se poduzeti neka akcija ovisno o tome kako je teleprinter podešen (markiranje ili brisanje pogrešnog znaka, zahtjev za ponovnim slanjem i slično).

Na slici se vidi prikaz jednog takvog 5-bitnog telegrafskog signala sa START, STOP i PARITY bitovima za čiju analizu je i namijenjen naš signal analizator TDSA 1A. Osnovni princip ovakvog kodiranja znakova i serijsko slanje koda pomoću dvije razine električnog signala, iako se počeo koristiti prije 140 godina i dan danas je prisutan i koristi se u računalnim mrežama i sličnim digitalnim protokolima koji se baziraju na serijskoj komunikaciji. Na ulaznoj priključnici našeg instrumenta TDSA 1A vidimo oznaku standarda V28 (CCITT) što je zapravo identično standardu RS232 (EIA/TIA) kakav se primjerice koristi na svakom serijskom portu računala za komunikaciju s vanjskim uređajima, s time da se kod RS232 koristi 7-bitno kodiranje.

Mi pokušavamo izbjegavati pojmove “logička nula” i “logička jedinica” kada govorimo ranim sistemima kodiranja jer tada ti pojmovi nisu postojali, no posve je jasno da dva stanja dobivena binarnim kodiranjem i dvije razine električnog signala za prijenos binarnog koda možemo zvati bilo kojim nazivima (logička nula ili space, logička jedinica ili mark, pa ako hoćemo i točka – crta) jer uvijek zapravo govorimo o istoj stvari. Isto tako kad govorimo o telegrafskom, teleprinterskom ili serijskom računalnom signalu (UART, RS232) u osnovi govorimo o istom digitalnom sistemu kodiranja karaktera (slova, brojeva, znakova, simbola ili gotovih naredbi) da bi bili pogodni za prijenos između raznih električnih uređaja, aparata ili računala. Govorimo dakle o danas ustaljenom pojmu digitalnog signala čija najveća prednost ispred analognog signala je u tome što se za prijenos informacije koriste samo dvije međusobno dovoljno različite razine signala koje je onda lako razlučiti čak i uz povećan šum i smetnje na komunikacijskom linku.

Da bi se mogla napraviti potpuna analiza ispravnosti i kvalitete nekog prijenosnog telegrafskog sistema obično se na odašiljačkoj strani koristi generator testnog telegrafskog signala (Telegraph and Data Test Signal Generator ili  Telegraph and Data Message Generator) koji je u stanju generirati uzorak kompletnog telegrafskog signala sa START, STOP i PARITY bitovima na različitim brzinama prijenosa, odnosno različite predefinirane telegrafske testne kodove (Q9S, FOX, CCITT, 511-bit pseudo-random test i drugi). Takav generator također može simulirati pogrešku, odnosno unijeti određenu razinu smetnje na određeni bit da se vidi kako će prijemni telegraf prepoznati takav signal. Na prijemnoj strani pak imamo neki kompatibilni analizator takvog telegrafskog signala, poput našeg TDSA 1A. Sa TDSA 1A mogu se vršiti mjerenja kvalitete realnog signala preko kojeg se prenosi korisna informacija, a također se može ispitati i kvaliteta samog komunikacijskog linka (šum, smetnje) tako da se broje pogrešno preneseni bitovi nekog unaprijed definiranog testnog signala.

Nakon ovog uvoda već su nam puno jasnije oznake i kontrole na našem signal analizatoru TDSA 1A. Krenimo od donjeg dijela.

MAINS

Mrežno napajanje: mrežna sklopka, indikacijska lampica i utičnica za uzemljenje. Na zadnjoj strani je mrežna utičnica, osigurač i kratkospojnik za prilagodbu primara transformatora na visinu mrežmog napona.

INPUT

Utičnice i kontrole za ulazni signal. TDSA 1A se može na telegrafske žice spojiti paralelno ili serijski, a prebacivanje između ova dva načina spajanja vrši se sklopkom na stražnjoj ploči instrumenta (SERIES/SHUNT) .

Pri serijskom spajanju (SERIES) unutarnji otpor instrumenta je 18 Ω, a maksimalna struja koja može teći kroz instrument je ±150mA. Serijsko spajanje vrši se preko gornje utičnice (INPUT) i  utičnice mase (TEL. EARTH/COMM.) koja ovdje naravno ne smije biti spojena na masu.

Pri paralelnom spajanju (SHUNT) moguće je odabrati vrijednost ulazne impedancije od 100 kΩ ili 1 kΩ (SHUNT TERMINATION). Utičnica mase (TEL. EARTH/COMM.) sa gornjom utičnicom (INPUT) čini ulaz za telegrafske signale visoke razine (do ±150V), a sa donjom utičnicom čini ulaz za podatkovne signale niske razine (do ±25V). Na donjoj utičnici vidi se oznaka V28 (±25V MAX) što je oznaka CCITT standarda za električne karakteristike signala za serijsku komunikaciju (bipolarni napon u rasponu 3-25V).

Za gornju utičnicu (INPUT) može se odabrati vrsta i polaritet ulaznog telegrafskog signala: D.CURR (double current) signal sa pozitivnim i negativnim naponima, S.CURR. (single current) signal sa pozitivnim (+VE) ili negativnim naponima (-VE). Također je ulaz moguće prilagoditi ulaz na pozitivni ili negativni sinkronizacijski “start” impuls, odnosno na telegrafski signal koji ima pozitivni “start” i negativni “stop” implus ili obrnuto na signal koji ima negativni “start” i pozitivni “stop” implus  (ST+ MK- ili ST- MK+).

TDSA 1A se na ulazni telegrafski signal dodatno može podesiti preko potenciometra THRESHOLD (VOLTS/mA) na stražnjoj ploči instrumenta. Ovim potenciometrom podešavaju se naponske razine (pragovi) na kojima se signal mijenja iz MARK u SPACE i obrnuto iz SPACE u MARK. Kalibracija 5-100 označava naponske razine u voltima kod paralelnog spoja instrumenta na liniju, odnosno strujne razine u mA kod serijskog spajanja instrumenta.

Potenciometrom W/F DISPLAY AMPLITUDE može se namjestiti veličina prikaza amplitude ulaznog valnog oblika (s obzirom na prednjoj ploči nema kontrole za vertikalnog pojačanja).

CRT prikaz

Instrument TDSA 1A na svom ekranu može dati tri osnovna prikaza:

• prikaz izgleda telegrafskog signala u realnom vremenu (osciloskop)
• prikaz generiranih mjernih traka sa markerima kojima se prikazuje/mjeri odstupanje širine pojedinih bitova s obzirom na nominalnu brzinu prijenosa, odnosno mjeri se širina STOP bita koji je širi (dulje traje) od ostalih bitova
• prikaz generiranih mjernih traka brojača pogrešaka (grafički prikaz brojčanih vrijednosti brojača)

Kontrole za podešavanje CRT ekrana, odnosno podešavanje traga zrake na ekranu čine tri standardna potenciometra za namještanje jačine osvjetljenja (BRILL.), oštrine (FOCUS) i korekciju deformacije zrake (ASTIG.). Ovim kontrolama podešava se čist i oštar prikaz oscilografa i mjernih traka te se u praksi koriste prilikom svake promjene vrste mjerenja za dotjerivanje kvalitete trenutnog prikaza.

Četiri položajna sklopka služi za povećanje trenutnog prikaza na ekranu u četiri koraka:

• 0% x1 – normalni prikaz čitavog serijskog niza signala za jedan karakter (od centra signala 50% prije i 50% kasnije)
• 0% x3 – uvećani prikaz (x3) središnjeg dijela serijskog niza signala za jedan karakter (od centra signala 20% prije i 20% kasnije)
• 30%E x3 – uvećani prikaz (x3) početnog dijela serijskog niza signala za jedan karakter (od centra signala 50% prije do 10% prije) E-early
• 30%L x3 – uvećani prikaz (x3) završnog dijela serijskog niza signala za jedan karakter (od centra signala 10% poslije do 50% poslije) L-late

Lijevo od CRT ekrana smještena su dva potenciometra za horizontalno (X SHIFT) i vertikalno (Y SHIFT) centriranje slike.

SPEED BITS/SEC.

Jednako kako i kod svakog ociloskopa frekvencija ulaznog signala mora biti sinkronizirana sa frekvencijom vremenske baze instrumenta kako bi prikaz signala bio stabilan i miran. U našem slučaju podešavanjem vremenske baze, podešavamo se na brzinu prijenosa signala/bitova unutar serijske komunikacije (bits/sec). S obzirom da su za brzinu serijske komunikacije određeni pojedini standardi u naš instrument su ugrađeni stabilni kristalni oscilatori (točnost 0,01-0,005%) koji pokrivaju 21 standardnu brzinu prijenosa koja se koristi kod serijske komunikacije: 37,5, 45, 50, 75, 90, 100, 110, 150, 200, 220, 300, 400, 600, 900, 1200, 1800, 2400, 3600, 4800, 7200 i 9600 bitova u sekundi. Odabir fiksne brzine vremenske baze ili brzine prijenosa vrši se kombinacijom 10-položajne sklopke i preklopnika LOWER RANGE/UPPER RANGE.

Za slučaj da signal kojeg snimamo odstupa od točne vrijednosti onda sklopkom CAL/UNCAL možemo uključiti dodatni promjenjivi (korekcijski) oscilator vremenske baze (točnost 2%, stabilnost 1%) koji omogućuje promjenu svake fiksne frekvencije vremenske baze za  ±20%.

U položaju sklopke EXT. I/P moguće je koristiti vanjski pravokutni signal za vremensku bazu preko priključnice na zadnjoj ploči instrumenta.

DISPLAY CONTROL

Kontrolama DISPLAY CONTROL odabiru se različite vrste mjerenja vezana uz izgled i kvalitetu telegrafskog signala.Kao što smo već rekli, mjerenje sa TDSA 1A bazira se na grafičkim mjernim linijama (skalama) sa 100 podjela na kojima se vrijednost označava markerima. U svojem osnovnom obliku mjerni ekran izgleda ovako (plava boja):

Instrument TDSA 1A će dakle iscrtati jednu ili više mjernih linija na kojima će pomoću markera prikazati mjerenu vrijednost. Svaki marker označava jednu točku promjene napona (promjene bitova) u serijskom telegrafskom signalu. Ukoliko promjena ide iz nižeg u više stanje marker će biti prikazan iznad mjerne linije, a ukoliko promjena ide iz višeg u niže stanje marker će biti prikazan ispod mjerne linije. Kod savršenog serijskog signala svi markeri će biti mirni na sredini mjerne linije što znači da su svi bitovi jednake vremenske duljine i pravilno se izmjenjuju u vremenskog domeni sukladno zadanoj brzini prijenosa (bits/sec). Ukoliko pak postoji kakvo izobličenje ili distorzija signala pojedinačnih bitova markeri će na mjernoj liniji biti više ili manje pomaknuti od centra ovisno o visini distorzije.

Tri-položajnom sklopkom odabire se vrsta mjerenja:

• START/STOP – mjerenje na izdvojenim paketima bitova omeđenim “start” i “stop” impulsima
• FREE RUN – mjerenja na kontinuiranim telegrafskim podatkovnim signalima
• – vremenski sinkronizirana mjerenja uz pomoć različitih standardnih testnih telegrafskih signala

U modu mjerenja HOLD PEAK DIST’N markeri će ostati zadržani na najvećim distorzijama (pomacima) koje se zabilježe tijekom mjerenja pojedinačnih bitova telegrafskog signala tako da se može vidjeti ukupna maksimalna distorzija nekog telegrafskog signala u mjerenom razdoblju. Zabilježene maksimalne vrijednosti se u bilo kojem trenutku mogu poništiti tipkom RESET. U modu mjerenja SEPARATE ELEMENT DIST’N omogućeno je vertikalno odvajanje gore opisanih linija tako da svaki bit dobiva svoju mjernu traku po cijeloj dužini ekrana. U modu mjerenja INPUT WAVEFORM prikazan je stvarni valni oblik ulaznog signala (osciloskop) za vizualni pregled načina/brzine formiranja impulsa te uvid u signale smetnji nastalih od rada telegrafskih releja ili slično.  U modu mjerenja STOP PULSE mjeri se vrijeme trajanja “stop” impulsa za koji smo rekli da je duži od vremena trajanja ostalih impulsa.

U modu mjerenja ERROR STORE sa analize signala prelazi se na brojanje pogrešno prenesenih bitova/paketa uz pomoć testnih telegrafskih signala.

Ovisno o odabranoj vrsti mjerenja START/STOP,  FREE RUN ili SYNC. neki modovi mjerenja se mogu ponašati različito ili nisu u funkciji.

ERROR COUNT CONTROL

Ovim kontrolama vrši se brojanje pogrešaka koje se pojave tijekom prijenosa testnog telegrafskog signala. Na jednom kraju linije mora biti postavljen generator testnog signala, a isti ti testni signali nalaze se memorirani i u TDSA 1A koji na taj način uspoređuje dolazni signal sa memoriranim. Ukoliko se pojavi bilo kakvo neslaganje dolaznog slijeda signala sa memoriranim to se bilježi kako greška u prijenosu. Usporedba dolaznog signala sa memoriranim ne vrši se za svaki bit, nego se uzimaju uzorci signala u određenim vremenskim periodima. Postotak signala uzetih za uzorak može se podesiti sklopkom na zadnjoj strani instrumenta ERROR THRESHOLD % u opsegu 5-45% dok je za sempliranje 511-bitnog pseudo-random testa moguće uzeti i 50% uzoraka signala.

Kako bi se omogućilo otkrivanje pogrešaka mora se uspostaviti ispravan početni odnos faza između instrumenta za slanje i prijem testnog signala. Fazni ciklus na TDSA 1A aktivira se pritiskom tipke PHASE te kad je isti postignut zasvijetli indikacija IN PHASE. Ukoliko se tijekom komunikacije primi 9 uzastopnih pogrešnih karaktera, TDSA 1A će zaključiti da je došlo do desinkronizacije faza te će automatski ponovno sinkronizirati uz pomoć start/stop impulsa.

Sklopkom je moguće odabrati sedam različitih testova/testnih uzoraka telegrafskog signala pomoću kojih se vrši brojanje grešaka:

• 5U FOX CHAR (5-unit Fox Character) – brojanje pogrešaka u slanju poruke sadržaja “The quick brown fox jumps over the lazy dog” u 5-bitnom kodu po ITA2 standardu (ovaj tekst poruke je odabran jer sadrži sva slova engleske abecede)
• 8U FOX CHAR (8-unit Fox Character) – brojanje pogrešaka u slanju poruke sadržaja “The quick brown fox jumps over the lazy dog” u 8-bitnom kodu po ITA5 standardu sa parnim paritetom
• PARITY O (neparni) E (parni) – brojanje pogrešaka za telegrafske signale kodirane s paritetnim bitovima
• 511 P-R (511 bit Pseudo-Random Pattern) – moguće je brojanje pogrešno prenesenih blokova pseudo-slučajnog niza od 511 bita (BLOCK) ili brojanje pogrešaka pojedinačnih elemenata (ELEM). 511-bitni blok se smatra pogrešnim ukoliko je jedan ili više elemenata unutar njega preneseno pogrešno.
• Q9S CHAR – (Q9S Character) – brojanje grešaka u testnom uzorku karaktera po Q9S (R51) CCITT standardu

Broj detektiranih pogrešaka prikazuje se na CRT ekranu pomoću točkica. Brojanje može biti jednostruko do 999 999 ili dvostruko do 999. Kao što se vidi na slici horizontalan broj točkica označava pojedinu znamenku, a vertikalna pozicija označava množitelj odnosno koja je to znamenka u ukupnom broju. Radi bolje uočljivosti zadnja točkica u nizu je dvostruka. Na našoj slici je primjer kada je ekran podijeljen na dva dijela, čime se dobivaju dva zasebna brojača, svaki sa kapacitetom brojanja do 999.

Namještanje brojača za jednostruko ili dvostruko brojanje vrši se preko 3-položajne sklopke sa zadnje strane instrumenta TDSA 1A:

• OVERFLOW – jednostruko brojanje grešaka do 999 999
• BLOCK MESS RECEIVED – dvostruko brojanje do 999 gdje prvi brojač broji greške, a drugi brojač broji ukupan broj primljenih pseudo-slučajnih blokova, odnosno Fox ili Q9S poruka
• BLOCK ERRORS/AUTO REPHASES – dvostruko brojanje do 999 gdje u slučaju 511 P-R testa prvi brojač broji greške pojedinačnih elemenata, a drugi brojač greške blokova. Kod drugih testova prvi brojač broji greške, a drugi brojač broj automatskih korekcija faze koje su se desile tijekom testa.

Svi brojači kontroliraju se preko sklopke COUNT/STOP/RESET na prednjoj ploči instrumenta TDSA 1A.

ZADNJA STRANA

Osim već opisanih kontrola na zadnjoj ploči, na dnu je 15 malih utičnica podijeljenih u tri cjeline:

• LINK FOR EXT. EL. TIMING (External Element Timing) – spajanje vanjskih oscilatora pravokutnog napona za vremensku bazu (EXT. I/P).
• TIMING – ulazno izlazne priključnice za signale različitih vremenskih sljedova ponavljanja pojedinih bitova unutar serijskog signala
• HOLD MAX (LINKS) – namještanje (pomoću kratkospojnika) moda mjerenja HOLD PEAK DIST’N ukoliko se želi mjeriti ukupna distorzija signala samo za pozitivne ili samo za negativne tranzicije.

Desno je smještena još jedna 25-pinska utičnica za spajanje kompatibilnih vanjskih uređaja (monitora, pisača, brojača i slično).

UNUTARNJA KONSTRUKCIJA

Instrumenta TDSA 1A napravljen je modularno. Na ukupno 5 modula nalaze se funkcionalni logički sklopovi, a na još dva modula su komponente vertikalnog i horizontalnog pojačala za otklonske ploče CRT ekrana. Na matičnoj ploči osim konektora za povezivanje modula nalaze se i elementi pojedinih pojačala signala i dio elemenata u krugu stabilizacije napona napajanja. Mrežni transformator, modul visokog napona i ispravljački elementi montirani su na zadnju i bočnu ploču uređaja.

Logička ploča 1 – Elementi za generiranje frekvencija vremenske baze: 2,88 MHz referentni kristalni oscilator, promjenjivi oscilator, djelitelji frekvencije i selektori za odabir vremenske baze, brojači/generatori mjernih traka sa 100 podjela (50 Up/Down brojači), Lock-up bistabil za kontrole FREE RUN – SYNC.

Logička ploča 2 – Krugovi za vremensko uzorkovanje ulaznog signala na 100 dijelova, krugovi za START/STOP kontrolu, Phase-Locking brojači za pozicioniranje kursora, krugovi za zatamnjivanje (potiskivanje) i osvjetljavanje prikaza zrake na ekranu, D/A konverteri i izlazni krugovi za otklonska pojačala.

Logička ploča 3 – Krugovi brojača grešaka, brojači dužine karaktera, krugovi za kontrolu HOLD PEAK te EARLY i LATE prikaza, krugovi za detekciju ulaznog signala glede dužine bitova (ELEMENTS PER CHARACTER).

Logička ploča 4 – ROM memorija sa generatorima testnih signala Fox i Q9S, brojači dužine poruke, krugovi za sinkronizaciju faze i detekciju pogrešaka između primljenog i testnog signala.

Logička ploča 5 – Generator 511-bit pesudo-slučajnog uzorka signala, detektor pogrešaka za isti (BLOCK ili ELEMENT), generatori signala brojača grešaka za CRT prikaz.

Pločice horizontalnog i vertikalnog otklonskog pojačala.

TEST ISPRAVNOSTI

Naš primjerak instrumenta TDSA 1A nabavljen je u relativno dobrom stanju. Kod rastavljanja smo uočili da nedostaje jedan elektrolitski kondenzator, a po ostacima nađenima na matičnoj ploči vrlo vjerojatno je došlo do njegove eksplozije pod naponom uslijed starosti i propadanja istog. Izvršili smo zamjenu ovog kondenzatora, kao i još 5 drugih elektrolita koji su mjerenjem pokazali značajan odmak od nominalnih vrijednosti. Nakon ovog instrument je proradio.

Za početak smo napravili samo inicijalno testiranje pomoću generatora pravokutnog napona frekvencije istovjetne brzini vremenske baze.

Na prvoj slici gore je prikaz ulaznog signala (INPUT WAVEFORM). Slijedi zajednički mjerni prikaz cijelog paketa sa markerima (HOLD PEAK DIST’N), a zatim prikaz gdje svaki bit unutar paketa ima svoju mjernu traku (SEPARATE ELEMENT DIST’N). Na prvoj slici dolje je prikaz svih 9 mjernih traka za 8-bitni kod, a na posljednje dvije slike je prikaz u modu brojanja grešaka (ERROR STORE).

Instrument TDSA 1A ne možemo u potpunosti testirati bez adekvatnog serijskog signala, no već i ovo je dovoljno da steknemo uvid kako je izgledao jedan profesionalni testni uređaj telegrafskog signala u 1970-tim godinama. Treba biti svjestan činjenice da si je u to doba malo tko mogao priuštiti i bilo kakav običan osciloskop samo za prikaz valnog oblika, a ako je uz to bilo kalibriran i za bilo kakvo mjerenje cijena je eksponencijalno rasla u nebo. Naravno, strogo namjenske profesionalne mjerne instrumente poput TDSA 1A mogle su si priuštiti samo ozbiljne tvrtke koje su se bavile telekomunikacijama. Iako TDSA 1A ima osnovnu funkciju osciloskopa to nikako nije njegova primarna namjena nego CRT ekran primarno služi za grafički prikaz (numeričkih) vrijednosti izmjerenih digitalnom obradom ulaznog signala. Danas smo naravno navikli da nam analizatori signala paralelno prikazuju izgled samog signala kao i izravno sve moguće izračune koji se za istog traže, bilo u numeričkom ili nekom vizualno-grafičkom obliku. Ne treba spominjati da je prilagodba na ulazni signal i izbor mjernih postavki pri tome uglavnom automatski. No, tko god je u 1970-tim godinama raspolagao sa jednim TDSA 1A (15x23x46 cm / 11,4 kg) raspolagao je vrhunskim instrumentom toga doba. Na ekranu bi se istina pojavljivale samo neke plave jače ili slabije osvijetljene točkice i crtice, no uvježbanom stručnjaku to je bio gotov alat za kompletnu analizu telegrafskog ili teleprinterskog signala 🙂