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如何深入理解数字示波器触发功能及测试案例(一)
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作者:台湾思禄克

“触发”绝对称得上数字示波器灵魂级的概念,如果没有合适的触发条件,波形观测也无从谈起。虽然很多工程师熟悉触发功能,但只知其表不知其里。如何深入理解触发呢?

示波器在使用时首先要得到稳定触发的波形,这样才能保证后续的测量、解码等高级功能的可靠性。现在数字示波器的触发功能越来越强大,从常规触发,到协议触发,再到模板触发,越来越强大。但在基本的触发设置中,有些小细节的作用不可忽视,灵活掌握后,对使用示波器亦大有裨益。下文就对触发功能、设置中的触发滤波、触发灵敏度、释抑时间进行分析交流。

一、示波器触发的原理

示波器的触发系统与采样系统,是示波器的重要组成部分。采样系统负责将模拟信号数字化,但信号是源源不断过来的,该取哪部分显示在示波器的界面上呢?

如果示波器没有触发系统,采用每隔一段时间或随机某个时间将采样的波形进行叠加,由于采样位置的不确定性和无规律,就会出现图1中非常混乱的波形显示,在屏幕上看起来就像来回滚动的波形。

没有触发系统的波形采样

图1 没有触发系统的波形采样

这个混乱的现象,和示波器上触发不稳定的现象一致。如下动态图所示:

示波器采样波形


这就要靠触发系统来实现。触发的原理是一直监控信号流,若发现信号满足设定的触发条件,触发器记录满足条件的信号,启动采样;待数据采集完毕后,由控制器对信号进行处理和显示。具体如图2所示。

触发过程

图2 触发过程

示波器的触发条件的一个很关键的因素是触发电平,触发电平大多数情况下是用一根直流电平作为基准,当信号的电压超过该直流电平的时刻作为采样波形的起始点。由于起始采样的位置是有规律的,因此多次采样的波形进行叠加后看上去还是一个稳定的波形。如图3所示:

稳定触发的波形采样

图3 稳定触发的波形采样

示波器的触发功能,一方面可以使波形稳定,波形不再左右摇晃;一方面可以缩短用户调试的时间,只有满足触发条件的信号才会被捕获、显示。

动态调节示波器的触发电平,可以观察波形稳定触发的位置的动态变化,如下动态图所示。

示波器波形

二、触发滤波

在常用的设置中,一般设定了触发类型、触发电压,波形就能稳定显示了。但对于噪声比较大的信号,会出现触发不稳定、上下边沿都能触发的情况。这是因为信号毛刺的存在,干扰了触发系统对触发条件的判断,造成误触发。这时候可以在【触发设置】中,选择【触发耦合】操作。常有的耦合有如下:

直流耦合:就是不作处理,允许直流交流信号进入触发路径;

交流耦合:是高通滤波,截止频率约7Hz;

低频抑制:是高通滤波,截止频率约为50KHz;

高频抑制:是低通滤波,截止频率约为50KHz。

具体如图4所示:

各种滤波器性能

图4 各种滤波器性能

触发耦合其实就是一种对触发信号的低通或高通滤波。因此可对噪声大的信号加入“高频抑制”耦合,过滤掉其中高频部分,使得波形触发稳定如图5所示。

CH1不开启高频抑制触发不稳,CH2开启高频抑制

图5 CH1不开启高频抑制触发不稳,CH2开启高频抑制

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