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    詳談示波器的觸發設置

    發布時間:2018-05-08 責任編輯:lina

    【導讀】“觸發”絕對稱得上數字示波器靈魂級的概念,如果沒有合適的觸發條件,波形觀測也無從談起。雖然很多工程師熟悉觸發功能,但只知其表不知其里。如何深入理解觸發呢?這篇ZDS示波器研發筆記在這里分享給大家。
     
    示波器在使用時首先要得到穩定觸發的波形,這樣才能保證后續的測量、解碼等高級功能的可靠性。現在數字示波器的觸發功能越來越強大,從常規觸發,到協議觸發,再到模板觸發,越來越強大。但在基本的觸發設置中,有些小細節的作用不可忽視,靈活掌握后,對使用示波器亦大有裨益。下文就對觸發功能、設置中的觸發濾波、觸發靈敏度、釋抑時間進行分析交流。
     
    一、示波器觸發的原理
     
    示波器的觸發系統與采樣系統,是示波器的重要組成部分。采樣系統負責將模擬信號數字化,但信號是源源不斷過來的,該取哪部分顯示在示波器的界面上呢?
     
    如果示波器沒有觸發系統,采用每隔一段時間或隨機某個時間將采樣的波形進行疊加,由于采樣位置的不確定性和無規律,就會出現圖1中非常混亂的波形顯示,在屏幕上看起來就像來回滾動的波形。
     
    圖1沒有觸發系統的波形采樣
     
    這個混亂的現象,和示波器上觸發不穩定的現象一致。如下動態圖所示:

     
    這就要靠觸發系統來實現。觸發的原理是一直監控信號流,若發現信號滿足設定的觸發條件,觸發器記錄滿足條件的信號,啟動采樣;待數據采集完畢后,由控制器對信號進行處理和顯示。具體如圖2所示。
     
    圖2  觸發過程
     
    示波器的觸發條件的一個很關鍵的因素是觸發電平,觸發電平大多數情況下是用一根直流電平作為基準,當信號的電壓超過該直流電平的時刻作為采樣波形的起始點。由于起始采樣的位置是有規律的,因此多次采樣的波形進行疊加后看上去還是一個穩定的波形。如圖3所示:
     
    圖3  穩定觸發的波形采樣
     
    示波器的觸發功能,一方面可以使波形穩定,波形不再左右搖晃;一方面可以縮短用戶調試的時間,只有滿足觸發條件的信號才會被捕獲、顯示。
     
    動態調節示波器的觸發電平,可以觀察波形穩定觸發的位置的動態變化,如下動態圖所示。

     
    二、觸發濾波
     
    在常用的設置中,一般設定了觸發類型、觸發電壓,波形就能穩定顯示了。但對于噪聲比較大的信號,會出現觸發不穩定、上下邊沿都能觸發的情況。這是因為信號毛刺的存在,干擾了觸發系統對觸發條件的判斷,造成誤觸發。這時候可以在【觸發設置】中,選擇【觸發耦合】操作。常有的耦合有如下:
     
    直流耦合:就是不作處理,允許直流交流信號進入觸發路徑;
     
    交流耦合:是高通濾波,截止頻率約7Hz;
     
    低頻抑制:是高通濾波,截止頻率約為50KHz;
     
    高頻抑制:是低通濾波,截止頻率約為50KHz。
     
    具體如圖4所示:
     
    圖4 各種濾波器性能
     
    觸發耦合其實就是一種對觸發信號的低通或高通濾波。因此可對噪聲大的信號加入“高頻抑制”耦合,過濾掉其中高頻部分,使得波形觸發穩定如圖5所示。
     
    圖5  CH1不開啟高頻抑制觸發不穩、CH2開啟高頻抑制
     
    三、觸發釋抑的作用
     
    在觸發設置中,觸發釋抑的功能一般會被人忽略。按照定義,釋抑是定義兩次觸發之間的最少時間間隔。
     
    當示波器觸發一次后,會進入觸發釋抑時間計數,在此時間內觸發功能會被抑制,即使信號滿足觸發條件,系統也不會標記為觸發點。釋抑的設置對偶發性多邊沿的信號捕獲極為好用,使得原來圖像不穩定的波形馬上清晰。若觸發釋抑時間設得不對,示波器將會把不同邊沿的信號作為觸發點重疊在一起,造成波形顯示異常,如圖6所示.釋抑時間的設置具體如圖7所示。
     
    圖6 釋抑時間設置不當造成波形顯示異常
     
     
    圖7 釋抑時間應該在Tmax與Tmin之間
     
    四、觸發靈敏度的作用
     
    觸發電平只是一根參考電壓,而實際的波形在邊沿處是存在抖動的,如圖8所示,圖中波形的干擾非常小,但是上升沿還是存在鋸齒狀,當噪聲很大時抖動會更劇烈。如果想穩定觸發波形的上升沿,則需要在觸發電平的上下范圍內使用遲滯比較,以過濾觸發電平附近的波形抖動和毛刺。這個遲滯范圍就是觸發靈敏度。
     
    圖8 觸發邊沿的抖動和毛刺
     
    觸發信號識別的敏感度如圖9所示,當在測量小信號時,需要較高的觸發靈敏度才能使信號穩定觸發,這是可將觸發靈敏度的值調小或為0即可;在波形噪聲較大時,需要適當的調節大觸發靈敏度,可以有效濾除有可能疊加在觸發信號上的噪聲,從而防止誤觸發,如圖10所示。
     
    圖9 遲滯比較器
     
    圖10 靈敏度高低對信號觸發的影響
     
    在使用ZDS2000/3000/4000系列示波器測量幅值較小的信號,由于示波器默認為0.3div,示波器在2mv/div~5mv/div檔位下,觸發靈敏度默認為1.0div,因為小信號下干擾較大,可以起到抗干擾的作用,而在10mv/div~10v/div檔位下,默認的觸發靈敏度為0.3div,所以在測量小信號使用小時基檔位時需要手動調節,將觸發靈敏度的值調低為0~0.3div之間。
     
    總結:
     
    觸發是目的性很強的操作,也就是說需知道信號異常,才會去設定相應的觸發條件。那如何能快速發現異常,這應該是設置合理觸發的前提。ZDS4000系列示波器基于512Mpts存儲深度,支持24種測量參數同屏顯示,結合模板觸發、異常搜索、標注及雙ZOOM等分析插件能夠快速定位到我們感興趣的波形,可以輕松地在綿綿不斷的數據流中查找出矮脈沖、毛刺、波形畸變等異常情況。而且ZDS4000除了13常規類型的觸發,還支持30種協議觸發與解碼,使得調試不再停留在“數脈沖”的階段,極大地提高工作的效率。
     
     
     
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