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數字示波器得力助手,90%的人竟然不知道?

2021年07月12日 18:08 ? 次閱讀

相對于模擬示波器來說,數字示波器有非常豐富的觸發功能,數字示波器正是憑借其得力助手——觸發功能,成為電路調試的有力工具。

觸發對于示波器的意義:

  • 捕獲感興趣的信號;
  • 確定波形的時間零點。

一、示波器觸發原理

如圖1所示信號經過探頭進入示波器后經衰減器放大器后會分成兩路,一路會經過ADC進行模數轉換,另一路會經過觸發時基。觸發時基模塊的作用是監控輸入的信號并判斷是否滿足觸發條件。觸發時基模塊可以控制示波器采集的開始、停止等關鍵動作。

圖1 示波器的觸發

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,這樣在屏幕上看到的波形就是不穩定的。圖2是觸發條件不滿足時示波器捕捉的正弦波中的幾段波形,每段波形的采集都是隨機的,所以在示波器上看到的波形是來回滾動不穩定的。

圖2 不穩定觸發

如下動態圖所示:

圖3 不穩定觸發動態圖

圖4是有穩定觸發時在示波器上看到的波形。此時由于每次觸發點都發生在信號經過觸發電平的位置,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。所以在屏幕上捕獲到的多個波形有相同的時間基準點,波形看起來就是穩定的。

圖4 穩定觸發

動態變化如下圖5所示:

圖5 穩定觸發動態圖

之前若是使用過模擬示波器的工程師知道,它的觸發機制是在觸發后進行的信號掃描、顯示,所以在屏幕上看觀察到的波形都是觸發點以后的。然而數字示波器的觸發機制是,若觸發條件不滿足,示波器并不會等待采集,它實際內部在全速向緩存中不斷的采集數據。如圖6所示,又因為示波器存儲深度有限,所以緩存很快會填滿并循環用新的數據覆蓋舊的數據。以此來持續到觸發事件的發生。所以在示波器的內部存儲中分為兩部分數據,一部分是觸發點前的數據(Pre-Trigger),另一部分是觸發點后的數據(Post-Trigger)。

圖6 觸發前后的數據

所以現在我們使用的數字示波器觀察到的波形是既可以看到觸發點前的數據,也可以看到觸發點后的數據,并可以設置觸發點來調整觸發前后波形的比例,這是數字示波器優點之一,如圖所示,這是數字示波器采樣邊沿觸發采集的一段波形。觸發點的時刻就是示波器上采集的這段波形的零點時間,觸發點之前的是負時刻時間點,觸發點之后的是正時刻時間點。

圖7 觸發前后的波形

二、示波器觸發類型

根據不同的應用場合,會使用不同的觸發條件設置期望捕獲的信號特征,因此ZDS5000/4000示波器中標配有非常豐富的觸發條件設置見圖8,可以適應不同的應用需求。不僅包含13種基礎觸發(持邊沿、脈寬、斜率、視頻、欠幅、超幅、碼型、第 N 邊沿、延遲、超時、建立保持、A-》Bn、交替觸發),還免費支持30余種協議觸發。

數字示波器存在比較大的死區時間,但是ZDS系列示波器標配40余種觸發條件,只要使用者能大概估計出可能要捕獲的信號特征,就可以根據信號特征設置相應的觸發條件進行捕獲,可大大提高工作效率。

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