本小節(jié)簡要描述模擬和數(shù)字示波器的基本的系統(tǒng)和調(diào)節(jié)控制,。模擬和數(shù)字示波器的一些控制并不相同,;也許您的示波器還有其他的控制,但并沒有在這里提及,。
示波器的前面板分為三個(gè)主要的區(qū)域,,標(biāo)注為垂直區(qū)、水平區(qū)和觸發(fā)區(qū),。由于模式和類型(模擬或數(shù)字)不同,,您的示波器也許還有其他的區(qū)域。參看圖22,,在閱讀本小節(jié)過程中,,看看您能否在圖中以及在自己的示波器中找到前面板的各區(qū)域位置。當(dāng)使用示波器時(shí),,為接納輸入信號(hào),,需要對(duì)以下配置進(jìn)行調(diào)整:
- 信號(hào)的衰減和放大值。通過控制伏特/格,可以把信號(hào)的幅度調(diào)整到期望測量范圍內(nèi),。
- 時(shí)基,。通過控制秒/ 格,可以顯示屏中每一水平刻度代表的時(shí)間量,。
- 示波器觸發(fā),。利用觸發(fā)電平,可以穩(wěn)定重復(fù)信號(hào),,或者觸發(fā)單一的事件,。
垂直系統(tǒng)和控制
波形垂直的位置和標(biāo)度由垂直控制部分調(diào)控。垂直控制還能設(shè)置耦合方式和其他的信號(hào)條件,,具體內(nèi)容在本節(jié)的后面部分有講解,。通用垂直控制包括:
-
端接設(shè)備
1M 歐
50 歐 -
耦合方式
DC 直流
AC 交流
GND 地線 -
帶寬限制
20 MHz
250 MHz
全帶寬 - 位置
- 偏移
- 轉(zhuǎn)置-開/關(guān)
-
標(biāo)度
1-2-5
可變 - 縮放
位置和每刻度電壓
垂直位置控制使您能按照需求準(zhǔn)確地上下移動(dòng)波形。調(diào)節(jié)每刻度電壓值(通常記為volts/div,,伏特/格),,那么顯示波形大小
會(huì)隨之改變。較好的通用示波器可以精確顯示信號(hào)電平范圍大概是從4微伏到40 伏特,。
伏特/ 格是一個(gè)標(biāo)度因數(shù),。假設(shè)分為八個(gè)主要的刻度格子,如果伏特/格設(shè)置為5伏特,,則八個(gè)垂直格中的每一個(gè)都表示5伏特,,那么從下到上整個(gè)屏幕可以顯示40伏特。如果設(shè)置的是0.5 伏特/格,,那么從下到上可以顯示4伏特,,依此類推。屏幕顯示的最大電壓是伏特/ 格乘上垂直刻度的數(shù)量,。注意探頭有1X 或10X,,它也影響標(biāo)度因數(shù)。如果示波器沒有把伏特/ 格除以衰減系數(shù),,那么您自己應(yīng)該留意,。
通常,伏特/格有可變的增益控制或精密增益控制,,使顯示的信號(hào)標(biāo)度在數(shù)個(gè)合適的刻度內(nèi),。利用這樣的控制方式,方便對(duì)上升時(shí)間等的測量,。
輸入耦合
耦合指的是一個(gè)電路與另外一個(gè)電路中的電信號(hào)的連接方式,。既然這樣,那么輸入耦合就指測試電路與示波器的連接,。耦合方式可以設(shè)置為DC,、AC或者地線,。DC耦合會(huì)顯示所有輸入信號(hào)。而AC 耦合去除信號(hào)中的直流成分,,結(jié)果是顯示的波形始終以零電壓為中心。圖23 圖解了兩者的不同之處,。當(dāng)整個(gè)信號(hào)(振蕩的電流+直接電流)大于伏特/ 格的設(shè)置時(shí),,AC 耦合非常適用。
地線
地線的設(shè)置不需要輸入信號(hào)與垂直系統(tǒng)相連,。觀察地線,,就可以知道屏幕中零電壓的位置。如果使用的是地線輸入耦合和自動(dòng)觸發(fā)模式,,那么屏幕中就有一條表示零電壓值的水平線,。測試信號(hào)電壓相對(duì)地的電平值的便捷方法為,把耦合從DC 轉(zhuǎn)換到地,,再重新轉(zhuǎn)換回DC,。
帶寬限制
大多數(shù)示波器中存在限制示波器帶寬的電路。限制帶寬后,,可以減少顯示波形中不時(shí)出現(xiàn)的噪聲,,顯示的波形會(huì)顯得更為清晰。請(qǐng)注意,,在消除噪聲的同時(shí),,帶寬限制同樣會(huì)減少或消除高頻信號(hào)成分。交替和斷續(xù)顯示模式模擬示波器顯示多個(gè)信道時(shí)采用交替(alternate)或斷續(xù)(chop)模式,。(許多數(shù)字示波器可以同時(shí)表示多個(gè)信道,,而不需要使用間隔和交替模式。)
交替模式輪流繪制每一通道:示波器首先完成通道1 的掃描,,馬上對(duì)通道2 進(jìn)行掃描,,接著又掃描通道1,如此循環(huán),。這一模式適用于中速到高速的信號(hào),,此時(shí)秒/ 格標(biāo)度設(shè)置在0.5ms,甚至更快,。斷續(xù)模式是示波器前后變換著描繪信號(hào)中的一小段,。變換的速度相當(dāng)快,人眼難以注意到,,波形看上去也是一個(gè)整體,。典型地,捕獲的掃描速度為1ms或者更低的慢速信號(hào),,可以采用這一模式,。圖24圖解出兩者的不同之處。有時(shí)為了得到最好的顯示效果,需要在兩種模式中作出選擇,。
水平系統(tǒng)和控制
示波器的水平系統(tǒng)與輸入信號(hào)有更多的直接聯(lián)系,,采樣速率和記錄長度等需要在此設(shè)定。水平控制用來表示波形水平方向的位置和標(biāo)度,。通用的水平控制包括:
- 主時(shí)基
- 延遲時(shí)基
-
XY 模式
標(biāo)度
1-2-5 - 可變
- 波形蹤跡區(qū)分
- 記錄長度
- 分辨率
- 采樣速率
- 觸發(fā)位置
- 縮放
捕獲控制
對(duì)數(shù)字示波器,,用戶可以控制捕獲系統(tǒng)如何處理信號(hào)。在閱讀下面的說明時(shí),,請(qǐng)察看您自己的示波器的捕獲選項(xiàng),。圖25 給出的是一個(gè)捕獲菜單的例子。
捕獲模式
捕獲模式控制如何從采樣點(diǎn)中產(chǎn)生出波形點(diǎn),。采樣點(diǎn)是直接從模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中得到的數(shù)字值,。采樣間隔指的是相鄰采樣點(diǎn)的時(shí)間。波形點(diǎn)指的是存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的數(shù)字值,,它將重構(gòu)顯示波形,。相鄰波形點(diǎn)之間的時(shí)間差用波形間隔表示。
采樣間隔和波形間隔可以一致,,也可以不一樣,。由此產(chǎn)生出幾種不同的實(shí)際捕獲模式,其中一個(gè)波形點(diǎn)可以由數(shù)個(gè)捕獲的采樣點(diǎn)序列構(gòu)成,,另外有一種捕獲模式,,波形點(diǎn)是由若干捕獲產(chǎn)生的采樣點(diǎn)共同構(gòu)成。隨后將介紹最常用的捕獲模式,。
捕獲模式的類型
采樣模式:這是最簡單的捕獲模式,。每一個(gè)波形間隔,示波器存儲(chǔ)一個(gè)采樣點(diǎn)的值,,并做為波形的一個(gè)點(diǎn),。峰值檢測模式:示波器將波形間隔內(nèi)采樣出來的采樣點(diǎn),選取其中的最小值和最大值,,并把這些樣值當(dāng)作兩個(gè)相關(guān)的波形點(diǎn),。采用峰值檢測模式的示波器以非常高的采樣速率運(yùn)行ADC,即便設(shè)置的時(shí)基非常慢也是如此(慢時(shí)基等效為長的波形間隔),。采樣模式不能捕獲發(fā)生在波形點(diǎn)之間的快速變化的信號(hào)(參看圖26),,而峰值檢測模式可以捕獲到。利用峰值檢測,,非常有效地能觀察到偶爾發(fā)生的窄脈沖(如圖27 所示),。
高分辨率 (Hi Res) 模式:與峰值檢測一樣,當(dāng)ADC采樣快于時(shí)基的設(shè)置要求時(shí),,高分辨率模式是獲取更多信息的一種方法,。對(duì)于這種模式,,在一個(gè)波形點(diǎn)時(shí)間間隔內(nèi),采多個(gè)樣值,,然后算出平均值,,得到一個(gè)波形點(diǎn)。噪聲會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響,,而低速信號(hào)的分辨率會(huì)提高,。
包絡(luò)模式:包絡(luò)模式與峰值檢測模式類似。但是包絡(luò)模式是由多次捕獲得到的多個(gè)波形的最小和最大波形點(diǎn),,重新組合為新波形,,表示波形隨時(shí)間變化的最小/最大量,。常常利用峰值檢測模式來捕獲記錄,,組合為包絡(luò)波形。
平均值模式:對(duì)于平均值模式,,在每一個(gè)波形間隔,,示波器存儲(chǔ)一個(gè)采樣點(diǎn),這一點(diǎn)與采樣模式一致,。隨后處理方式則不同,,該模式算出連續(xù)捕獲得到的波形點(diǎn)的平均值,然后產(chǎn)生最后的顯示波形,。平均值模式在減少噪聲的同時(shí)并沒有損失帶寬,,但它處理對(duì)象是重復(fù)的信號(hào)。
捕獲系統(tǒng)的啟動(dòng)和終止
數(shù)字示波器的最大優(yōu)點(diǎn)之一是它們能夠存儲(chǔ)波形,,隨后再作觀察,。為此目的,前面板中通常都會(huì)有一個(gè)或多個(gè)按鈕,,用來啟動(dòng)和終止捕獲系統(tǒng),,然后從容地分析波形。另外,,您也許需要在一個(gè)捕獲過程完成之后,,或者在某設(shè)定的記錄已經(jīng)變?yōu)槟撤N包絡(luò)或均值波形之后,讓示波器自動(dòng)停止捕獲,。這個(gè)特性稱為單次掃描或單次捕獲,,通常在使用其他捕獲控制或者使用觸發(fā)控制時(shí),可以控制該特性,。
采樣
采樣是為方便存儲(chǔ),、處理和/或顯示,把部分輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樵S多離散電信號(hào)的過程,。信號(hào)在某一時(shí)刻采樣,,每一個(gè)采樣點(diǎn)的幅度與輸入信號(hào)在那一時(shí)刻的幅度值相同,。
采樣與抓拍類似。每一個(gè)瞬間圖象代表波形上某一時(shí)刻的特定點(diǎn),。這些瞬象按照時(shí)間順序排列起來,,就能夠重構(gòu)輸入信號(hào)。對(duì)數(shù)字示波器而言,,一組采樣點(diǎn)在顯示屏上重構(gòu)波形,,垂直軸代表測量幅度,而水平軸表示時(shí)間,,請(qǐng)參看圖28,。
圖28 中,輸入波形在屏幕上呈現(xiàn)一串點(diǎn),。如果點(diǎn)距離很遠(yuǎn),,那么很難分辨出波形,解決方法是采用插值法連接各點(diǎn),。插值法利用直線或矢量連接各點(diǎn),。許多插值算法都可以精確顯示連續(xù)的輸入信號(hào)。采樣控制有些數(shù)字示波器可以選擇采樣的方式:實(shí)時(shí)采樣或者等效時(shí)間采樣,。在示波器的捕獲控制部分可以選擇捕獲信號(hào)的采樣方式,。請(qǐng)注意,對(duì)于慢速的捕獲信號(hào),,選擇結(jié)果是沒有差別的,;只有當(dāng)ADC采樣速度不夠快速,不能在一遍之內(nèi)把波形點(diǎn)填充到記錄中時(shí),,作出選擇才是有意義的,。
采樣方式
盡管有許多不同的采樣技術(shù)的實(shí)現(xiàn),現(xiàn)在的數(shù)字示波器采用兩種基本的采樣方式:實(shí)時(shí)采樣和等效時(shí)間采樣,。等效時(shí)間采樣可以進(jìn)一步分為兩種子類:隨機(jī)和順序,。每一種方式都根據(jù)測量對(duì)象的不同有各自獨(dú)特的優(yōu)勢。
實(shí)時(shí)采樣
對(duì)于頻率范圍在示波器最大采樣速率一半以下的信號(hào),,實(shí)時(shí)采樣是理想的方式,。此時(shí),通過一次“掃描”波形,,示波器就能獲得足夠多的點(diǎn)重構(gòu)精確的圖象,,如圖29 所示。為數(shù)字示波器采集快速,、單脈沖和瞬態(tài)信號(hào),,實(shí)時(shí)采樣是唯一的方式。
為了精確數(shù)字化高頻瞬態(tài)事件,,必需要有足夠的采樣速率,,數(shù)字示波器的實(shí)時(shí)采樣才能很好的完成這樣的任務(wù),。如圖30 所示。這些事件只發(fā)生一次,,必須在發(fā)生的同一時(shí)間幀內(nèi)對(duì)其采樣,。如果采樣速率不夠快,高頻成分可能會(huì)“混疊”為低頻信號(hào),,引起顯示混疊,。另外,一旦波形經(jīng)實(shí)時(shí)采樣數(shù)字化,,必需的高速存儲(chǔ)器也帶來更多的復(fù)雜性,。為精確體現(xiàn)高頻成分,涉及采樣率和記錄長度的概念,,如果需要詳細(xì)了解,,請(qǐng)參看性能術(shù)語和應(yīng)用部分的采樣速率和記錄長度一節(jié)。
利用插值法的實(shí)時(shí)采樣,。數(shù)字示波器獲取被顯示波形的離散樣值,。但是,,如果信號(hào)只是由各點(diǎn)表示,,則很難觀察,特別是信號(hào)的高頻部分,,獲取的點(diǎn)很少,,更增加了觀察的難度。為增加信號(hào)的可視性,,數(shù)字示波器一般都使用插值法顯示模式,。
簡單地說,插值法“連接各采樣點(diǎn)”,,即使信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)僅采樣幾次,,也能有精確的顯示。對(duì)于利用插值法的實(shí)時(shí)采樣,,示波器在單程內(nèi)只收集很少量的采樣點(diǎn),,在間隙處利用插值法進(jìn)行填充。插值法是利用一些點(diǎn)推算出整個(gè)波形樣子的處理方法,。
線性插值法在相鄰樣點(diǎn)處直接連接上直線,。這種方法局限于重建直邊緣的信號(hào),比如方波,。參看圖31,。參照?qǐng)D31,sin x/x 插值法利用曲線來連接樣點(diǎn),,通用性更強(qiáng),。Sin x/x插值法利用數(shù)學(xué)處理,,在實(shí)際樣點(diǎn)間隔中運(yùn)算出結(jié)果。這種插值法彎曲信號(hào)波形,,使之產(chǎn)生比純方波和脈沖更為現(xiàn)實(shí)的普通形狀,。當(dāng)采樣速率是系統(tǒng)帶寬的3 到5 倍時(shí),sin x/x 插值法是建議的插值法,。
等效時(shí)間采樣
在測量高頻信號(hào)時(shí),,示波器可能不能在一次掃描中收集足夠的樣值。如圖32 所示,,當(dāng)信號(hào)頻率超過示波器采樣頻率的一半時(shí),,等效時(shí)間采樣可以精確捕獲這些信號(hào)。等效時(shí)間數(shù)字化器(采樣器)利用的原理是,,大多數(shù)自然產(chǎn)生和人為構(gòu)造的對(duì)象都具有重復(fù)性,。為構(gòu)建重復(fù)信號(hào)的圖象,在每一個(gè)重復(fù)期內(nèi),,等效時(shí)間只采樣采集少量的信息,。象一串燈一盞一盞依次點(diǎn)亮那樣,波形逐漸累積而成,。利用這樣的方式,,即使信號(hào)的頻率成分遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于示波器的采樣速率,也能形成精確地采樣,。
有兩種等效時(shí)間采樣的方法:隨機(jī)和連續(xù),。每一種都有其優(yōu)勢。隨機(jī)等效時(shí)間采樣允許輸入信號(hào)的顯示先于觸發(fā)點(diǎn),,而不需要使用延遲線,。連續(xù)等效時(shí)間采樣提供更大的時(shí)間分辨率和精度。兩者都要求輸入信號(hào)具有重復(fù)性,。
隨機(jī)等效時(shí)間采樣,。隨機(jī)等效時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(采樣器)采用內(nèi)部的時(shí)鐘,它與輸入信號(hào)和信號(hào)觸發(fā)器的時(shí)鐘不同步,,如圖33 所示,。樣值連續(xù)不斷地獲得,而且獨(dú)立于觸發(fā)位置,,顯示時(shí)則由樣值和觸發(fā)器的時(shí)間差決定,。盡管采樣在時(shí)間上是連續(xù)的,但是相對(duì)于觸發(fā)器則是隨機(jī)的,,由此產(chǎn)生了“隨機(jī)”等效時(shí)間采樣的說法,。當(dāng)在示波器屏幕上顯示的時(shí)候,采樣點(diǎn)沿著波形隨機(jī)地出現(xiàn),。
捕獲和顯示樣值優(yōu)先于觸發(fā)點(diǎn)的性能是這種采樣技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)勢,,這樣,,不再需要外部的預(yù)觸發(fā)信號(hào)或延遲線。取決于采樣速率和延遲時(shí)間窗,,隨機(jī)采樣可以在一次觸發(fā)事件中捕獲多個(gè)樣值,。然而,對(duì)于更快的掃描速度,,捕獲窗口很狹窄,,數(shù)字轉(zhuǎn)換器不能在每一次觸發(fā)時(shí)采到樣值。對(duì)于這些具有更快交換速度的地方,,往往需要進(jìn)行相當(dāng)精確的定時(shí)測量,,而連續(xù)等效時(shí)間采樣可以利用額外的時(shí)間分解方法,顯得非常有利,。
連續(xù)等效時(shí)間采樣,。連續(xù)等效時(shí)間采樣在每一個(gè)觸發(fā)捕獲一個(gè)樣值,而不依賴于時(shí)間/ 格(time/div)的設(shè)置和掃描速度,,如圖34 所示,。每發(fā)現(xiàn)一個(gè)觸發(fā),經(jīng)過一段雖然非常短卻明確的延遲,,就獲得樣值,。當(dāng)發(fā)生下一次觸發(fā)時(shí),延遲增加一段小的時(shí)間增量(delta t),,數(shù)字轉(zhuǎn)換器則又采下一個(gè)樣值,。該過程重復(fù)多次,,“delta t”不斷增加到前一個(gè)捕獲量中,,直到時(shí)間窗口填滿。當(dāng)需要顯示到示波器屏幕中的時(shí)候,,樣點(diǎn)從左到右沿著波形順序出現(xiàn),。
從技術(shù)的角度,產(chǎn)生一個(gè)非常短非常精確的“delta t”,,與準(zhǔn)確測量與采樣觸發(fā)點(diǎn)相關(guān)的垂直和水平位置相比,,前者要容易的多。精確的測量延遲使連續(xù)采樣器很難控制時(shí)間間隔分辨能力,。既然如此,,如果采用連續(xù)采樣,一旦發(fā)現(xiàn)觸發(fā)電平,,就對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣,,如果沒有模擬延遲線,觸發(fā)點(diǎn)不可能得到顯示,,但是延遲線的存在會(huì)減少儀器的帶寬,。如果提供外部的預(yù)觸發(fā)器,,那么帶寬就不會(huì)收到影響。
位置和秒/格
水平位置控制使波形在屏幕上左右準(zhǔn)確移動(dòng),。秒/格設(shè)置(通常記為sec/div,,秒/ 格)可以使您選擇波形描繪到屏幕上的速率(也被稱為時(shí)基設(shè)置和掃描速度)。該設(shè)置是一個(gè)標(biāo)度因數(shù),。如果設(shè)置為1ms,,則表示水平方向每刻度表示1ms,而整個(gè)屏幕寬度代表10ms,,或者10 格,。改變sec/div 設(shè)置,可以看到輸入信號(hào)的時(shí)間間隔作增長和縮短的變化,。
垂直方向的標(biāo)度是伏特/ 格,,水平方向的標(biāo)度是秒/ 格。水平方向改變定時(shí)關(guān)系,。在各種離散設(shè)定中,,可以調(diào)節(jié)水平的時(shí)間標(biāo)度。
時(shí)基選擇
示波器有時(shí)間基準(zhǔn),,通常指的是主時(shí)基,。許多示波器還有一種延遲時(shí)基,即基于一種掃描的時(shí)間,,該掃描是在基于主時(shí)基的掃描之后經(jīng)過預(yù)先確定的時(shí)間啟動(dòng)的(或經(jīng)過觸發(fā)而啟動(dòng)),。使用延遲時(shí)基掃描,可以更清晰地觀察實(shí)例,,或者是觀察到在主時(shí)基掃描中不能單獨(dú)看到的情況,。
為了實(shí)現(xiàn)延遲時(shí)基,需要對(duì)時(shí)間延遲設(shè)置,,還可能要使用延遲觸發(fā)模式,,以及其他沒有在本讀本中涉及的設(shè)置。參照示波器同時(shí)提供的手冊(cè),,可以了解到如何使用這些特性的信息,。
縮放
示波器可能有一種專門的水平放大設(shè)置,通過它,,可以在屏幕上放大波形的一部分,。數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO)在存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)部分有對(duì)縮放的操作。
XY 模式
大多數(shù)模擬示波器有XY模式來顯示輸入信號(hào),,而普通的水平軸是時(shí)間基線,。這種操作模式揭示了相移測量技術(shù)的這種全新領(lǐng)域,相移在測量技術(shù)一節(jié)中有詳細(xì)講解。
Z 軸
數(shù)字熒光示波器(DPO)具有高的顯示采樣密度,,以及天生具有采集亮度信息的能力,。通過亮度軸(Z 軸),DPO能提供第三個(gè)方向,,與模擬示波器那樣的實(shí)時(shí)顯示很相似,。觀察DPO的軌跡,可以看到亮度域,,即信號(hào)經(jīng)常發(fā)生的地方,。從這樣的顯示中,很容易區(qū)別基本信號(hào)形狀和那些偶爾發(fā)生的瞬態(tài)信號(hào),,因?yàn)榛拘盘?hào)顯示出來的更亮,。Z軸的一個(gè)應(yīng)用是,把特殊的時(shí)間信號(hào)分別置入Z軸的輸入端,,可以在波形中形成高亮顯示的表示時(shí)間間隔的“標(biāo)記”點(diǎn),。
XYZ 模式
有一些DPO 使用Z 輸入,建立XY 顯示的亮度級(jí),。既然如此,,可以把DPO 采樣到的瞬時(shí)數(shù)據(jù)值放到Z 的輸入端,這樣可以限定波形的特定部分,。一旦限定采樣后,,這些樣值又可以存儲(chǔ)下來,結(jié)果是有亮度等級(jí)的XYZ 顯示,。XYZ 模式可以顯示極點(diǎn),,這在測試無線通信設(shè)備特別適用(例如,星座圖),。
觸發(fā)系統(tǒng)和控制
示波器的觸發(fā)功能可以在信號(hào)的正確點(diǎn)處同步水平掃描,,這對(duì)表現(xiàn)清晰的信號(hào)特性非常重要。觸發(fā)控制可以穩(wěn)定重復(fù)波形,,采集單脈沖波形,。觸發(fā)器使重復(fù)波形能夠在示波器屏幕上穩(wěn)定顯示,實(shí)現(xiàn)方法是不斷地顯示輸入信號(hào)的相同部分,。可以想象,,如果每一次掃描的起始都從信號(hào)的不同位置開始,,那么屏幕上的圖象會(huì)很混亂,如圖35 所示,。
模擬和數(shù)字示波器都有邊緣觸發(fā)的方式,,邊緣觸發(fā)是最基本和常見的類型。模擬和數(shù)字示波器都提供觸發(fā)門限,除此之外,,許多數(shù)字示波器提供許多特定的觸發(fā)設(shè)置,,而這些設(shè)置是模擬設(shè)備所不具備的。這些觸發(fā)器可以響應(yīng)輸入信號(hào)的不同條件,,這樣會(huì)使檢測簡化,。例如,如果一個(gè)脈沖比實(shí)際應(yīng)該達(dá)到的寬度要窄,。若是只使用電壓門限的觸發(fā)器,,不可能檢測到這樣的脈沖。高級(jí)觸發(fā)控制使您可以單獨(dú)關(guān)注感興趣的地方,,這樣可以使示波器采樣速率和記錄長度得到優(yōu)化,。有一些示波器提供更高級(jí)的可選控制。您可以定義由脈沖幅度觸發(fā)(比如矮脈沖),,由時(shí)間限定(脈沖寬度,、毛刺、信號(hào)壓擺速率,、建立/ 保持時(shí)間違規(guī)和超時(shí)),,以及由邏輯狀態(tài)或碼型(邏輯觸發(fā)方式)。為檢查通信信號(hào),,有一些示波器專門設(shè)計(jì)出可供選擇的觸發(fā)控制方式,。有些示波器也提供簡化的用戶界面,提供適用于各種測試的觸發(fā)參數(shù)的快速配置,,充分提高您的生產(chǎn)率,。
壓擺率觸發(fā)。如果高頻信號(hào)的響應(yīng)速率比期望或需要的快,,則發(fā)出易出故障的能量,。響應(yīng)速率觸發(fā)優(yōu)于傳統(tǒng)的邊緣觸發(fā),這是因?yàn)樵黾恿藭r(shí)間元素,,以及允許您選擇觸發(fā)邊緣的快慢,。 矮脈沖觸發(fā)。利用短脈沖觸發(fā),,可以采集和檢查通過一個(gè)邏輯門限,,但不能同時(shí)通過二個(gè)的脈沖。 毛刺觸發(fā),。當(dāng)數(shù)字脈沖比用戶定義的時(shí)間限制短或長的時(shí)候,,可以利用毛刺脈沖觸發(fā)方式識(shí)別出來。即使毛刺脈沖很少,,這種觸發(fā)控制能使您檢查出產(chǎn)生的原因,,以及它們對(duì)其他信號(hào)的影響,。 邏輯觸發(fā)。如果輸入通道的邏輯組合滿足觸發(fā)條件時(shí),,產(chǎn)生觸發(fā),,則為邏輯觸發(fā),這特別適用于驗(yàn)證數(shù)字邏輯的操作,。 脈沖寬度觸發(fā),。利用脈沖寬度觸發(fā),您可以長時(shí)間監(jiān)視信號(hào),,當(dāng)脈沖的持續(xù)時(shí)間(脈沖寬度)第一次超過允許范圍時(shí),,引起觸發(fā)。 建立和保持觸發(fā),。只有建立和保持觸發(fā)才能捕獲到建立和保持時(shí)間內(nèi)的違例情況,,使用其他模式必然會(huì)忽略掉此情況。當(dāng)同步的數(shù)據(jù)信號(hào)未能滿足建立和保持規(guī)格時(shí),,采用觸發(fā)模式可輕松地采集到特定的信號(hào)質(zhì)量和定時(shí)細(xì)節(jié),。 超時(shí)觸發(fā)。利用超時(shí)觸發(fā),,基于特定時(shí)滯設(shè)置觸發(fā),,可以不必等到觸發(fā)脈沖結(jié)束就可以產(chǎn)生觸發(fā)事件。 通信觸發(fā),。在一些示波器中可選,。這樣的觸發(fā)適合捕獲信號(hào)交替反(Alternate-Mark Inversion, AMI)、傳號(hào)碼元反轉(zhuǎn)(Code-Mark Inversion, CMI)和不歸零碼(Non-Return to Zero, NRZ)的大范圍變化情況,。
觸發(fā)位置
只有數(shù)字示波器才有水平觸發(fā)位置控制,。觸發(fā)位置控制也許就在您的示波器的水平控制部分。它實(shí)際上代表的是波形記錄中觸發(fā)的水平位置,。變更水平觸發(fā)位置,,可以允許您采集觸發(fā)事件以前的信號(hào),稱為預(yù)觸發(fā)視圖(pre-trigger viewing),。這樣,,可以確定觸發(fā)點(diǎn)前面部分和后面部分所包含的可視信號(hào)的長度。
數(shù)字示波器能夠處理預(yù)觸發(fā)視圖的原因是,,不管是否接收到觸發(fā),,它們一直都在處理著輸入信號(hào)。穩(wěn)定的數(shù)據(jù)流流過示波器,;觸發(fā)器很少告訴示波器把當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中,。相比之下,在接收到觸發(fā)以后,,模擬示波器只是顯示信號(hào),即記錄到CRT 上。這樣,,模擬示波器不能提供預(yù)觸發(fā)視圖的功能,。只不過在垂直系統(tǒng)中,由延遲線提供了小量的預(yù)觸發(fā),。預(yù)觸發(fā)視圖是一個(gè)有價(jià)值的處理故障的工具,。如果有故障間歇地發(fā)生,那么可以利用觸發(fā)來解決這樣的問題,,記錄故障發(fā)生前的事件,,很有可能就能找到原因。
觸發(fā)電平和斜率
觸發(fā)電平和斜率控制定義基本的觸發(fā)點(diǎn),,決定波形如何顯示,,如圖36所示。
觸發(fā)電路擔(dān)當(dāng)比較器的工作,。您選擇比較器一個(gè)輸入口的斜率和電平,。當(dāng)進(jìn)入比較器的另外一個(gè)輸入口的觸發(fā)信號(hào)與設(shè)定值相匹配的時(shí)候,示波器產(chǎn)生觸發(fā),。
- 斜率控制決定觸發(fā)點(diǎn)是位于信號(hào)的上升沿還是下降沿,。上升沿具有正斜率,而下降沿是負(fù)斜率,。
- 電平控制決定觸發(fā)點(diǎn)在邊緣的何處發(fā)生,。
大多數(shù)情況,示波器設(shè)置在由被顯示信號(hào)的通道觸發(fā),。一些示波器提供觸發(fā)輸出信號(hào),,可以成為其他儀器的觸發(fā)信號(hào)。
示波器可以使用交替的觸發(fā)源,,而不一定是被顯示信號(hào),。您應(yīng)該小心謹(jǐn)慎,例如,,避免無意之中以通道1 作觸發(fā),,而實(shí)際又是顯示的通道2的波形。
觸發(fā)模式
觸發(fā)模式?jīng)Q定示波器是否按照信號(hào)的條件描繪波形,。通用觸發(fā)模式包括正常和自動(dòng),。
對(duì)于正常模式,只有當(dāng)輸入信號(hào)滿足設(shè)置的觸發(fā)點(diǎn)時(shí),,才進(jìn)行掃描,;否則(對(duì)模擬示波器而言)屏幕呈黑色或者(對(duì)數(shù)字示波器而言)凍結(jié)在上一次捕獲的波形圖上。由于可能不會(huì)首先看到信號(hào),,如果電平控制的調(diào)整不正確時(shí),,正常模式可能會(huì)迷失方向,。
即使沒有觸發(fā),自動(dòng)模式也能引起示波器的掃描,。如果沒有信號(hào)輸入,,示波器中的定時(shí)器觸發(fā)掃描。這使得即使信號(hào)并不引起觸發(fā),,顯示也總不會(huì)消失,。
實(shí)踐中,您可能會(huì)同時(shí)使用兩種模式:采用普通模式,,因?yàn)榧幢阌|發(fā)以很慢的速率發(fā)生,,它也讓您可以觀察所感興趣的內(nèi)容;而采用自動(dòng)模式,,因?yàn)閹缀醪恍枰髡{(diào)整,。
許多示波器也包含了其他的特殊模式,適用于單個(gè)掃描,、視頻信號(hào)的觸發(fā),,或者自動(dòng)配置觸發(fā)電平。
觸發(fā)耦合
就象在垂直系統(tǒng)中選擇AC或DC那樣,,可以為觸發(fā)信號(hào)選擇各種耦合方式,。
除AC和DC耦合之外,您的示波器也許還有高頻抑制,、低頻抑制和噪聲抑制的觸發(fā)耦合方式,。這些特殊的設(shè)置對(duì)消除觸發(fā)噪聲很有用處,噪聲的消除可以避免錯(cuò)誤的觸發(fā),。
觸發(fā)釋抑
有時(shí),,為了使示波器能在信號(hào)的正確部分觸發(fā)并不容易。許多示波器采用專門特性,,簡化了任務(wù),。
觸發(fā)器釋抑時(shí)間是發(fā)生正確觸發(fā)后的一段時(shí)間,在這段時(shí)間內(nèi),,示波器不能觸發(fā),。當(dāng)觸發(fā)源是復(fù)雜波形的時(shí)候,該特性能發(fā)揮作用,,其結(jié)果是,,只有在適當(dāng)?shù)挠|發(fā)點(diǎn)示波器才能觸發(fā)。圖37 圖解出如何使用觸發(fā)釋抑特性來創(chuàng)建出有用的顯示,。
顯示系統(tǒng)和控制
示波器的前面板包括的內(nèi)容有顯示屏,、旋鈕、按鈕,、開關(guān),,以及用來控制信號(hào)捕獲和顯示的指示器,。本節(jié)的前面已經(jīng)提及,前面板控制通常分為垂直,、水平和觸發(fā)幾個(gè)區(qū)域,。前面板還包括輸入連接器,。來看一看示波器顯示屏,。請(qǐng)注意屏幕中的柵格記號(hào),這些記號(hào)形成格子線,。垂直和水平線構(gòu)成主刻度格,。格子線通常布置為8×10的區(qū)塊。示波器控制的標(biāo)號(hào)(例如伏特/ 格和秒/ 格)通常參照的是主刻度,。中央的水平線和垂直線上標(biāo)注的標(biāo)號(hào)稱為小刻度,,如圖38 所示。許多示波器的屏幕顯示的是每一個(gè)垂直刻度表示多少伏特的電壓,,以及每一個(gè)水平刻度表示多少秒的時(shí)間,。
模擬示波器和數(shù)字示波器的顯示系統(tǒng)很不相同。通用的控制如下:
- 亮亮度控制調(diào)整波形的亮度,。當(dāng)增加模擬示波器的掃描速度的時(shí)候,,需要增加亮度級(jí)。
- 聚焦控制用來調(diào)整波形的銳度,,軌跡旋轉(zhuǎn)控制把波形定位到屏幕的水平軸上,。受地球磁場的影響,示波器在不同地方有不同的準(zhǔn)線,?;诠鈻藕突贚CD的顯示屏的數(shù)字示波器也許不需要這些控制,因?yàn)閷?duì)于這些顯示屏,,整個(gè)顯示情況是預(yù)先確定的,,這與個(gè)人計(jì)算機(jī)的顯示一致。與此相對(duì),,模擬示波器采用的是直接的光束或者矢量的顯示,。
- 許多DSO 和DPO 有調(diào)色板,可以選擇軌跡顏色以及不同亮度級(jí)的顏色,。
- 顯示部分的其他控制包括調(diào)整柵格燈的亮度,、任何屏幕信息的開關(guān)(比如菜單)。
其他示波器控制
也許您的示波器有相加波形的操作,,形成新的波形顯示,。模擬示波器組合信號(hào),而數(shù)字示波器通過數(shù)學(xué)運(yùn)算創(chuàng)建新的波形,。波形相減是另外一種數(shù)學(xué)操作,。模擬示波器實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算采用的方法是把一個(gè)通道的信號(hào)反轉(zhuǎn),,然后再采用加法操作。數(shù)字示波器一般也能完成減法操作,。圖39 圖解的是通過組合兩個(gè)不同信號(hào)而創(chuàng)建出第三個(gè)波形,。數(shù)字示波器利用內(nèi)部處理器,提供許多高級(jí)數(shù)學(xué)操作:相乘,、相除,、積分、快速傅立葉變換,,等等,。