“觸發(fā)”絕對(duì)稱(chēng)得上數(shù)字示波器靈魂級(jí)的概念,，如果沒(méi)有合適的觸發(fā)條件，波形觀測(cè)也無(wú)從談起,。雖然很多工程師熟悉觸發(fā)功能,，但只知其表不知其里。如何深入理解觸發(fā)呢,？這篇ZDS示波器研發(fā)筆記在這里分享給大家,。
示波器在使用時(shí)首先要得到穩(wěn)定觸發(fā)的波形,，這樣才能保證后續(xù)的測(cè)量、解碼等高級(jí)功能的可靠性?，F(xiàn)在數(shù)字示波器的觸發(fā)功能越來(lái)越強(qiáng)大,，從常規(guī)觸發(fā)，到協(xié)議觸發(fā),，再到模板觸發(fā),，越來(lái)越強(qiáng)大。但在基本的觸發(fā)設(shè)置中,，有些小細(xì)節(jié)的作用不可忽視,，靈活掌握后，對(duì)使用示波器亦大有裨益,。下文就對(duì)觸發(fā)功能,、設(shè)置中的觸發(fā)濾波、觸發(fā)靈敏度,、釋抑時(shí)間進(jìn)行分析交流,。
一、示波器觸發(fā)的原理
示波器的觸發(fā)系統(tǒng)與采樣系統(tǒng),，是示波器的重要組成部分,。采樣系統(tǒng)負(fù)責(zé)將模擬信號(hào)數(shù)字化，但信號(hào)是源源不斷過(guò)來(lái)的,，該取哪部分顯示在示波器的界面上呢,？
如果示波器沒(méi)有觸發(fā)系統(tǒng),，采用每隔一段時(shí)間或隨機(jī)某個(gè)時(shí)間將采樣的波形進(jìn)行疊加,，由于采樣位置的不確定性和無(wú)規(guī)律，就會(huì)出現(xiàn)圖1中非?；靵y的波形顯示,，在屏幕上看起來(lái)就像來(lái)回滾動(dòng)的波形。
圖1沒(méi)有觸發(fā)系統(tǒng)的波形采樣
這個(gè)混亂的現(xiàn)象,，和示波器上觸發(fā)不穩(wěn)定的現(xiàn)象一致,。如下動(dòng)態(tài)圖所示：
這就要靠觸發(fā)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。觸發(fā)的原理是一直監(jiān)控信號(hào)流,，若發(fā)現(xiàn)信號(hào)滿足設(shè)定的觸發(fā)條件,，觸發(fā)器記錄滿足條件的信號(hào)，啟動(dòng)采樣,；待數(shù)據(jù)采集完畢后,，由控制器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和顯示。具體如圖2所示,。
圖2 觸發(fā)過(guò)程
示波器的觸發(fā)條件的一個(gè)很關(guān)鍵的因素是觸發(fā)電平,，觸發(fā)電平大多數(shù)情況下是用一根直流電平作為基準(zhǔn),，當(dāng)信號(hào)的電壓超過(guò)該直流電平的時(shí)刻作為采樣波形的起始點(diǎn)。由于起始采樣的位置是有規(guī)律的,，因此多次采樣的波形進(jìn)行疊加后看上去還是一個(gè)穩(wěn)定的波形,。如圖3所示：
圖3 穩(wěn)定觸發(fā)的波形采樣
示波器的觸發(fā)功能，一方面可以使波形穩(wěn)定,，波形不再左右搖晃,；一方面可以縮短用戶調(diào)試的時(shí)間，只有滿足觸發(fā)條件的信號(hào)才會(huì)被捕獲,、顯示,。
動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)示波器的觸發(fā)電平，可以觀察波形穩(wěn)定觸發(fā)的位置的動(dòng)態(tài)變化,，如下動(dòng)態(tài)圖所示,。
二、觸發(fā)濾波
在常用的設(shè)置中,，一般設(shè)定了觸發(fā)類(lèi)型,、觸發(fā)電壓，波形就能穩(wěn)定顯示了,。但對(duì)于噪聲比較大的信號(hào),，會(huì)出現(xiàn)觸發(fā)不穩(wěn)定、上下邊沿都能觸發(fā)的情況,。這是因?yàn)樾盘?hào)毛刺的存在,，干擾了觸發(fā)系統(tǒng)對(duì)觸發(fā)條件的判斷，造成誤觸發(fā),。這時(shí)候可以在【觸發(fā)設(shè)置】中,，選擇【觸發(fā)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(hào)進(jìn)入觸發(fā)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(fā)耦合其實(shí)就是一種對(duì)觸發(fā)信號(hào)的低通或高通濾波。因此可對(duì)噪聲大的信號(hào)加入“高頻抑制”耦合,，過(guò)濾掉其中高頻部分,，使得波形觸發(fā)穩(wěn)定如圖5所示。
圖5 CH1不開(kāi)啟高頻抑制觸發(fā)不穩(wěn)、CH2開(kāi)啟高頻抑制
三,、觸發(fā)釋抑的作用
在觸發(fā)設(shè)置中,，觸發(fā)釋抑的功能一般會(huì)被人忽略。按照定義,，釋抑是定義兩次觸發(fā)之間的最少時(shí)間間隔,。
當(dāng)示波器觸發(fā)一次后，會(huì)進(jìn)入觸發(fā)釋抑時(shí)間計(jì)數(shù),，在此時(shí)間內(nèi)觸發(fā)功能會(huì)被抑制,，即使信號(hào)滿足觸發(fā)條件，系統(tǒng)也不會(huì)標(biāo)記為觸發(fā)點(diǎn),。釋抑的設(shè)置對(duì)偶發(fā)性多邊沿的信號(hào)捕獲極為好用,，使得原來(lái)圖像不穩(wěn)定的波形馬上清晰。若觸發(fā)釋抑時(shí)間設(shè)得不對(duì),，示波器將會(huì)把不同邊沿的信號(hào)作為觸發(fā)點(diǎn)重疊在一起,，造成波形顯示異常，如圖6所示.釋抑時(shí)間的設(shè)置具體如圖7所示,。
圖6 釋抑時(shí)間設(shè)置不當(dāng)造成波形顯示異常
圖7 釋抑時(shí)間應(yīng)該在Tmax與Tmin之間
四,、觸發(fā)靈敏度的作用
觸發(fā)電平只是一根參考電壓，而實(shí)際的波形在邊沿處是存在抖動(dòng)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(dāng)噪聲很大時(shí)抖動(dòng)會(huì)更劇烈,。如果想穩(wěn)定觸發(fā)波形的上升沿，則需要在觸發(fā)電平的上下范圍內(nèi)使用遲滯比較,，以過(guò)濾觸發(fā)電平附近的波形抖動(dòng)和毛刺,。這個(gè)遲滯范圍就是觸發(fā)靈敏度。
圖8 觸發(fā)邊沿的抖動(dòng)和毛刺
觸發(fā)信號(hào)識(shí)別的敏感度如圖9所示,，當(dāng)在測(cè)量小信號(hào)時(shí),，需要較高的觸發(fā)靈敏度才能使信號(hào)穩(wěn)定觸發(fā),，這是可將觸發(fā)靈敏度的值調(diào)小或?yàn)?即可,；在波形噪聲較大時(shí)，需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)大觸發(fā)靈敏度,，可以有效濾除有可能疊加在觸發(fā)信號(hào)上的噪聲,，從而防止誤觸發(fā)，如圖10所示,。
圖9 遲滯比較器
圖10 靈敏度高低對(duì)信號(hào)觸發(fā)的影響
在使用ZDS2000/3000/4000系列示波器測(cè)量幅值較小的信號(hào),，由于示波器默認(rèn)為0.3div，示波器在2mv/div~5mv/div檔位下，觸發(fā)靈敏度默認(rèn)為1.0div,，因?yàn)樾⌒盘?hào)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(rèn)的觸發(fā)靈敏度為0.3div,，所以在測(cè)量小信號(hào)使用小時(shí)基檔位時(shí)需要手動(dòng)調(diào)節(jié)，將觸發(fā)靈敏度的值調(diào)低為0~0.3div之間,。
總結(jié)：
觸發(fā)是目的性很強(qiáng)的操作,，也就是說(shuō)需知道信號(hào)異常，才會(huì)去設(shè)定相應(yīng)的觸發(fā)條件,。那如何能快速發(fā)現(xiàn)異常,，這應(yīng)該是設(shè)置合理觸發(fā)的前提。ZDS4000系列示波器基于512Mpts存儲(chǔ)深度,，支持24種測(cè)量參數(shù)同屏顯示,，結(jié)合模板觸發(fā)、異常搜索,、標(biāo)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(shù)據(jù)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(guī)類(lèi)型的觸發(fā)，還支持30種協(xié)議觸發(fā)與解碼,，使得調(diào)試不再停留在“數(shù)脈沖”的階段,，極大地提高工作的效率。