本文以泰克4,，5和6系列MSO為例,，說明了多示波器同步的程序和原理,。4，5和6系列MSO支持任意型號示波器之間的同步,，從而實(shí)現(xiàn)更多通道的同步采集系統(tǒng),。

　　通道數(shù)量為何要求超過4個？

　　4系列B MSO示波器是同系列產(chǎn)品中首個推出6通道的型號,，可滿足用戶多種測試應(yīng)用場景,。可應(yīng)用于復(fù)雜粒子物理實(shí)驗(yàn)的捕獲,、多個電源軌的測量,、三相電源轉(zhuǎn)換器的分析等場景。測量可以包括串行總線中出現(xiàn)的電源串?dāng)_,、分析射頻干擾,、同步觀測輸入/輸出信號的傳輸?shù)鹊取?/p>

　　人們也會通過同步多臺示波器能夠測量更多通道。在多通道應(yīng)用或測量場景中,，為了精確分析整個被測系統(tǒng)的時序關(guān)系,，保持通道間的精確同步非常重要。

　　多示波器測量的考慮因素

　　軟件

　　對于多示波器測量系統(tǒng),，軟件可以發(fā)揮關(guān)鍵的作用,。從最基本的層面來說，軟件需要整合多臺儀器的數(shù)據(jù),，并由軟件進(jìn)行儀器的觸發(fā)和采集設(shè)置,。軟件還可提供組合波形的顯示和分析功能。

　　另外,，軟件可以幫助完成相差校正,。雖然用戶可以通過編寫自定義軟件來完成這些任務(wù)，但比起繁瑣的程序開發(fā)過程,，TekScope PC分析軟件直接提供這些功能,，可以更加快捷高效地完成復(fù)雜的設(shè)置，讓用戶更專注于測試本身,。在本應(yīng)用指南中,，TekScope PC軟件將用于多示波器控制和采集，后面的章節(jié)介紹了該軟件的使用方法,。

　　系統(tǒng)配置

　　考慮測試系統(tǒng)的同步方法時,，理解各種同步策略以及通道間容許的時序誤差量非常重要。不同的線纜連接,、觸發(fā)和延遲補(bǔ)償方法會對時序誤差產(chǎn)生重大影響,。示波器內(nèi)外部（即線纜和探頭）的通道延遲差異會導(dǎo)致通道之間的時序誤差或“相差”。在決定同步策略時,，首先需要回答幾個關(guān)鍵問題,。測試系統(tǒng)輸入通道間可以容許多大相差,？是所有的輸入通道都需要滿足嚴(yán)格的相差容許，還是只有部分通道需要,？比如機(jī)電或人機(jī)應(yīng)用的測量,，零點(diǎn)幾毫秒是可以容許的。然而,，高速電子系統(tǒng)的測量就需要更高的同步性,。

　　時序誤差的來源

　　為了更好地理解時序誤差的來源，可將其分為四種類型：

　　1.觸發(fā)抖動

　　觸發(fā)抖動是時序誤差的逐次采集變化,。將示波器設(shè)置為無限余暉并觀測一個與觸發(fā)同步的信號時,，可以看到這一現(xiàn)象。如圖1a與圖1c的差異所示,。使用外部觸發(fā)源或用探頭的4,、5、6系列MSO輸入通道,，抖動將小于10 ps,。若采用輔助觸發(fā)輸入，會增加超過200 ps的抖動,。

　　2.示波器通道間的相差

　　4、5和6系列MSO規(guī)格書載明,，使用探頭時,，模擬通道間的延遲將小于100 ps。

　　3.各示波器外部觸發(fā)器或探頭的電纜傳播延遲產(chǎn)生的相差

　　使用外部觸發(fā)器和功分器時,，電纜長度的任何差異都會導(dǎo)致約70 ps/cm的相差,。如果每臺示波器上使用相同的模擬探頭作為觸發(fā)源，相差應(yīng)小于100 ps,。如圖1b所示,。

　　圖 2：不同的觸發(fā)設(shè)置導(dǎo)致不同的相差或延遲。左側(cè)的設(shè)置將同一個觸發(fā)信號使用相位匹配電纜饋送至兩臺儀器的觸發(fā)通道,。右側(cè)的設(shè)置顯示了“菊花鏈”的影響,，其中一臺示波器的輔助輸出饋送至下一臺示波器的輔助觸發(fā)輸入通道，導(dǎo)致明顯的延遲,。

　　1.觸發(fā)事件與輔助觸發(fā)輸出信號之間的相差,。

　　當(dāng)被觸發(fā)示波器的輔助輸出端口指定為觸發(fā)輸出信號時，存在1μs 的固有相差,。如不加以校正,，對于大多數(shù)應(yīng)用場景來說，該相差量可能過大,。如果記錄長度足夠長,，則可使用預(yù)觸發(fā)延遲進(jìn)行校正。如圖2右側(cè)所示。

　　使用外部源的低相差同步方法

　　最精確的同步技術(shù)是使用單個觸發(fā)源,，通過功分器（BNC或 SMA）將觸發(fā)信號分離,，將同一信號饋送到多臺示波器，如圖3所示,。連接分離器和所有儀器的應(yīng)該為相同長度的同類電纜（最好是相位匹配電纜）,，這樣可以減小由于不同傳播延遲導(dǎo)致的相差。

　　圖3：輔助觸發(fā)輸入和時基參考均由分離器和匹配的50Ω電纜饋送,。此設(shè)置在不犧牲每臺示波器通道的情況下提供了最佳相差結(jié)果,。使用輸入通道代替輔助觸發(fā)輸入將減少測量通道的數(shù)量，觸發(fā)抖動會減少約200 ps,。

　　關(guān)于功分器

　　為了維持觸發(fā)信號的完整性,，我們采用高質(zhì)量的功分器。該分離器充當(dāng)平衡分壓器,，將50Ω觸發(fā)源連接到50Ω電纜,，再連接到示波器的50Ω輸入。功分器（如圖4所示）將電壓分配到四條支路上,，從而5V峰值觸發(fā)器能為每條支路提供1.25 V的電壓,。請注意功分器的規(guī)格和觸發(fā)信號要求。驅(qū)動4,，5,，6系列MSO的輔助觸發(fā)輸入的信號電平最好大于500 mV。提供的觸發(fā)信號越大,，示波器的觸發(fā)系統(tǒng)響應(yīng)越好,，越穩(wěn)定，相差結(jié)果就越好,。

　　圖4：一個 SMA 功率分離器,，連接到四根匹配的電纜和一個觸發(fā)源

　　圖3和圖4所示是泰克推薦的同步配件：SMA高帶寬4路功率分離器（泰克部件編號：174-6214-00）和4根匹配的SMA電纜（泰克部件編號：174-6212-00）。所示電纜在ps內(nèi)匹配,，以控制相差,。

　　同步參考時鐘

　　通過高保真10 MHz參考時鐘鎖定示波器的采樣器也是非常重要的。這樣可以消除時基之間的長期漂移效應(yīng),，最大限度地減少了在跨度較大（>2ms）的通道間測量中的差量時間精度誤差,。

　　同步參考時鐘有兩種方法：

　　1.最好的方法是使用高穩(wěn)定性的外部時鐘，并使用一個功分器來饋送每個參考時鐘輸入,。這與用于分離觸發(fā)信號的方法類似,，如圖3和圖4所示。

　　2.另一種方法是使用一臺示波器的內(nèi)部參考時鐘,，并將其饋送到下一臺示波器,，如圖5所示,。而該示波器的輔助輸出可為串聯(lián)的下一臺示波器的參考輸入進(jìn)行饋送，依此類推,。這種方法適用于內(nèi)部參考時基精度滿足要求的情況,。

　　無論哪種情況，對于接收10 MHz參考時鐘的儀器,，參考時鐘源均應(yīng)設(shè)置為外部,。雙擊4,5,6系列MSO上的“Acquisition”（采集）標(biāo)志，可找到該設(shè)置,，如圖6左側(cè)所示,。一旦發(fā)射和接收示波器配置并同步，時基參考源應(yīng)顯示綠色“Locked”（已鎖定）指示,。在輸出參考時鐘的儀器上,，必須進(jìn)入“Utility”（實(shí)用程序）菜單à，“Aux Out”（輔助輸出）選擇參考時鐘,，將參考時鐘指定為輔助輸出 ,，如圖6右側(cè)所示。

　　圖 5：使用來自一臺波器的時基參考來饋送其他示波器,。

　　圖6：4,，5和6系列MSO菜單，用于設(shè)置參考時鐘并鎖定時基參考,。左側(cè)是接收示波器上參考時鐘設(shè)置,。右側(cè)是發(fā)射示波器上的輸出參考時鐘的設(shè)置。

　　使用TekScope PC–多示波器客戶端和相差校正工具

　　圖7：TekScope PC支持將4臺示波器連接到一臺電腦,，并可在單個顯示器上顯示來自任何活動通道的信號。

　　TekScope? PC分析軟件是泰克提供的一款應(yīng)用程序,，非常適合多示波器配置,。該軟件的操作方式與4/5/6系列MSO用戶界面相同，但在Windows電腦上遠(yuǎn)程運(yùn)行,。使用TekScope可以連接多臺示波器,，并在單個界面上顯示所有波形，就和在單臺示波器上運(yùn)行一樣,。該軟件還能將所有連接示波器的全部數(shù)據(jù)保存在一個文件里,。

　　配置 TekScope PC 用于多示波器應(yīng)用

　　連接4， 5 或 6 系列 MSO 示波器非常簡單,。單擊“Add New Scope”（添加示波器）標(biāo)志,，將添加一臺新示波器。 雙擊示波器標(biāo)志,，輸入IP地址,，然后連接,，如圖 8所示。

　　圖 8：在 TekScope PC 中使用“Add New Scope”（添加示波器）標(biāo)志,，添加額外的示波器連接,。

　　圖 9：連接示波器以后，將顯示或隱藏其他通道,。

　　使用 TekScope 對多示波器系統(tǒng)進(jìn)行相差校正

　　相差校正過程包括測量及消除不同示波器通道之間的相差,。

　　圖10：觸發(fā)信號被分離并接入輔助輸入端口，校準(zhǔn)信號被分離并接入到每臺示波器上的通道1,。

　　需要將非觸發(fā)信號的時鐘信號接入到兩個待校正相差的通道上,，如圖10所示。該信號應(yīng)具有快速上升時間（例如50 ps）,。使用 TekScope PC一次連接兩臺示波器,。選擇一個通道作為參考，如圖11所示,。

　　圖 11：相同的信號接入到待校正相差的兩個通道,。

　　下一步是疊加顯示兩個通道，如圖12所示,。然后,，放大信號的前緣，這樣就可以使用光標(biāo)來測量差量時間,，如圖13所示,。

　　圖 12：待校正相差的信號被放大并以疊加模式顯示。

　　圖 13：測量不同示波器上兩個通道之間的差量時間,。

　　現(xiàn)在需要消除通道間存在的相差,。雙擊該通道的垂直菜單。在“Deskew”（相差校正）設(shè)置中輸入測得的差量時間,。如圖14所示,。所有通道都必須重復(fù)以上操作。

　　圖 14：在通道垂直徽章標(biāo)志的“Deskew”（相差校正）設(shè)置中輸入測得的差量時間,，可校正兩通道間的相差,。

　　總結(jié)

　　本技術(shù)簡介介紹了使用4，5和6系列MSO示波器和TekScope PC分析軟件同步多示波器測量系統(tǒng)的方法,。 4,，5和6系列MSO支持任意型號示波器之間的同步，從而實(shí)現(xiàn)更多通道的同步采集系統(tǒng),。

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