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第三講 示波器基礎之觸發(fā)功能(上)

發(fā)布時(shí)間:2009-12-18 來(lái)源:美國力科公司深圳代表處

中心議題: 解決方案:
  • 多用于低頻信號的準確測量中
  • 要點(diǎn):觸發(fā)源、觸發(fā)點(diǎn)、觸發(fā)電平、觸發(fā)模式

觸發(fā)是數字示波器區別于模擬示波器的最大特征之一。數字示波器的觸發(fā)功能非常豐富,通過(guò)設置,用戶(hù)可以看到觸發(fā)前后的信號。 對于高速信號的分析,觸發(fā)應用較少,因為通常是捕獲很長(cháng)時(shí)間的波形然后做眼圖和抖動(dòng)分析。而對于低速信號的測量,觸發(fā)應用非常頻繁,因為通常會(huì )有很多雜訊需要被隔離。

示波器的采集存儲器是一個(gè)循環(huán)緩存,新的數據會(huì )不斷覆蓋老的數據,直到采集過(guò)程結束。觸發(fā)電路壞掉的示波器仍然可以工作,只是此時(shí)看到的波形在屏幕上來(lái)回“晃動(dòng)”,或者說(shuō)在屏幕上閃爍,這其實(shí)相當于將觸發(fā)模式設置為“Auto”狀態(tài)并把觸發(fā)電平設置得超過(guò)信號的最大或最小幅值。沒(méi)有觸發(fā)電路,這些采集的數據不斷地這樣新老交替,在屏幕上視覺(jué)上感覺(jué)波形在來(lái)回“晃動(dòng)”。如圖一所示。
圖一 數字示波器的存儲器是循環(huán)緩存

Auto Setup是自動(dòng)觸發(fā)設置,示波器根據被測信號的特點(diǎn)自動(dòng)設置示波器的水平時(shí)基,垂直靈敏,偏置和觸發(fā)條件,使得波形能顯示在示波器上。如果不理解觸發(fā)的概念,通過(guò)Auto Setup的設置就開(kāi)始觀(guān)察,測量的結果,甚至得出的結論都是不對的。

所謂觸發(fā),專(zhuān)業(yè)的解釋是:按照需求設置一定的觸發(fā)條件,當波形流中的某一個(gè)波形滿(mǎn)足這一條件時(shí),示波器即實(shí)時(shí)捕獲該波形和其相鄰部分,并顯示在屏幕上。觸發(fā)條件的唯一性是精確捕獲的首要條件。為了觀(guān)察特定波形之前發(fā)生的更多事件,把觸發(fā)點(diǎn)往顯示窗口右方推移一段時(shí)間,即是延遲觸發(fā);為了了解特定波形之后發(fā)生的更多事件,把觸發(fā)點(diǎn)往顯示窗口左方推移一段時(shí)間,即是超前觸發(fā)。如圖二所示。在數字示波器中,觸發(fā)點(diǎn)可以位于采集存儲的記錄的任何位置。如圖一的右邊圖形,觸發(fā)點(diǎn)停留在采集存儲的中間時(shí)刻。

圖二 觸發(fā)的原理示意圖

為了更形象地理解觸發(fā),我們可以理解為:所謂觸發(fā),就是“在此刻停留”,或者說(shuō)是“等待那一刻”。觸發(fā)電路可以理解為有一雙眼睛在注視在她面前走過(guò)的每一個(gè)人(信號流),當她看到她的意中人(觸發(fā)條件)時(shí),她的眼睛凝視這個(gè)人,讓意中人停留在她注視的位置(觸發(fā)點(diǎn))。但她會(huì )繼續尋找她的下一個(gè)意中人。 每次找到了意中人,她都會(huì )讓意中人在她注視的位置(觸發(fā)點(diǎn))停留。因此,她的眼睛注視點(diǎn)(觸發(fā)點(diǎn))的位置只停留那些意中人(滿(mǎn)足條件的波形)。[page]
關(guān)于觸發(fā)的幾個(gè)基本概念:
觸發(fā)源:就是以哪個(gè)通道的信號作為觸發(fā)對象。
觸發(fā)源可以是示波器的任意通道也可以是外部通道。如圖三所示選擇的觸發(fā)源為C2,即通道2。
在同時(shí)測量四路信號時(shí),選擇哪種信號作為觸發(fā)源有時(shí)侯有一些技巧,這和希望調試的問(wèn)題有關(guān)。例如需要同時(shí)查看六路信號的上電時(shí)序,但示波器只有四個(gè)通道,這時(shí)候可以通過(guò)兩次開(kāi)機的單次觸發(fā)捕獲,先捕獲四路信號,并將這四路信號保存為數據文件使得能來(lái)重新調回示波器,然后再來(lái)捕獲三路信號,這兩次捕獲中以相同的上電復位信號作為觸發(fā)源使得波形能夠同步。
圖三 觸發(fā)設置界面——觸發(fā)源
 
觸發(fā)點(diǎn):也叫觸發(fā)延遲,是示波器讓波形停留的時(shí)刻,也就是示波器上紅色的小三角對應的位置,如圖四所示,紅色圈中的小紅三角點(diǎn)就是觸發(fā)點(diǎn)。設置好觸發(fā)條件后,觸發(fā)點(diǎn)的位置對應的波形應都是滿(mǎn)足觸發(fā)條件的?;蛘哒f(shuō)示波器讓滿(mǎn)足觸發(fā)條件的波形隔離在這個(gè)觸發(fā)點(diǎn)的位置。
關(guān)于觸發(fā)點(diǎn)的設置,有兩種方法,看個(gè)人的習慣而行:
一是觀(guān)察電源開(kāi)機的軟啟動(dòng)過(guò)程時(shí)的示波器設置,將觸發(fā)點(diǎn)移到示波器的靠近左邊的位置再設置好觸發(fā)條件后用單次觸發(fā),這樣可以充分利用示波器的存儲空間。
二是先將觸發(fā)點(diǎn)設置在中間位置以方便觀(guān)察和調節,因為示波器的波形擴展時(shí)是以觸發(fā)點(diǎn)為對稱(chēng)點(diǎn)展開(kāi)的。有些示波器可以方便的進(jìn)行設置,如力科示波器的面板上可以簡(jiǎn)單的按一下Delay鍵使觸發(fā)點(diǎn)自動(dòng)回到屏幕中間位置。
 
圖四 觸發(fā)點(diǎn)對應示波器的位置及觸發(fā)電平的含義
 
觸發(fā)電平:是指信號需要達到該電平才能被觸發(fā)。在圖四中觸發(fā)電平為右邊紅色小三角的位置相對于零電平的幅值大小,即兩條白線(xiàn)之間的幅值,此例中該數值為圖中右下角紅色方框標示的1.00V這個(gè)數值。設置任何觸發(fā)條件都需要有一個(gè)具體的觸發(fā)電平。
觸發(fā)電平定義了信號是否滿(mǎn)足觸發(fā)條件的“事件”。 圖四中的信號有上升沿,但該上升沿不一定是觸發(fā)電路感興趣的事件。在上升沿觸發(fā)時(shí),只有其在上升的過(guò)程中達到觸發(fā)電平的位置才認為是“事件”從而被“隔離”在觸發(fā)點(diǎn)。
觸發(fā)電平可以在Trigger菜單中設置,也可以通過(guò)面板上的旋鈕來(lái)調節。很多觸發(fā)方式的條件都是相對于觸發(fā)電平而言。譬如寬度觸發(fā),觸發(fā)電路識別的寬度(時(shí)間間隔)并不是上升沿的50%到下一個(gè)上升沿的50%,而是觸發(fā)電平穿越兩個(gè)上升沿的交叉點(diǎn)之間的時(shí)間間隔。如圖六所示,以藍線(xiàn)從觸發(fā)電平的位置穿越波形,和觸發(fā)點(diǎn)的位置對應的脈寬相交的兩個(gè)藍點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為觸發(fā)條件滿(mǎn)足的寬度大小。在圖例中是3ns-10ns之間, 這也就是說(shuō)觸發(fā)功能隔離了我們感興趣的3ns-10ns之間的脈沖寬度。 在示波器存儲深度很低的情況下,為了捕獲到MOSFET的最大值,并不是一次捕獲很長(cháng)時(shí)間的VDS電壓信號來(lái)自動(dòng)測量峰值,而是不斷地調節觸發(fā)電平的幅值,漸漸使觸發(fā)電平提高以查看是否能觸發(fā)到信號。
 

圖五  示波器面板按鈕的觸發(fā)部分
 
觸發(fā)模式:示波器有四種觸發(fā)模式:Auto、Normal、Single和Stop。如圖五面板所示。
Auto是指不管是否滿(mǎn)足觸發(fā)條件,都實(shí)時(shí)刷新波形,這時(shí)候示波器的屏幕上的波形通??雌饋?lái)是“晃動(dòng)”的。
Normal是指滿(mǎn)足觸發(fā)條件才觸發(fā),否則波形會(huì )靜止不動(dòng)。有些示波器(如力科)在屏幕的右下角有紅色的提示:“Waiting for Trigger”。
Single指僅捕獲第一次滿(mǎn)足觸發(fā)條件的波形,捕獲后就停止。
Stop指強制讓波形靜止不動(dòng)。圖五所示的面板上的綠色的TRIG等的閃爍快慢代表了觸發(fā)速率的快慢。
 

圖六 寬度觸發(fā)中寬度的是如何定義的


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