示波器的触发设置详谈

作者&＃xff1a;ZLG致远电子时间&＃xff1a;2018-05-04来源&＃xff1a;电子产品世界收藏

　　“触发”绝对称得上数字示波器灵魂级的概念&＃xff0c;如果没有合适的触发条件&＃xff0c;波形观测也无从谈起。虽然很多工程师熟悉触发功能&＃xff0c;但只知其表不知其里。如何深入理解触发呢?这篇ZDS示波器研发笔记在这里分享给大家。

本文引用地址&＃xff1a;http://www.eepw.com.cn/article/201805/379467.htm

　　示波器在使用时首先要得到稳定触发的波形&＃xff0c;这样才能保证后续的测量、解码等高级功能的可靠性。现在数字示波器的触发功能越来越强大&＃xff0c;从常规触发&＃xff0c;到协议触发&＃xff0c;再到模板触发&＃xff0c;越来越强大。但在基本的触发设置中&＃xff0c;有些小细节的作用不可忽视&＃xff0c;灵活掌握后&＃xff0c;对使用示波器亦大有裨益。下文就对触发功能、设置中的触发滤波、触发灵敏度、释抑时间进行分析交流。

　　一、示波器触发的原理

　　示波器的触发系统与采样系统&＃xff0c;是示波器的重要组成部分。采样系统负责将模拟信号数字化&＃xff0c;但信号是源源不断过来的&＃xff0c;该取哪部分显示在示波器的界面上呢?

　　如果示波器没有触发系统&＃xff0c;采用每隔一段时间或随机某个时间将采样的波形进行叠加&＃xff0c;由于采样位置的不确定性和无规律&＃xff0c;就会出现图1中非常混乱的波形显示&＃xff0c;在屏幕上看起来就像来回滚动的波形。

　　图1没有触发系统的波形采样

　　这个混乱的现象&＃xff0c;和示波器上触发不稳定的现象一致。如下动态图所示&＃xff1a;

　　这就要靠触发系统来实现。触发的原理是一直监控信号流&＃xff0c;若发现信号满足设定的触发条件&＃xff0c;触发器记录满足条件的信号&＃xff0c;启动采样;待数据采集完毕后&＃xff0c;由控制器对信号进行处理和显示。具体如图2所示。

　　图2 触发过程

　　示波器的触发条件的一个很关键的因素是触发电平&＃xff0c;触发电平大多数情况下是用一根直流电平作为基准&＃xff0c;当信号的电压超过该直流电平的时刻作为采样波形的起始点。由于起始采样的位置是有规律的&＃xff0c;因此多次采样的波形进行叠加后看上去还是一个稳定的波形。如图3所示&＃xff1a;

　　图3 稳定触发的波形采样

　　示波器的触发功能&＃xff0c;一方面可以使波形稳定&＃xff0c;波形不再左右摇晃;一方面可以缩短用户调试的时间&＃xff0c;只有满足触发条件的信号才会被捕获、显示。

　　动态调节示波器的触发电平&＃xff0c;可以观察波形稳定触发的位置的动态变化&＃xff0c;如下动态图所示。

　　二、触发滤波

　　在常用的设置中&＃xff0c;一般设定了触发类型、触发电压&＃xff0c;波形就能稳定显示了。但对于噪声比较大的信号&＃xff0c;会出现触发不稳定、上下边沿都能触发的情况。这是因为信号毛刺的存在&＃xff0c;干扰了触发系统对触发条件的判断&＃xff0c;造成误触发。这时候可以在【触发设置】中&＃xff0c;选择【触发耦合】操作。常有的耦合有如下&＃xff1a;

　　直流耦合&＃xff1a;就是不作处理&＃xff0c;允许直流交流信号进入触发路径;

　　交流耦合&＃xff1a;是高通滤波&＃xff0c;截止频率约7Hz;

　　低频抑制&＃xff1a;是高通滤波&＃xff0c;截止频率约为50KHz;

　　高频抑制&＃xff1a;是低通滤波&＃xff0c;截止频率约为50KHz。

　　具体如图4所示&＃xff1a;

　　图4 各种滤波器性能

　　触发耦合其实就是一种对触发信号的低通或高通滤波。因此可对噪声大的信号加入“高频抑制”耦合&＃xff0c;过滤掉其中高频部分&＃xff0c;使得波形触发稳定如图5所示。

　　图5 CH1不开启高频抑制触发不稳、CH2开启高频抑制

　　三、触发释抑的作用

　　在触发设置中&＃xff0c;触发释抑的功能一般会被人忽略。按照定义&＃xff0c;释抑是定义两次触发之间的最少时间间隔。

　　当示波器触发一次后&＃xff0c;会进入触发释抑时间计数&＃xff0c;在此时间内触发功能会被抑制&＃xff0c;即使信号满足触发条件&＃xff0c;系统也不会标记为触发点。释抑的设置对偶发性多边沿的信号捕获极为好用&＃xff0c;使得原来图像不稳定的波形马上清晰。若触发释抑时间设得不对&＃xff0c;示波器将会把不同边沿的信号作为触发点重叠在一起&＃xff0c;造成波形显示异常&＃xff0c;如图6所示.释抑时间的设置具体如图7所示。

　　图6 释抑时间设置不当造成波形显示异常

　　图7 释抑时间应该在Tmax与Tmin之间

　　四、触发灵敏度的作用

　 　触发电平只是一根参考电压&＃xff0c;而实际的波形在边沿处是存在抖动的&＃xff0c;如图8所示&＃xff0c;图中波形的干扰非常小&＃xff0c;但是上升沿还是存在锯齿状&＃xff0c;当噪声很大时抖动会更剧 烈。如果想稳定触发波形的上升沿&＃xff0c;则需要在触发电平的上下范围内使用迟滞比较&＃xff0c;以过滤触发电平附近的波形抖动和毛刺。这个迟滞范围就是触发灵敏度。

　　图8 触发边沿的抖动和毛刺

　　触发信号识别的敏感度如图9所示&＃xff0c;当在测量小信号时&＃xff0c;需要较高的触发灵敏度才能使信号稳定触发&＃xff0c;这是可将触发灵敏度的值调小或为0即可;在波形噪声较大时&＃xff0c;需要适当的调节大触发灵敏度&＃xff0c;可以有效滤除有可能叠加在触发信号上的噪声&＃xff0c;从而防止误触发&＃xff0c;如图10所示。

　　图9 迟滞比较器

　　图10 灵敏度高低对信号触发的影响

　　在使用ZDS2000/3000/4000系列示波器测量幅值较小的信号&＃xff0c;由于示波器默认为0.3div&＃xff0c;示波器在 2mv/div~5mv/div档位下&＃xff0c;触发灵敏度默认为1.0div&＃xff0c;因为小信号下干扰较大&＃xff0c;可以起到抗干扰的作用&＃xff0c;而在10mv/div~10v /div档位下&＃xff0c;默认的触发灵敏度为0.3div&＃xff0c;所以在测量小信号使用小时基档位时需要手动调节&＃xff0c;将触发灵敏度的值调低为0~0.3div之间。

　　总结&＃xff1a;

　　触发是目的性很强的操作&＃xff0c;也就是说需知道信号异常&＃xff0c;才会去设定相应的触发条件。那如何能快速发现异常&＃xff0c;这应该是设置合理触发的前提。ZDS4000系列示波器基 于512Mpts存储深度&＃xff0c;支持24种测量参数同屏显示&＃xff0c;结合模板触发、异常搜索、标注及双ZOOM等分析插件能够快速定位到我们感兴趣的波形&＃xff0c;可以轻松 地在绵绵不断的数据流中查找出矮脉冲、毛刺、波形畸变等异常情况。而且ZDS4000除了13常规类型的触发&＃xff0c;还支持30种协议触发与解码&＃xff0c;使得调试不再 停留在“数脉冲”的阶段&＃xff0c;极大地提高工作的效率。