如何使用示波器觸發進行測量

2021-06-01 13:56:07 字數 2727 閱讀 8253

什麼是觸發?任何示波器的儲存器都是有限的,因此所有示波器都必須使用觸發。觸發是示波器應該發現的使用者感興趣的事件。換句話說,它是使用者想要在波形中尋找的東西。觸發可以是乙個事件(即波形中的問題),但不是所有的觸發都是事件。觸發例項包括邊沿觸發、毛刺訊號觸發和數字碼型觸發。

示波器必須使用觸發的原因在於其儲存器的容量有限。例如,agilent 90000 系列示波器具有 20 億取樣的儲存器深度。但是,即便擁有如此大容量的儲存器,示波器仍需要一些事件來區分哪 20 億個取樣需要顯示給使用者。儘管 20 億的取樣聽起來似乎非常龐大,但這仍不足以確保示波器儲存器能夠捕獲到感興趣的事件。

示波器的儲存器可視為乙個傳送帶。無論什麼時候進行新的取樣,取樣都會儲存到儲存器中。儲存器存滿時,最舊的取樣就會被刪除,以便儲存最新取樣。當觸發事件發生時,示波器就會捕獲足夠的取樣,以將觸發事件儲存在儲存器要求的位置(通常是在中間),然後將這些資料顯示給使用者。

重複取樣模式與單次取樣模式

過去,最常見的示波器執行模式是重複模式。這意味著一旦示波器觸發並將資料顯示給使用者,它將立即開始搜尋下乙個觸發事件。這就是示波器波形更新如此頻繁的原因。

任何一款示波器要想進行觸發並將資料顯示給使用者,都需要時間來重新準備觸發。這個時間也稱為「掛起時間」。在掛起時間內,示波器不能捕獲任何波形。因此,掛起時間越短,錯失的事件越少。例如,如果有乙個毛刺訊號恰巧在掛起時間內出現,那麼它將不能在示波器的顯示屏上顯示。如果這個毛刺訊號是乙個罕見事件,則使用者可能認為波形中沒有毛刺訊號,而事實上它卻是存在的。因此,示波器的掛起時間越短,錯失波形中重要事件的機率就越低。

表述此概念的另一種方法是「更新速率」,即每秒鐘的波形數量。

例如,agilent 7000 系列示波器具有 100000 波形/秒的更新速率。

單次取樣模式用於查詢單一觸發,而不會繼續採集更多波形。因此,當使用者想要查詢某個事件,檢查導致該事件的原因和事件發生後所出現的問題時,便可使用單次取樣模式。這種模式對於分析不重複並且每次操作都會發生變化的波形尤其重要。

自動模式與觸發模式

如果沒有發生觸發事件,將會出現什麼情況呢?這乙個非常好的問題。在這種情況下,螢幕上的波形將不會更新。這不是我們想要的情況,因為使用者可能不知道如何改變觸發來獲得螢幕上的波形。例如,如果探頭滑落,示波器將可能停止觸發。不過,如果螢幕不能更新,訊號丟失將很不明顯。

為了解決這個問題,示波器擁有乙個稱為「自動(auto)」觸發的模式。

在此模式下,如果在一段時間內無法找到觸發,示波器將自動觸發以更新螢幕。通常,示波器上有一些指示器(例如前面板上的 led)來指示上乙個觸發是真實觸發還是自動觸發。這樣,如果使用者看到「自動(auto)」指示器,他們就會知道所設定的觸發沒有發生。例如,如果使用者設定的觸發為毛刺訊號,他們將會知道示波器沒有檢測出毛刺訊號。

然而,當您回顧上一段的內容時就會發現,當自動觸發發生時,它就意味著每次觸發之後,示波器進行重新準備時具有掛起時間。為了完全避免這一時間,示波器應改為「觸發(triggered)」模式。(這在某些示波器中稱為「正常」模式)。在「觸發(triggered)」模式中,除非發現觸發事件,否則示波器將不會進行觸發。因此,如果使用者將觸發模式設定為毛刺訊號並且示波器一直沒有進行觸發,那麼使用者就可以確信毛刺訊號沒有發生(至少示波器能夠檢測出)。

普通觸發模式

邊沿觸發

邊沿觸發是所有觸發模式中最普通的一種觸發。它的使用如此頻繁的原因在於,所有波形都有邊沿,只要觸發電平設定正確,這種觸發模式就能正常工作。同時,這一優勢也是其最大的劣勢,因為它能對大多數波形非常頻繁地進行觸發,所以它和自動觸發(auto trigger)非常相似。

毛刺訊號/脈衝寬度/超時觸發

雖然許多問題只需使用邊沿觸發便可以輕鬆找出,但是有時工程師必須使用更複雜的觸發。其中,最簡單的觸發便是脈衝觸發。脈衝觸發被定義為一段高於(正脈衝)或者低於(負脈衝)某個閾值電平的時間。最常見的脈衝觸發是毛刺觸發,它常用於對小於最小寬度的脈衝進行觸發。這是乙個違反觸發的例項,因為示波器無論在何時觸發都會指示出乙個問題。

具有最大時間值的脈寬觸發的乙個令人困惑的方面是發生觸發的時間。在某些情況下,使用者可能想要在超過時間值時示波器立即進行觸發。這稱為「超時」觸發,因為示波器並不需求乙個完整的脈衝來進行觸發。換句話說,即使不發生第二個跳變,超時觸發仍將進行。

相反,我們所說的「脈衝」觸發只有等到第二個跳變出現後才會進行觸發。也就是說,對於正脈衝來說,即使超過最大時間,也要一直等到下降沿才會發生觸發。這意味著時間限制點之後的觸發可以良好地進行。因此,超時觸發的使用率比脈寬觸發高得多。由於這並不直觀,所以我們為使用者提供了兩種選擇,使用者可以使用超時觸發,也可以使用脈衝末端觸發。如果選擇超時選項,則此時的脈寬觸發將與超時觸發完全相同。

有關脈寬觸發的另乙個令人費解的地方是它們並不全是違反觸發。雖然毛刺訊號很明顯是違反觸發,但長脈衝也可能是乙個正常事件。因此,這取決於是否規定了脈衝寬度為違反觸發的乙個條件。

觸發策略

進行觸發以顯示波形

迄今為止,這是最簡單的案例,因為它使用的是自動觸發。設定此觸發的最簡單的方法是輕鬆按下示波器前面板上的「autoscale」按鈕。這是顯示示波器波形的最快速的方法。在許多情況下,這已足以使使用者了解之後出現的情況。

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