示波器在使用時首先要得到穩定觸發的波形,這樣才能保證后續的測量、解碼等高級功能的可靠性。現在數字示波器的觸發功能越來越強大,從常規觸發,到協議觸發,再到模板觸發,越來越強大。但在基本的觸發設置中,有些小細節的作用不可忽視,靈活掌握后,對使用示波器亦大有裨益。下文就對觸發功能、設置中的觸發濾波、觸發靈敏度、釋抑時間進行分析交流。
示波器的觸發系統與采樣系統,是示波器的重要組成部分。采樣系統負責將模擬信號數字化,但信號是源源不斷過來的,該取哪部分顯示在示波器的界面上呢?
如果示波器沒有觸發系統,采用每隔一段時間或隨機某個時間將采樣的波形進行疊加,由于采樣位置的不確定性和無規律,就會出現圖1中非常混亂的波形顯示,在屏幕上看起來就像來回滾動的波形。
這個混亂的現象,和示波器上觸發不穩定的現象一致。如下動態圖所示。
這就要靠觸發系統來實現。觸發的原理是一直監控信號流,若發現信號滿足設定的觸發條件,觸發器記錄滿足條件的信號,啟動采樣;待數據采集完畢后,由控制器對信號進行處理和顯示。具體如圖2所示。
示波器的觸發條件的一個很關鍵的因素是觸發電平,觸發電平大多數情況下是用一根直流電平作為基準,當信號的電壓超過該直流電平的時刻作為采樣波形的起始點。由于起始采樣的位置是有規律的,因此多次采樣的波形進行疊加后看上去還是一個穩定的波形。如圖3所示:
示波器的觸發功能,一方面可以使波形穩定,波形不再左右搖晃;一方面可以縮短用戶調試的時間,只有滿足觸發條件的信號才會被捕獲、顯示。
動態調節示波器的觸發電平,可以觀察波形穩定觸發的位置的動態變化,如下動態圖所示。
在常用的設置中,一般設定了觸發類型、觸發電壓,波形就能穩定顯示了。但對于噪聲比較大的信號,會出現觸發不穩定、上下邊沿都能觸發的情況。這是因為信號毛刺的存在,干擾了觸發系統對觸發條件的判斷,造成誤觸發。這時候可以在【觸發設置】中,選擇【觸發耦合】操作。常有的耦合有如下:
直流耦合:就是不作處理,允許直流交流信號進入觸發路徑;
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
觸發耦合其實就是一種對觸發信號的低通或高通濾波。因此可對噪聲大的信號加入“高頻抑制”耦合,過濾掉其中高頻部分,使得波形觸發穩定如圖5所示。