【導讀】“觸發(fā)”絕對稱(chēng)得上數字示波器靈魂級的概念，如果沒(méi)有合適的觸發(fā)條件，波形觀(guān)測也無(wú)從談起。雖然很多工程師熟悉觸發(fā)功能，但大部分只知其表不知其里。如何深入理解觸發(fā)呢？這篇ZDS示波器研發(fā)筆記分享給大家。
示波器在使用時(shí)首先要得到穩定觸發(fā)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?，F在數字示波器的觸發(fā)功能越來(lái)越強大，從常規觸發(fā)，到協(xié)議觸發(fā)，再到模板觸發(fā)，越來(lái)越強大。但在基本的觸發(fā)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(fā)功能、設置中的觸發(fā)濾波、觸發(fā)靈敏度、釋抑時(shí)間進(jìn)行分析交流。
示波器觸發(fā)的原理
示波器的觸發(fā)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(guò)來(lái)的，該取哪部分顯示在示波器的界面上呢？
如果示波器沒(méi)有觸發(fā)系統，采用每隔一段時(shí)間或隨機某個(gè)時(shí)間將采樣的波形進(jìn)行疊加，由于采樣位置的不確定性和無(wú)規律，就會(huì )出現圖1中非?；靵y的波形顯示，在屏幕上看起來(lái)就像來(lái)回滾動(dòng)的波形。
圖1 沒(méi)有觸發(fā)系統的波形采樣
這個(gè)混亂的現象，和示波器上觸發(fā)不穩定的現象一致。如下動(dòng)態(tài)圖所示。
這就要靠觸發(fā)系統來(lái)實(shí)現。觸發(fā)的原理是一直監控信號流，若發(fā)現信號滿(mǎn)足設定的觸發(fā)條件，觸發(fā)器記錄滿(mǎn)足條件的信號，啟動(dòng)采樣；待數據采集完畢后，由控制器對信號進(jìn)行處理和顯示。具體如圖2所示。
圖2 觸發(fā)過(guò)程
示波器的觸發(fā)條件的一個(gè)很關(guān)鍵的因素是觸發(fā)電平，觸發(fā)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(guò)該直流電平的時(shí)刻作為采樣波形的起始點(diǎn)。由于起始采樣的位置是有規律的，因此多次采樣的波形進(jìn)行疊加后看上去還是一個(gè)穩定的波形。如圖3所示：
圖3 穩定觸發(fā)的波形采樣
示波器的觸發(fā)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(hù)調試的時(shí)間，只有滿(mǎn)足觸發(fā)條件的信號才會(huì )被捕獲、顯示。
動(dòng)態(tài)調節示波器的觸發(fā)電平，可以觀(guān)察波形穩定觸發(fā)的位置的動(dòng)態(tài)變化，如下動(dòng)態(tài)圖所示。
觸發(fā)濾波
在常用的設置中，一般設定了觸發(fā)類(lèi)型、觸發(fā)電壓，波形就能穩定顯示了。但對于噪聲比較大的信號，會(huì )出現觸發(fā)不穩定、上下邊沿都能觸發(fā)的情況。這是因為信號毛刺的存在，干擾了觸發(fā)系統對觸發(fā)條件的判斷，造成誤觸發(fā)。這時(shí)候可以在【觸發(fā)設置】中，選擇【觸發(fā)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(jìn)入觸發(fā)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(fā)耦合其實(shí)就是一種對觸發(fā)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(guò)濾掉其中高頻部分，使得波形觸發(fā)穩定如圖5所示。
圖5 CH1不開(kāi)啟高頻抑制觸發(fā)不穩，CH2開(kāi)啟高頻抑制
觸發(fā)釋抑的作用
在觸發(fā)設置中，觸發(fā)釋抑的功能一般會(huì )被人忽略。按照定義，釋抑是定義兩次觸發(fā)之間的最少時(shí)間間隔。
當示波器觸發(fā)一次后，會(huì )進(jìn)入觸發(fā)釋抑時(shí)間計數，在此時(shí)間內觸發(fā)功能會(huì )被抑制，即使信號滿(mǎn)足觸發(fā)條件，系統也不會(huì )標記為觸發(fā)點(diǎn)。釋抑的設置對偶發(fā)性多邊沿的信號捕獲極為好用，使得原來(lái)圖像不穩定的波形馬上清晰。若觸發(fā)釋抑時(shí)間設得不對，示波器將會(huì )把不同邊沿的信號作為觸發(fā)點(diǎn)重疊在一起，造成波形顯示異常，如圖6所示。釋抑時(shí)間的設置具體如圖7所示。
圖6 釋抑時(shí)間設置不當造成波形顯示異常
圖7 釋抑時(shí)間應該在Tmax與Tmin之間
觸發(fā)靈敏度的作用
觸發(fā)電平只是一根參考電壓，而實(shí)際的波形在邊沿處是存在抖動(dòng)的，如圖8所示，圖中波形的干擾非常小，但是上升沿還是存在鋸齒狀，當噪聲很大時(shí)抖動(dòng)會(huì )更劇烈。如果想穩定觸發(fā)波形的上升沿，則需要在觸發(fā)電平的上下范圍內使用遲滯比較，以過(guò)濾觸發(fā)電平附近的波形抖動(dòng)和毛刺。這個(gè)遲滯范圍就是觸發(fā)靈敏度。
圖8 觸發(fā)邊沿的抖動(dòng)和毛刺
觸發(fā)信號識別的敏感度如圖9所示，當在測量小信號時(shí)，需要較高的觸發(fā)靈敏度才能使信號穩定觸發(fā)，這是可將觸發(fā)靈敏度的值調小或為0即可；在波形噪聲較大時(shí)，需要適當的調節大觸發(fā)靈敏度，可以有效濾除有可能疊加在觸發(fā)信號上的噪聲，從而防止誤觸發(fā)，如圖10所示。
圖9 遲滯比較器
圖10 靈敏度高低對信號觸發(fā)的影響
在使用2000/3000/4000/5000系列示波器測量幅值較小的信號，由于示波器默認為0.3div，示波器在2mv/div~5mv/div檔位下，觸發(fā)靈敏度默認為1.0div，因為小信號下干擾較大，可以起到抗干擾的作用，而在10mv/div~10v/div檔位下，默認的觸發(fā)靈敏度為0.3div，所以在測量小信號使用小時(shí)基檔位時(shí)需要手動(dòng)調節，將觸發(fā)靈敏度的值調低為0~0.3div之間。
總結
觸發(fā)是目的性很強的操作，也就是說(shuō)需知道信號異常，才會(huì )去設定相應的觸發(fā)條件。那如何能快速發(fā)現異常，這應該是設置合理觸發(fā)的前提。
ZDS5000系列示波器基于512Mpts存儲深度，支持24種測量參數同屏顯示，結合模板觸發(fā)、異常搜索、標注及雙ZOOM等分析插件能夠快速定位到我們感興趣的波形，可以輕松地在綿綿不斷的數據流中查找出矮脈沖、毛刺、波形畸變等異常情況。而且ZDS5000除了13常規類(lèi)型的觸發(fā)，還支持30種協(xié)議觸發(fā)與解碼，使得調試不再停留在“數脈沖”的階段，極大地提高工作的效率。
來(lái)源：ZLG致遠儀器
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