示波器大家都知道它的工作原理是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為肉眼可見(jiàn)的圖像,作為工程師的“火眼金睛”,可以快速的找尋錯(cuò)誤信息。但是真正想要穩(wěn)定的觀察并顯示示波器的波形情況,觸發(fā)(Trigger)卻有著非常重要的作用。因此充分理解觸發(fā)的概念、原理以及設(shè)置方法是有效使用示波器的前提。
從10多年前鼎陽(yáng)的出現(xiàn)直至現(xiàn)在,鼎陽(yáng)示波器也褪去初的模擬觸發(fā)方式繼而轉(zhuǎn)換為全面數(shù)字觸發(fā)的方式,示波器觸發(fā)功能在不斷豐富和增強(qiáng)。今天將與大家一起探索示波器的“觸發(fā)”的具體詳情。
· 觸發(fā)的定義 ·
觸發(fā)的形成是依靠需求設(shè)置一定的電壓幅值、時(shí)間、波形變化率等條件下,在波形數(shù)據(jù)流中的某一個(gè)波形達(dá)到設(shè)定的條件時(shí),示波器就會(huì)實(shí)時(shí)捕獲此波形與其相鄰的范圍,并將其顯示在屏幕上。在此只有穩(wěn)定的觸發(fā)才會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的顯示。觸發(fā)也是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后定位問(wèn)題的關(guān)鍵方法,通過(guò)使用觸發(fā)能夠快速的找出想要尋找的信號(hào)。
· 關(guān)于觸發(fā)的關(guān)鍵參數(shù) ·
示波器從研發(fā)到使用中間經(jīng)歷了模擬示波器和數(shù)字示波器兩個(gè)主要階段。模擬示波器中的觸發(fā)系統(tǒng)是引領(lǐng)了解與觸發(fā)相關(guān)內(nèi)容的開(kāi)門(mén)鑰匙?,F(xiàn)在我們可以從模擬觸發(fā)基本概念中主要的比較器電路先來(lái)入手了解。
單限比較器
在此單有一個(gè)參考電平,且參考電平為GND(0電平)的簡(jiǎn)單比較器,被稱為單限比較器。
假如單限比較器的輸入信號(hào)大于參考電平,結(jié)果為輸出正"﹢",不然的話輸出負(fù)"﹣",上述的參考電平就是觸發(fā)功能中的關(guān)鍵參數(shù)“觸發(fā)電平”。詳細(xì)形式如下:
但是單限比較器有一個(gè)缺點(diǎn)是:只有一個(gè)觸發(fā)電平作為臨界電壓,因此在輸入信號(hào)的波動(dòng)或噪聲將會(huì)造成多次穿越臨界電壓的現(xiàn)象,從而也將產(chǎn)生誤觸發(fā)使輸出產(chǎn)生不正確的轉(zhuǎn)換。
為避免上述問(wèn)題的發(fā)生這時(shí)就應(yīng)考慮采用遲滯比較器。
遲滯比較器
在單限電壓比較器的基礎(chǔ)上引入正反饋網(wǎng)絡(luò),就組成了具有雙門(mén)限值的遲滯比較器。
相對(duì)比于單限比較器來(lái)看,遲滯比較器具有兩個(gè)參考電平為觸發(fā)電平,分別為VTH和VTL。在輸入電壓高于VTH時(shí),比較器將會(huì)輸出高于電平,在輸入電壓低于VTL時(shí)比較器將會(huì)輸出低電平,還有一種情況是在輸入電壓在VTH和VTL兩者之間時(shí),這時(shí)的輸出結(jié)果將會(huì)保持原來(lái)的輸出不變。
采用遲滯比較器可以解決輸入信號(hào)的波動(dòng)或噪聲導(dǎo)致誤觸發(fā)的問(wèn)題發(fā)生。遲滯比較器兩個(gè)比較電平VTH和VTL之間形成“遲滯區(qū)間”,但是遲滯區(qū)間的存在,也會(huì)促使輸入波形噪聲和毛刺多次穿越臨界電壓的現(xiàn)象,在這種情況下也仍然可以維持輸出信號(hào)的穩(wěn)定。
遲滯區(qū)間區(qū)間越大對(duì)噪聲的抑制能力越強(qiáng)相反就會(huì)越小。但這樣也會(huì)造成遲滯區(qū)間越大越好的假象,遲滯區(qū)間越大將會(huì)產(chǎn)生觸發(fā)遲鈍,對(duì)信號(hào)的變化不敏感的情況發(fā)生。這也是我們要了解的觸發(fā)系統(tǒng)中另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)“觸發(fā)靈敏度”,觸發(fā)靈敏度可以顯示出觸發(fā)對(duì)信號(hào)噪聲的敏感程度。
· 觸發(fā)存在的含義 ·
首先我們需要知道的是示波器的顯示原理,是采用將其波形在屏幕上保持一段時(shí)間后再消失,在限制設(shè)置的波形保持時(shí)間內(nèi),多個(gè)捕獲周期繪制的波形疊加然后在屏幕上顯示出來(lái)。
可是在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中,通過(guò)觀察可以看到的是將輸入信號(hào)接入示波器通道后,不能夠立刻顯示穩(wěn)定的波器。一般都是需要手動(dòng)進(jìn)程觸發(fā)設(shè)置后,波形才會(huì)穩(wěn)定顯示在顯示器中。但是為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題呢?
接下來(lái)將使用傳統(tǒng)的模擬示波器來(lái)了解觸發(fā)在波形觀察時(shí)的作用。
模擬示波器工作原理
陰極射線管(CRT)簡(jiǎn)稱示波管,是模擬示波器的核心它的原理圖如下:
1.當(dāng)把輸入信號(hào)施加到Y(jié)軸偏轉(zhuǎn)板,而X軸偏轉(zhuǎn)板不加電壓時(shí),在熒光屏的左側(cè)縱坐標(biāo)上就會(huì)打出一個(gè)亮點(diǎn),且電壓越大亮點(diǎn)位置越高。
2.在將鋸齒波信號(hào)施加到X偏轉(zhuǎn)板,但是Y偏轉(zhuǎn)板不加電壓時(shí),這時(shí)將會(huì)跟隨鋸齒波電壓的升高,光點(diǎn)會(huì)從屏幕左邊均勻移動(dòng)到屏幕右邊。當(dāng)鋸齒波歸零后重新開(kāi)始掃描,則光點(diǎn)迅速回到左邊后,從左邊重復(fù)向右移動(dòng)。
因此模擬示波器的工作方式是在Y軸偏轉(zhuǎn)板上施加待測(cè)信號(hào),在X軸偏轉(zhuǎn)板上施加鋸齒波作為掃描信號(hào)。
支持觸發(fā)功能前
示波管能夠輔助示波器將波形顯示屏幕上,卻不能保障將信號(hào)波形穩(wěn)定的在屏幕上顯示。具體如下如圖所示,在X軸偏轉(zhuǎn)板施加鋸齒波作為掃描信號(hào),在Y軸偏轉(zhuǎn)板施加輸入待測(cè)試信號(hào)。
【信號(hào)控制水平與垂直方向掃描】
假如鋸齒波是自動(dòng)觸發(fā),那么其觸發(fā)位置不固定,此時(shí)的輸入波形在示波器中的顯示狀態(tài)則如下所示:
因?yàn)槊看螐钠聊黄鹗嫉奈恢茫ㄐ蔚南辔徊灰恢?,這種情況就會(huì)讓觀察者在示波器上看到的波形似乎在滾動(dòng),并且會(huì)有多條波形重疊。
面對(duì)這個(gè)問(wèn)題想要解決的話,就需要使每一屏中顯示波形的相位是同步的,這時(shí)就關(guān)乎到施加在X軸偏轉(zhuǎn)板上的鋸齒波信號(hào)在什么時(shí)候開(kāi)始掃描。因此在示波器上增加了觸發(fā)功能。
支持觸發(fā)功能后
支持觸發(fā)功能后,示波器能夠設(shè)置觸發(fā)電平,而且可以選擇在輸入信號(hào)的上升/下降沿(slope)進(jìn)行觸發(fā)?,F(xiàn)在假如設(shè)置一個(gè)直流觸發(fā)電平為L(zhǎng)evel1,并選擇在上升沿進(jìn)行觸發(fā)。
在上圖中能夠看出X軸鋸齒波周期決定了示波器橫軸水平時(shí)基的大小。當(dāng)鋸齒波周期越長(zhǎng),則水平時(shí)基(time/div)越大,同時(shí)在屏幕上顯示的波形周期數(shù)越多。
采用設(shè)置觸發(fā)條件,能夠?qū)崿F(xiàn)每一屏中顯示波形的相位同步。
結(jié)果則是疊加在同一屏上,波形就能夠穩(wěn)定顯示了。
小總結(jié):
在此我們了解到了觸發(fā)的存在意義及一些關(guān)鍵的參數(shù),具體分類、觸發(fā)怎樣被實(shí)現(xiàn)還沒(méi)有整理完,詳細(xì)的講解之后會(huì)為大家發(fā)出來(lái),還有其他疑問(wèn)的伙伴們可以留言一起交流下!
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