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示波器的触发功能,起到非常重要的作用

2021-12-07 10:01:31

示波器大家都知道它的工作原理是将电信号转换为肉眼可见的图像,作为工程师的“火眼金睛”,可以快速的找寻错误信息。但是真正想要稳定的观察并显示示波器的波形情况,触发(Trigger)却有着非常重要的作用。因此充分理解触发的概念、原理以及设置方法是有效使用示波器的前提。

从10多年前鼎阳的出现直至现在,鼎阳示波器也褪去初的模拟触发方式继而转换为全面数字触发的方式,示波器触发功能在不断丰富和增强。今天将与大家一起探索示波器的“触发”的具体详情。

· 触发的定义 ·

触发的形成是依靠需求设置一定的电压幅值、时间、波形变化率等条件下,在波形数据流中的某一个波形达到设定的条件时,示波器就会实时捕获此波形与其相邻的范围,并将其显示在屏幕上。在此只有稳定的触发才会出现稳定的显示。触发也是发现问题之后定位问题的关键方法,通过使用触发能够快速的找出想要寻找的信号。

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· 关于触发的关键参数 ·

示波器从研发到使用中间经历了模拟示波器和数字示波器两个主要阶段。模拟示波器中的触发系统是引领了解与触发相关内容的开门钥匙。现在我们可以从模拟触发基本概念中主要的比较器电路先来入手了解。

单限比较器

在此单有一个参考电平,且参考电平为GND(0电平)的简单比较器,被称为单限比较器。

假如单限比较器的输入信号大于参考电平,结果为输出正"﹢",不然的话输出负"﹣",上述的参考电平就是触发功能中的关键参数“触发电平”。详细形式如下:

但是单限比较器有一个缺点是:只有一个触发电平作为临界电压,因此在输入信号的波动或噪声将会造成多次穿越临界电压的现象,从而也将产生误触发使输出产生不正确的转换。

为避免上述问题的发生这时就应考虑采用迟滞比较器。

迟滞比较器

在单限电压比较器的基础上引入正反馈网络,就组成了具有双门限值的迟滞比较器。

相对比于单限比较器来看,迟滞比较器具有两个参考电平为触发电平,分别为VTH和VTL。在输入电压高于VTH时,比较器将会输出高于电平,在输入电压低于VTL时比较器将会输出低电平,还有一种情况是在输入电压在VTH和VTL两者之间时,这时的输出结果将会保持原来的输出不变。

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采用迟滞比较器可以解决输入信号的波动或噪声导致误触发的问题发生。迟滞比较器两个比较电平VTH和VTL之间形成“迟滞区间”,但是迟滞区间的存在,也会促使输入波形噪声和毛刺多次穿越临界电压的现象,在这种情况下也仍然可以维持输出信号的稳定。

迟滞区间区间越大对噪声的抑制能力越强相反就会越小。但这样也会造成迟滞区间越大越好的假象,迟滞区间越大将会产生触发迟钝,对信号的变化不敏感的情况发生。这也是我们要了解的触发系统中另一个关键参数“触发灵敏度”,触发灵敏度可以显示出触发对信号噪声的敏感程度。

· 触发存在的含义 ·

首先我们需要知道的是示波器的显示原理,是采用将其波形在屏幕上保持一段时间后再消失,在限制设置的波形保持时间内,多个捕获周期绘制的波形叠加然后在屏幕上显示出来。

可是在实际的测量过程中,通过观察可以看到的是将输入信号接入示波器通道后,不能够立刻显示稳定的波器。一般都是需要手动进程触发设置后,波形才会稳定显示在显示器中。但是为什么会出现这样的问题呢?

接下来将使用传统的模拟示波器来了解触发在波形观察时的作用。

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模拟示波器工作原理

阴极射线管(CRT)简称示波管,是模拟示波器的核心它的原理图如下:

1.当把输入信号施加到Y轴偏转板,而X轴偏转板不加电压时,在荧光屏的左侧纵坐标上就会打出一个亮点,且电压越大亮点位置越高。

2.在将锯齿波信号施加到X偏转板,但是Y偏转板不加电压时,这时将会跟随锯齿波电压的升高,光点会从屏幕左边均匀移动到屏幕右边。当锯齿波归零后重新开始扫描,则光点迅速回到左边后,从左边重复向右移动。

因此模拟示波器的工作方式是在Y轴偏转板上施加待测信号,在X轴偏转板上施加锯齿波作为扫描信号。

支持触发功能前

示波管能够辅助示波器将波形显示屏幕上,却不能保障将信号波形稳定的在屏幕上显示。具体如下如图所示,在X轴偏转板施加锯齿波作为扫描信号,在Y轴偏转板施加输入待测试信号。

【信号控制水平与垂直方向扫描】

假如锯齿波是自动触发,那么其触发位置不固定,此时的输入波形在示波器中的显示状态则如下所示:

因为每次从屏幕起始的位置,波形的相位不一致,这种情况就会让观察者在示波器上看到的波形似乎在滚动,并且会有多条波形重叠。

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面对这个问题想要解决的话,就需要使每一屏中显示波形的相位是同步的,这时就关乎到施加在X轴偏转板上的锯齿波信号在什么时候开始扫描。因此在示波器上增加了触发功能。

支持触发功能后

支持触发功能后,示波器能够设置触发电平,而且可以选择在输入信号的上升/下降沿(slope)进行触发。现在假如设置一个直流触发电平为Level1,并选择在上升沿进行触发。

在上图中能够看出X轴锯齿波周期决定了示波器横轴水平时基的大小。当锯齿波周期越长,则水平时基(time/div)越大,同时在屏幕上显示的波形周期数越多。

采用设置触发条件,能够实现每一屏中显示波形的相位同步。

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结果则是叠加在同一屏上,波形就能够稳定显示了。

小总结:

在此我们了解到了触发的存在意义及一些关键的参数,具体分类、触发怎样被实现还没有整理完,详细的讲解之后会为大家发出来,还有其他疑问的伙伴们可以留言一起交流下!

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