數(shù)字示波器得力助手，90%的人竟然不知道？

相對(duì)于模擬示波器來(lái)說(shuō)，數(shù)字示波器有非常豐富的觸發(fā)功能，數(shù)字示波器正是憑借其得力助手——觸發(fā)功能，成為電路調(diào)試的有力工具。

觸發(fā)對(duì)于示波器的意義：

• 捕獲感興趣的信號(hào)；
• 確定波形的時(shí)間零點(diǎn)。

一、示波器觸發(fā)原理
如圖1所示信號(hào)經(jīng)過(guò)探頭進(jìn)入示波器后經(jīng)衰減器放大器后會(huì)分成兩路，一路會(huì)經(jīng)過(guò)ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，另一路會(huì)經(jīng)過(guò)觸發(fā)時(shí)基。觸發(fā)時(shí)基模塊的作用是監(jiān)控輸入的信號(hào)并判斷是否滿足觸發(fā)條件。觸發(fā)時(shí)基模塊可以控制示波器采集的開(kāi)始、停止等關(guān)鍵動(dòng)作。

圖1  示波器的觸發(fā)

如果示波器沒(méi)有觸發(fā)系統(tǒng)，采用每隔一段時(shí)間或隨機(jī)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(guī)律，這樣在屏幕上看到的波形就是不穩(wěn)定的。圖2是觸發(fā)條件不滿足時(shí)示波器捕捉的正弦波中的幾段波形，每段波形的采集都是隨機(jī)的，所以在示波器上看到的波形是來(lái)回滾動(dòng)不穩(wěn)定的。

圖2  不穩(wěn)定觸發(fā)

如下動(dòng)態(tài)圖所示：

圖3  不穩(wěn)定觸發(fā)動(dòng)態(tài)圖

圖4是有穩(wěn)定觸發(fā)時(shí)在示波器上看到的波形。此時(shí)由于每次觸發(fā)點(diǎn)都發(fā)生在信號(hào)經(jīng)過(guò)觸發(fā)電平的位置，觸發(fā)電平大多數(shù)情況下是用一根直流電平作為基準(zhǔn)，當(dāng)信號(hào)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)。所以在屏幕上捕獲到的多個(gè)波形有相同的時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)，波形看起來(lái)就是穩(wěn)定的。

圖4  穩(wěn)定觸發(fā)

動(dòng)態(tài)變化如下圖5所示：

圖5  穩(wěn)定觸發(fā)動(dòng)態(tài)圖

之前若是使用過(guò)模擬示波器的工程師知道，它的觸發(fā)機(jī)制是在觸發(fā)后進(jìn)行的信號(hào)掃描、顯示，所以在屏幕上看觀察到的波形都是觸發(fā)點(diǎn)以后的。然而數(shù)字示波器的觸發(fā)機(jī)制是，若觸發(fā)條件不滿足，示波器并不會(huì)等待采集，它實(shí)際內(nèi)部在全速向緩存中不斷的采集數(shù)據(jù)。如圖6所示，又因?yàn)槭静ㄆ鞔鎯?chǔ)深度有限，所以緩存很快會(huì)填滿并循環(huán)用新的數(shù)據(jù)覆蓋舊的數(shù)據(jù)。以此來(lái)持續(xù)到觸發(fā)事件的發(fā)生。所以在示波器的內(nèi)部存儲(chǔ)中分為兩部分?jǐn)?shù)據(jù)，一部分是觸發(fā)點(diǎn)前的數(shù)據(jù)（Pre-Trigger），另一部分是觸發(fā)點(diǎn)后的數(shù)據(jù)（Post-Trigger）。 

圖6  觸發(fā)前后的數(shù)據(jù)

所以現(xiàn)在我們使用的數(shù)字示波器觀察到的波形是既可以看到觸發(fā)點(diǎn)前的數(shù)據(jù)，也可以看到觸發(fā)點(diǎn)后的數(shù)據(jù)，并可以設(shè)置觸發(fā)點(diǎn)來(lái)調(diào)整觸發(fā)前后波形的比例，這是數(shù)字示波器優(yōu)點(diǎn)之一，如圖所示，這是數(shù)字示波器采樣邊沿觸發(fā)采集的一段波形。觸發(fā)點(diǎn)的時(shí)刻就是示波器上采集的這段波形的零點(diǎn)時(shí)間，觸發(fā)點(diǎn)之前的是負(fù)時(shí)刻時(shí)間點(diǎn)，觸發(fā)點(diǎn)之后的是正時(shí)刻時(shí)間點(diǎn)。

圖7  觸發(fā)前后的波形

二、示波器觸發(fā)類(lèi)型
根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，會(huì)使用不同的觸發(fā)條件設(shè)置期望捕獲的信號(hào)特征，因此ZDS5000/4000示波器中標(biāo)配有非常豐富的觸發(fā)條件設(shè)置見(jiàn)圖8，可以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。不僅包含13種基礎(chǔ)觸發(fā)（持邊沿、脈寬、斜率、視頻、欠幅、超幅、碼型、第 N 邊沿、延遲、超時(shí)、建立保持、A->Bn、交替觸發(fā)），還免費(fèi)支持30余種協(xié)議觸發(fā)。

數(shù)字示波器存在比較大的死區(qū)時(shí)間，但是ZDS系列示波器標(biāo)配40余種觸發(fā)條件，只要使用者能大概估計(jì)出可能要捕獲的信號(hào)特征，就可以根據(jù)信號(hào)特征設(shè)置相應(yīng)的觸發(fā)條件進(jìn)行捕獲，可大大提高工作效率。