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文檔簡介

1、和初學者談示波器的觸發(fā)(出自ZM實驗室)示波器的同步     要明白觸發(fā)的概念,首先要了解示波器同步的概念。那么什么是示波器的同步呢?我們這里所說的示波器同步是指示波器的掃描信號與被觀測的信號同步,也就是說它們的頻率之間存在著整數(shù)倍的關(guān)系。為什么要這樣?不這樣會有什么結(jié)果?我們先了解一下示波器的工作原理。我們知道,示波器是通過在X和Y偏轉(zhuǎn)板上加上控制電壓,控制由電子槍射出電子束的偏轉(zhuǎn)從而在屏幕上描繪出軌跡的,一般在X偏轉(zhuǎn)板加的是正向鋸齒波信號,線性上升的電壓控制電子束從左到右移動,形成水平掃描。因為上升的電壓與時間成線性關(guān)系,掃描得到的軌跡就可以模擬時間

2、軸。如果同時在Y偏轉(zhuǎn)板加上與被測信號成比例的電壓,使電子束在水平移動的同時也在垂直方向移動,這樣電子束就描繪出了被測信號與時間的關(guān)系,也就是信號的波形。這是示波器顯示波形的基本原理。    Y是一周期性信號,X是掃描信號,顯然它們是不同步的。當將這樣的信號同時分別加到示波器的Y和X偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)時,其中當X從T0掃描到T1時描繪出的波形是A,從T1到T2掃描時描繪出的波形是B,而從T2到T3掃描時描繪出的是C,顯然它們在屏幕上的位置都不同,而且先后出現(xiàn),所以您會看到的是它們的混合,得不到一個穩(wěn)定的波形。這就是示波器的掃描與信號不同步的結(jié)果。 

3、0;  如果我們設(shè)法將X信號每一次掃描開始時刻都對應(yīng)于Y信號一個周期的同一點,使得每一次掃描對應(yīng)的Y信號都相同,也就是讓示波器的掃描信號與被測信號“同步”。當將這樣的信號同時分別加到示波器的X和Y偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)時,由于每一個掃描周期X和Y的信號都相同,電子束受到同樣的偏轉(zhuǎn)控制,因而每一次掃描的電子束都打在屏幕上的同樣的軌跡上,也就是說我們可以得到唯一波形,因為每一個掃描周期電子束都打在這個波形的軌跡上,而不是其他位置,因而這個波形是穩(wěn)定的。這就是示波器掃描與信號同步的結(jié)果。    綜上所述,如果我們要在示波器的屏幕上觀察到穩(wěn)定的波形,必要的

4、條件是示波器的掃描信號要與被觀察的信號保持同步關(guān)系。那么,我們怎樣才能使示波器的掃描信號與被觀測信號保持同步關(guān)系呢?觸發(fā)的作用為了使掃描信號與被測信號同步,我們可以設(shè)定一些條件,將被測信號不斷地與這些條件相比較,只有當被測信號滿足這些條件時才啟動掃描,從而使得掃描的頻率與被測信號相同或存在整數(shù)倍的關(guān)系,也就是同步。這種技術(shù)我們就稱為“觸發(fā)”,而這些條件我們稱其為“觸發(fā)條件” 。    用作觸發(fā)條件的形式很多,最常用最基本的就是“邊沿觸發(fā)”,即將被測信號的變化(即信號上升或下降的邊沿) 與某一電平相比較,當信號的變化以某種選定的方式達到這一電平時,產(chǎn)生一個

5、觸發(fā)信號,啟動一次掃描。例如,我們可以將觸發(fā)電平選在0V,當被測信號從低到高跨越這個電平時,就產(chǎn)生一次掃描,這樣我們就得到了與被測信號同步的掃描信號。其他的觸發(fā)條件有“脈寬觸發(fā)” 、“斜率觸發(fā)” 、“狀態(tài)觸發(fā)” 等等,這些觸發(fā)條件通常會在比較高檔的示波器中出現(xiàn)。有關(guān)觸發(fā)的調(diào)節(jié)    有關(guān)觸發(fā)的調(diào)節(jié)包括觸發(fā)源、觸發(fā)方式、觸發(fā)條件即相應(yīng)參數(shù)的選擇等等,比較多和復(fù)雜,這些是示波器使用中最重要的操作,也是許多初學者感到較難掌握的地方,我們將另覓篇幅詳細介紹。示波器的觸發(fā)模式是另一個常常使初學電子的朋友感到困惑的概念,本文將著重解釋基本的示波器觸發(fā)模式,并從實用的

6、角度說明它們的選用方法,以期能幫助初學者有效地使用這些模式。示波器的基本觸發(fā)模式    什么是示波器的觸發(fā)模式?我們知道,示波器需要通過“觸發(fā)” 這樣一種辦法來使得示波器的掃描與被觀測信號同步,從而顯示穩(wěn)定的波形(見什么是示波器的觸發(fā)?一文) ,所謂“觸發(fā)模式” 是指一些為產(chǎn)生觸發(fā)所選定的方式,以滿足不同的觀測需要。    示波器最常用最基本的觸發(fā)模式有三種:第一種是“自動模式” ,示波器面板上一般標為“AUTO” 。在這種模式下,當觸發(fā)沒有發(fā)生時,示波器的掃描系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)定的掃描速率自動進行掃描;而當有觸發(fā)發(fā)生時

7、,掃描系統(tǒng)會盡量按信號的頻率進行掃描。所以在這種模式下不論觸發(fā)條件是否滿足,示波器都會產(chǎn)生掃描,都可以在屏幕上可以看到有變化的掃描線,這是這種模式的特點。    第二種是“正常模式” ,也稱為“常規(guī)模式” ,在面板上一般標為“NORMAL” 或“NORM” 。這種模式與自動模式不同,在這種模式下示波器只有當觸發(fā)條件滿足了才進行掃描,如果沒有觸發(fā),就不進行掃描。因此在這種模式下如果沒有觸發(fā)的話,對于模擬示波器而言您會看不到掃描線,屏幕上什么都沒有,對于數(shù)字示波器而言您會看不到波形更新,不了解這一點還常常會以為是信號沒連上或什么其他故障。 

8、0;  第三種是“單次模式” ,一般標為“SINGLE” 或“SIGL” 。這種模式與“正常模式” 有一點類似,就是只有當觸發(fā)條件滿足時才產(chǎn)生掃描,否則不掃描。而不同在于,這種掃描一但產(chǎn)生并完成后,示波器的掃描系統(tǒng)即進入一種休止狀態(tài),使得后面即使再有滿足觸發(fā)條件的信號出現(xiàn)也不再進行掃描,也就是觸發(fā)一次只掃描一次,即單次,必須通過手工的方法將掃描系統(tǒng)重啟,才能產(chǎn)生下一次觸發(fā)。 顯然,對于普通模擬示波器而言在這種模式下您經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)什么也看不到,因為波形一閃而過,示波器不能將其保留,因此除了與照相機配合將一閃而過的波形拍下來,在多數(shù)場合這種模式?jīng)]有什么用。  

9、  以上三種觸發(fā)模式是絕大多數(shù)示波器都會提供的,那么,我們在實際中應(yīng)該怎樣選擇和使用呢?示波器觸發(fā)模式的使用    在實際使用中,不同觸發(fā)模式的選擇常常是根據(jù)對被觀測信號特性和要觀測的內(nèi)容作出的,其間并沒有什么固定的規(guī)則,而往往是一個交互的過程,即通過選擇不同的觸發(fā)模式了解信號的特性,又根據(jù)信號的特性和想要觀測的內(nèi)容選擇有效的觸發(fā)模式。在這個過程中最重要的是要理解不同觸發(fā)模式的工作機制,了解被觀測信號的特點以及明確所要觀測的內(nèi)容。     一般來說,在對信號的特點不是很了解的時候,應(yīng)該選擇自動模

10、式,因為這時不管信號是什么樣示波器都會掃描,您至少能在屏幕上看到一些東西,那怕僅僅是掃描線也好,而不會什么都沒有。有掃描線后可以通過調(diào)節(jié)垂直增益、垂直位置、時基速率等參數(shù)“找到” 波形,然后通過選擇觸發(fā)源、觸發(fā)邊沿、觸發(fā)電平等穩(wěn)定波形。對于模擬示波器來說,只要信號是周期性的,其頻率在適合相應(yīng)示波器觀測的范圍內(nèi)并且不太復(fù)雜的話,通過這樣的步驟一般能達到對信號的大體了解,然后根據(jù)需要可作進一步的觀測。    對于正常模式,許多朋友可能會覺得與自動模式在觀測效果上沒有什么區(qū)別,常常有這樣的情況,將觸發(fā)模式在自動與正常之間切換,屏幕波形并沒有什么變化,不過這種情

11、形往往只發(fā)生在被觀測信號是一些比較簡單的周期性信號的情況下。正常模式的作用在于觀測波形的細節(jié),特別是對于比較復(fù)雜的信號,例如視頻同步信號。為什么這樣說呢?這是因為為了觀測細節(jié),我們必須將時基掃描速率調(diào)高,以便將波形展開。而當我們這樣做的時候,就會使得被觀測信號的頻率相對于示波器掃描速率而言變低,也就是說,在兩次觸發(fā)之間示波器可能會作很多次掃描。在這種情形下,如果這時我們選擇的是自動模式,則示波器會實際進行所有這些掃描,其結(jié)果是使這些掃描(它們不是由觸發(fā)產(chǎn)生)所對應(yīng)的波形與觸發(fā)掃描所對應(yīng)的波形一起顯示,造成顯示波形的混疊,因而不能清晰地顯示我們想看的波形。而如果我們選擇的是正常模式,則這些在觸發(fā)

12、之間的掃描示波器實際不會進行,只進行那些因觸發(fā)而產(chǎn)生的掃描,因而只顯示我們想看到的與觸發(fā)相聯(lián)系的波形,從而使波形會比較清晰,這就是正常觸發(fā)模式的功用。    對于單次模式,如上所述就普通模擬示波器而言我們基本上是難以利用的,但對于數(shù)字存儲示波器來說它是一種非常有用的觸發(fā)模式。在數(shù)字存儲示波器中,使用單次觸發(fā)模式可以捕捉單次出現(xiàn)或多次出現(xiàn)但不太具有周期性的信號。雖然使用正常模式也能夠捕捉單次的信號,但如果信號是多次而非單次時,在正常模式下后面出現(xiàn)的信號所觸發(fā)的掃描就會將前面捕獲的結(jié)果抹去,因此反而得不到穩(wěn)定的波形。在這種時候如果采用單次模式就沒有這個問題,也就是說,單次模式的觸發(fā)具有從多次出現(xiàn)的信號中挑選一個的能力。 

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