分析测试百科网

搜索

喜欢作者

微信支付微信支付
×

数字存储示波器简介(四)

2020.9.28
头像

王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

1、预触发和后触发

    每一次时基扫描都是由一个触发事件启动的。这样一来我们就只能研究观察触发时刻以后的信号变化情况。在很多应用场合,我们感兴趣的波形部分并不紧跟在引起稳定触发的信号部位后面,而是在触发以后一段时间,或者甚至可能在触发之前。

    例如当一个半导体器件被打开时,其输出信号的幅度可能很大,我们可以用它来触发示波器。但是如果我们要研究该半导体器件开始导通的很小的输入信号时,我们就会发现,这个信号太小因而不能准确的触发示波器。这就要求示波器具有所谓的预触发观察能力:即有一个信号(这里指那个大的输出信号)来触发示波器,而示波器显示触发时刻之前的信号的能力。这就使得示波器能用多通道的波形详细的显示出一个系统的输入和输出信号,年个而看出系统响应的因果关系。

    在另一些情况下,你可能想要详细的研究触发事件以后一段时间发生的信号有关部分。例如要研究一个方波的抖动的大小,就可以使用一台具有后触发延迟或后触发观察能力的示波器。这时可以用方波的一个沿来触发示波器,而把时基设置成很高的速度以显示抖动。其作法是:在示波器探测到触发事件时,启动一个后触发延迟计数器。将此计数器的计数时间设置成大约等于一个信号周期的时间。当此预先设计的定时时间结束以后,示波器就开始从方波的下一个上升沿即将开始的时刻采集。

    由于延迟计数器是一个非常稳定的石英晶体控制的数字时钟,它与被测信号无关,独立工作,所以被测方波信号的抖动就会表现为示波器上采集到的上升沿位置的不稳定性。也就是说在各次采集过程中,方波的上升沿将会在相对于触发事件的不同时刻(即屏幕上的不同位置)出现。

2、触发位置

    具有预触发或后触发延迟能力的示波器必须具有某种方法来控制延迟时间的大小。这可以用触发位置控制机构来完成。这个控制机构可以使得触发位置在屏幕上或者在采集记录中移动。在有些示波器中,触发位置只能设置为几个预先规定的数值,例如在采集信号记录的开头、中间和结尾。但如示波器具有很宽的出发位置控制范围,使用起来会是很方便的。

3、毛刺捕捉

    由于电路的干扰或者由于连线离被测系统过近等因素就可能会产生带有快速的毛刺或尖峰的失真波形,这些毛刺常会引起系统发生误动作。这就需要我们来发现这些毛刺。

    如果用模拟示波器来观察,只有当毛刺信号是重复性的并且和主信号同步时,我们才能看到毛刺信号。或者如果运气好,出现了很多的毛刺,就可能会在主信号的周围看到毛刺的朦胧形象。由于毛刺源于其它的电路系统,所以这些毛刺通常只是偶尔发生,并且和主信号不同步。使用DSO捕捉毛刺首先必须确保示波器已准备好去捕捉这些快速毛刺。DSO在特定时刻对输入信号进行采样,采样点之间的时间间隔取决于时间设置。如果毛刺的宽度比示波器的时间分辨率还要小,能否捕捉到毛刺就要看运气如何了。为了能够捕捉到毛刺我们的办法就是峰值检测或毛刺捕捉。

    采用峰值检测的方法时,示波器将对信号波形的幅度连续的进行监测,并由正、负峰值检测器将信号的峰值幅度暂时的储存起来。当示波器要显示采样点的时候,示波器就将正或负峰值检测器保存的峰值进行数字化,并将该峰值检测器清零。这样在示波器上就用检测到的信号的正、负峰值代替了原来的采样点的数值。因此,峰值检测的方法能帮助我们发现由于使用的采样率过低而丢失的信号或者由于假象现象而引起失真的信号。峰值检测的方法对于捕捉调制信号,也很有用。为了显示这类信号,必须将示波器的时基设置的和调制信号的频率相配合。而在这种信号中,调制信号的频率通常在音频范围但载波频率通常为455KHZ或者更高。在这种情况下,不使用毛刺捕捉功能,就不能正确的采集信号,而使用了毛刺捕捉功能就可以看到类似模拟示波器所显示的波形。

    示波器上的峰值检测功能是通过硬件(模拟)峰值检测器的方法或者快速采样的方法来实现的。(模拟)峰值检测器是一个专门的硬件电路,它以电容上电压的形式存储信号的峰值。这种方法的缺点是速度比较慢,它通常只能存储宽度大于几个微秒且有相当幅度的毛刺。数字峰值检测器围绕ADC而构成,这时ADC将以可能的最高采样率连续对信号进行采样。然后将峰值存储在一个专用的存储器中。当要显示采样点的值时,储存的峰值就作为该时刻的采样值来使用。数字峰值检测器的优点是其速度和数字化的过程的速度一样快。

4、滚动模式

    从触发事件开始,示波器采集信号的采样点,并将其存于采集存储器中的连续位置。一单新的数据已将存储器的最后一个单元填满以后,采集过程即告结束,示波器就将采集存储器中的波形数据复制到显示存储器中去。在此期间示波器不再采集新的数据,就象模拟示波器在时基复位期间不能显示波形扫迹一样。

    对于低频应用的场合,信号的周期可达分钟的量级而远不只是微秒级的量级,这时DSO可以应用一种全连续的显示方式:滚动模式。在这种模式下,示波器采集采样点并立即将采集的数据复制到显示存储器。而这些新的采样点显示于屏幕的右面,屏幕上已有的波形则向左滚动。老的采样点一旦移动到屏幕的左面即行消失。这样一来示波器屏幕上显示的波形总是反映出最新信号对时间变化的情况。

    由于有了这种滚动模式,就可以用示波器来代替图表记录仪来显示慢变化的现象。诸如化学过程、电池的充放电周期或温度对系统性能的影响等。

5、显示放大

    在模拟示波器中,可以将时基放大10倍,以便详细观察信号的细节。在DSO中显示的波形可以按大小不同的步进值放大。通常时基放大按2的幂次倍数放大。一旦波形已经采集并存入存储器,例如单次波形采集的情况,使用垂直放大功能代替提高垂直灵敏度来放大波形也是很方便的。


互联网
文章推荐