示波器的数字触发技术(上)

2015-05-13 12:54:14   来源:ednchina   

关键字: 示波器  数字触发技术

触发功能是示波器的关键性能,它使示波器能够隔离特定信号事件以便进行详细分析,并能实现重复波形的稳定显示。

 

自上世纪 40 年代诞生以来,示波器触发功能不断得到增强。R&S RTO/RTE系列数字示波器的全数字触发功能树立了创新的里程碑,它在测量精度、波形捕获密度和功能性方面为示波器用户带来显著优势。

 

本文为您介绍了传统触发系统的工作原理,并阐释了 RTO/RTE 示波器实时数字触发的优点。

 

1 传统触发系统原理

1.1示波器触发功能的作用

示波器的触发系统基本上有两个主要应用:

1. 确保稳定显示

作为电气和电子信号测量调试工具的示波器,触发功能的发明是一项突破。触发功能能够稳定地显示重复的周期性信号。

 

2. 隔离感兴趣的事件
触发可以对特定波形事件做出反应,这有利于隔离和显示特定信号特征,诸如未达到脉冲高度的逻辑电平(“矮脉冲”),由串扰引起的信号干扰(例如“毛刺”),低边缘触发(“上升沿时间”)或通道间的无效定时(“Data2Clk”)。触发功能的种类和触发设置灵活性多年来一直在加强。

 

触发系统的精度以及灵活性,决定了示波器是否能够准确地显示和分析测量信号。

 

1.2 传统触发系统应用

如今,大多数示波器为数字示波器,这意味着被测信号被采样,并且作为连续的一组数字值被保存。然而,负责检测信号电平的触发器仍然使用模拟电路来处理原始被测信号。图 1 显示简化的数字示波器方框图。

pic_01.jpg
图 1:采用模拟触发单元的数字示波器的简化方框图
 
输入放大器用于调节被测信号,以便将被测信号的幅度调整到 A/D 转换器的工作范围,并适合示波器显示。调节后的信号经放大器输出,并行传递到 A/D 转换器和触发系统。A/D 转换器在一条路径上对测量信号进行采样和量化,数字化的样本值被写入采集存储器。触发系统在另一条路径上将该信号与有效触发条件(例如,采用“边沿”触发的触发电平)进行比较。
 
当有效触发条件满足时,开始记录 A/D 转换器样本,采集的波形被进一步处理和显示。图 2 举例显示采集样点和显示的波形。A/D 转换的数字化样本点在图中以圆圈标注。本例中使用具有正斜率的触发事件“边沿”。被测信号跨越触发电平产生有效触发事件。
pic_02.jpg
图 2:具有 A/D 转换器样本点和触发点的测量信号举例
 
1.3 模拟触发器的缺点
为了在示波器网格上精确显示信号,需要对触发点进行精确定时。如果触发时间测定不准确,显示的波形就不能与图中的触发点交叉(触发电平和触发位置的交叉点)。相关案例参阅图 3。
pic_03.jpg

 图 3:显示的波形和实际触发位置不符的例子

 

下述原因会引起触发位置失准:

1. 对触发边沿的测量不准确

在触发系统中,被测信号经比较器与触发门限进行比较,需要非常精确地测量比较器输出的边沿定时。为此,需要应用时间数字转换器 (Time-to-Digital-Converter,TDC)。TDC 不准确会导致个别显示波形相对触发点偏移。TDC 误差的随机分量会导致在每个触发事件上改变这个偏移量,从而导致触发抖动。

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0513/article_11751.html
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