示波器的同步

1、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(shuō)的示波器同步是指示波器的掃描信號(hào)與被觀測(cè)的信號(hào)同步， 也就是說(shuō)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(huì)有什么 結(jié)果？帶著這樣的問(wèn)題讓我們來(lái)考察圖 1 1 的情況。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(guò)在X X 和 Y 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 X 偏轉(zhuǎn)板加的是正向鋸齒波信號(hào)，線性上升的電壓控制電子束從左 到右移動(dòng)，形成水平掃描。因?yàn)樯仙碾妷号c時(shí)間成線性關(guān)系， 掃描得到的軌跡 就可以模擬時(shí)間軸。如

2、果同時(shí)在 Y Y 偏轉(zhuǎn)板加上與被測(cè)信號(hào)成比例的電壓，使電 子束在水平移動(dòng)的同時(shí)也在垂直方向移動(dòng)， 這樣電子束就描繪出了被測(cè)信號(hào)與時(shí) 間的關(guān)系，也就是信號(hào)的波形。這是示波器顯示波形的根本原理?，F(xiàn)在我們來(lái)看圖 1 1。圖 1 1 中的 Y Y 是一周期性信號(hào)，X X 是掃描信號(hào)，顯然它們 是不同步的。當(dāng)將這樣的信號(hào)同時(shí)分別加到示波器的Y Y 和 X X 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)時(shí)，顯示的波形如圖 2 2 所示，其中當(dāng) X X 從 T0T0 掃描到 T1T1 時(shí)描繪出的波形是 A,A,從 T1T1 到 T2T2 掃描時(shí)描繪出的波形是 B,B,而從 T2T2 到 T3T3 掃描時(shí)描繪出的是 C,C,顯然它們?cè)?屏幕上

3、的位置都不同，而且先后出現(xiàn)，所以您會(huì)看到的是它們的混合，得不到一 個(gè)穩(wěn)定的波形。這就是示波器的掃描與信號(hào)不同步的結(jié)果。如果我們?cè)O(shè)法將 X X 信號(hào)變成圖 3 3 所示的情形，使每一次掃描開(kāi)始時(shí)刻都對(duì) 應(yīng)于 Y Y信號(hào)一個(gè)周期的同一點(diǎn)，使得每一次掃描對(duì)應(yīng)的 Y Y 信號(hào)都相同，也就是 讓示波器的掃描信號(hào)與被測(cè)信號(hào) 同步。當(dāng)將這樣的信號(hào)同時(shí)分別加到示波器的 X X 和 Y Y 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)時(shí)，由于每一個(gè)掃描周期 X X 和 Y Y 的信號(hào)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(shuō)我們可以得到圖 4 4 所示的波形。這是您能看到的唯一波形，因?yàn)槊恳粋€(gè)掃

4、描周 期電子束都打在這個(gè)波形的軌跡上，而不是其他位置，因而這個(gè)波形是穩(wěn)定的。 這就是示波器掃描與信號(hào)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, 必要的條件是 示波器的掃描信號(hào)要與被觀察的信號(hào)保持同步關(guān)系。那么，我們?cè)鯓硬拍苁故静ㄆ鞯膾呙栊盘?hào)與被觀測(cè)信號(hào)保持同步關(guān)系呢？觸發(fā)的作用為了使掃描信號(hào)與被測(cè)信號(hào)同步，我們可以設(shè)定一些條件，將被測(cè)信號(hào)不斷 地與這些條件相比擬，只有當(dāng)被測(cè)信號(hào)滿(mǎn)足這些條件時(shí)才啟動(dòng)掃描， 從而使得掃 描的頻率與被測(cè)信號(hào)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(chēng) 為觸發(fā)，而這些條件我們稱(chēng)其為觸發(fā)條件。用作觸發(fā)條件的形式很多，最常用最根本的就是

5、邊沿觸發(fā)，即將被測(cè)信號(hào) 的變化即信號(hào)上升或下降的邊沿與某一電平相比擬，當(dāng)信號(hào)的變化以某種選 定的方式到達(dá)這一電平時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)一次掃描。例如在圖3 3 中,我們可以將觸發(fā)電平選在 0V,0V,當(dāng)被測(cè)信號(hào)從低到高跨越這個(gè)電平時(shí)， 就產(chǎn)生一 次掃描，這樣我們就得到了與被測(cè)信號(hào)同步的掃描信號(hào)。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(huì)在比擬高檔的 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，比擬多和復(fù)雜，這些是示波器使用中最重要的操作， 也是許多初學(xué)者感到較難掌 握的地方，我們將另覓篇幅詳細(xì)介紹。示波器的觸發(fā)模式

6、是另一個(gè)常常使初學(xué)電子的朋友感到困惑的概念， 本文將著重 解釋根本的示波器觸發(fā)模式，并從實(shí)用的角度說(shuō)明它們的選用方法， 以期能幫助 初學(xué)者有效地使用這些模式。示波器的根本觸發(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(guò)觸發(fā)這樣一種辦法來(lái)使得示波器的掃描與被觀測(cè)信號(hào)同步，從而顯示穩(wěn)定的波形見(jiàn)?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(mǎn)足不同的觀測(cè)需要。示波器最常用最根本的觸發(fā)模式有三種：第一種是自動(dòng)模式，示波器面板上一般標(biāo)為“AUTOAUTO。在這種模式下，當(dāng)觸發(fā)沒(méi)有發(fā)生時(shí)，示波器的掃描系統(tǒng) 會(huì)根據(jù)設(shè)定的掃描速率自動(dòng)進(jìn)行掃描； 而當(dāng)有觸發(fā)發(fā)生時(shí)，掃

7、描系統(tǒng)會(huì)盡量按信 號(hào)的頻率進(jìn)行掃描。所以在這種模式下不管觸發(fā)條件是否滿(mǎn)足, 示波器都會(huì)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(diǎn)。第二種是正常模式，也稱(chēng)為常規(guī)模式，在面板上一般標(biāo)為“NORMALNORMAL 或“NORMNORM。這種模式與自動(dòng)模式不同，在這種模式下示波器只有 當(dāng)觸發(fā)條件滿(mǎn)足了才進(jìn)行掃描，如果沒(méi)有觸發(fā)，就不進(jìn)行掃描。因此在這種模式 下如果沒(méi)有觸發(fā)的話，對(duì)于模擬示波器而言您會(huì)看不到掃描線, 屏幕上什么都沒(méi) 有，對(duì)于數(shù)字示波器而言您會(huì)看不到波形更新， 不了解這一點(diǎn)還常常會(huì)以為是信 號(hào)沒(méi)連上或什么其他故障。第三種是 單次模式，一般標(biāo)為“SINGLE?SING

8、LE?或“SIGLSIGL。這種模式與 正常模 式有一點(diǎn)類(lèi)似，就是只有當(dāng)觸發(fā)條件滿(mǎn)足時(shí)才產(chǎn)生掃描，否那么不掃描。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(jìn)入一種休止?fàn)顟B(tài)，使得后面即使再有滿(mǎn)足觸發(fā)條件的信號(hào)出現(xiàn)也不再進(jìn)行掃描，也就是觸發(fā)一次只掃描一次，即單次，必須通過(guò)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(duì)于普通模擬示波器而言在這種模式下您經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)什么也看不到，因?yàn)椴ㄐ我婚W而過(guò)，示波器不能將其保存，因此除了與照相機(jī)配合將一閃而過(guò)的波形 拍下來(lái)，在多數(shù)場(chǎng)合這種模式?jīng)]有什么用。以上三種觸發(fā)模式是絕大多數(shù)示波器都會(huì)提供的，那么，我們?cè)趯?shí)際中應(yīng)該怎樣選擇和使用呢？ 示波

9、器觸發(fā)模式的使用在實(shí)際使用中，不同觸發(fā)模式的選擇常常是根據(jù)對(duì)被觀測(cè)信號(hào)特性和要觀測(cè) 的內(nèi)容作出的，其間并沒(méi)有什么固定的規(guī)那么，而往往是一個(gè)交互的過(guò)程，即通過(guò) 選擇不同的觸發(fā)模式了解信號(hào)的特性，乂根據(jù)信號(hào)的特性和想要觀測(cè)的內(nèi)容選擇 有效的觸發(fā)模式。在這個(gè)過(guò)程中最重要的是要理解不同觸發(fā)模式的工作機(jī)制，了解被觀測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)以及明確所要觀測(cè)的內(nèi)容。一般來(lái)說(shuō)，在對(duì)信號(hào)的特點(diǎn)不是很了解的時(shí)候， 應(yīng)該選擇自動(dòng)模式，因?yàn)檫@ 時(shí)不管信號(hào)是什么樣示波器都會(huì)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(huì)什么都沒(méi)有。有掃描線后可以通過(guò)調(diào)節(jié)垂直增益、垂直 位置、時(shí)基速率等參數(shù) 找到波形，然后通過(guò)選

10、擇觸發(fā)源、觸發(fā)邊沿、觸發(fā)電 平等穩(wěn)定波形。對(duì)于模擬示波器來(lái)說(shuō)，只要信號(hào)是周期性的，其頻率在適合相應(yīng) 示波器觀測(cè)的范圍內(nèi)并且不太復(fù)雜的話，通過(guò)這樣的步驟一般能到達(dá)對(duì)信號(hào)的大 體了解，然后根據(jù)需要可作進(jìn)一步的觀測(cè)。對(duì)于正常模式，許多朋友可能會(huì)覺(jué)得與自動(dòng)模式在觀測(cè)效果上沒(méi)有什么區(qū) 別，常常有這樣的情況，將觸發(fā)模式在自動(dòng)與正常之間切換， 屏幕波形并沒(méi)有什 么變化,不過(guò)這種情形往往只發(fā)生在被觀測(cè)信號(hào)是一些比擬簡(jiǎn)單的周期性信號(hào)的 情況下。正常模式的作用在于觀測(cè)波形的細(xì)節(jié)， 特別是對(duì)于比擬復(fù)雜的信號(hào)，例 如視頻同步信號(hào)。為什么這樣說(shuō)呢？這是因?yàn)闉榱擞^測(cè)細(xì)節(jié)， 我們必須將時(shí)基掃 描速率調(diào)高，以便將波形展開(kāi)。而

11、當(dāng)我們這樣做的時(shí)候，就會(huì)使得被觀測(cè)信號(hào)的 頻率相對(duì)于示波器掃描速率而言變低， 也就是說(shuō)，在兩次觸發(fā)之間示波器可能會(huì) 作很屢次掃描。在這種情形下，如果這時(shí)我們選擇的是自動(dòng)模式， 那么示波器會(huì)實(shí) 際進(jìn)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(duì)應(yīng)的波形 與觸發(fā)掃描所對(duì)應(yīng)的波形一起顯示， 造成顯示波形的混疊，因而不能活晰地顯示 我們想看的波形。而如果我們選擇的是正常模式，那么這些在觸發(fā)之間的掃描示波 器實(shí)際不會(huì)進(jìn)行，只進(jìn)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(huì)比擬活晰，這就是正常觸發(fā)模式的功用。圖 1 1 是這種情況的圖解，在圖 1 1 中，左側(cè)

12、上方是被觀測(cè)的波形，下方是掃描波形，右 側(cè)是波形的顯示。圖 1a1a 中掃描速率較低，不便于觀察波形的細(xì)節(jié)；圖 1b1b 將掃 描速率提高，采用自動(dòng)觸發(fā)模式，這時(shí)顯示的波形是不活晰的，有混疊現(xiàn)象；圖1c1c 中的掃描速率與圖 1b1b 相同，但米用正常觸發(fā)方式，僅在有觸發(fā)時(shí)才進(jìn)行掃 描，因而顯示活晰的波形。對(duì)于單次模式，如上所述就普通模擬示波器而言我們根本上是難以利用的，但對(duì)于數(shù)字存儲(chǔ)示波器來(lái)說(shuō)它是一種非常有用的觸發(fā)模式。在數(shù)字存儲(chǔ)示波器 中，使用單次觸發(fā)模式可以捕捉單次出現(xiàn)或?qū)掖纬霈F(xiàn)但不太具有周期性的信號(hào)。 雖然使用正常模式也能夠捕捉單次的信號(hào)， 但如果信號(hào)是屢次而非單次時(shí)，在正 常模式下后面出現(xiàn)的信號(hào)所觸發(fā)的掃描就會(huì)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(shí)候如果采用單次