一周玩转示波器（六）

在电子信息通信类专业学习中，大家都会接触到示波器，之前本人也在各种论坛、博客以及星球内上传过各种示波器的教程。但是发现还是有很多大侠提议需要连载篇来督促自己每日的学习。"FPGA技术江湖"就是这么一个宠粉的公众号，那就满足各位大侠的需求，将相关的教程以及学习资料整理整合后变成了“一周玩转示波器”。每日十分钟，坚持下去，量变成质变。

今天给大侠带来一周玩转示波器，开启进阶篇，第六篇，抓图和认识触发系统（触发源、触发电平、触发类型、触发抑制时间、触发耦合、触发模式、单次触发（Single /Single SEQ）），话不多说，上货。

 

抓图

 

也叫截图，截取示波器整个屏幕内容，保存至示波器内部存储器或 U 盘。以下分别是便携（以 DPO2000 为例）、手持（以 MS310S 为例）、平板（以 TO104A 为例）三种示波器操作：

1、便携示波器

（1）按“Save/Recall”区域的“Menu”按键，打开菜单，显示如下：

 

（2）按“保存屏幕图像”，显示如下图所示：

 

（3）反复按“文件格式”选择.tif、.bmp 或.png 格式。

（4）按“省墨模式”打开或关闭“省墨模式”。如果处于打开状态，该模式将提供白色背景。

（5）按“编辑文件名”为屏幕图像文件创建自定义名称。跳过该步骤以使用默认名。

（6）按“OK 保存屏幕图像”将图像保存到选定的介质中（示波器内部存储器或 U 盘）。

 

2、手持示波器

（1） 插入 U 盘；

（2） 按“存储/恢复（Save/Recall）”，进入菜单；

 

（3） 选择“屏幕拍照”。屏幕拍照将当前屏幕以 BMP 图片格式存至 U 盘。

 

3、平板示波器

（1）插入 U 盘；

（2）打开主菜单；

（3）点保存/调用；

图12-1

 

（4）“屏幕拍照”，完成抓图

图12-2

 

（4）查看图片，在桌面点击“图片”，出现已抓取图片的列表，触摸选择所要查看的图片，显示如下：

图12-3

 

认识触发系统

 

什么是触发？

只有先满足一个预设的条件，示波器才会捕获一条波形，这个根据条件捕获波形的动作就是触发。所谓捕获波形，就是示波器抓取了一段信号并显示出来。不触发就没有波形显示。

 

触发的作用是什么？

（1）示波器可以稳定地显示一个周期性的信号。

图13-1稳定周期信号

 

图13-2不稳定周期信号

 

（2）从快速而又复杂的信号中抓取想要观察的片段。

图13-2周期信号中有异常信号

 

图13-4 通过设置触发捕获到该异常信号

 

什么是强制触发？

当示波器没有触发条件满足时，人为或自动让示波器产生的触发，就是强制触发。强制触发就是不管条件是否满足，示波器只管抓取一段信号显示。

人为强制触发，一般是通过一个“强制触发/Force /Force Trig”按键实现，每按一次按键，示波器触发一次。

 

自动强制触发在菜单里设置。触发设置里，一般有触发模式选项，可设置为“正常/Normal”或“自动/Auto”触发。正常触发即为按设置条件触发。自动触发是强制触发的一种，当示波器超过一定时间没有触发产生时，示波器就会强制触发。

图13-5示波器触发模式设置

 

当对一个信号特征不了解时，示波器应设置在“自动/Auto”模式，这样可 以保证在其它触发设置不正确时示波器也有波形显示，尽管波形不一定是稳定的， 但是可以为我们进一步调节示波器提供直观的判断。图 13-2 中的信号，就是“自动/Auto”模式强制触发的结果。

当我们针对一个特定的信号设置了特定的触发条件时，尤其是满足触发条件的时间间隔比较长时，就需要将触发模式设置为“正常/Normal”，以防止示波器自动强制触发。

 

触发条件通常包括触发源、触发电平、触发类型、触发抑制、触发耦合、触发模式、单次触发。

1、触发源

示波器有多路输入信号，这些信号可能是通道输入，也可能是外部触发输入， 示波器需要从这些输入信号中选取一路或几路信号作为触发条件的比较对象，被选取的信号就是触发源。

例如，示波器开启“1、2、3、4”四个通道，四个通道输入的信号各不相同， 必须选择一个通道作为触发条件的比较对象，假如选择的是通道 4，只有当通道4 的信号满足触发条件的瞬间，示波器才会抓取这一瞬间四个通道的信号进行显示，这时的通道 4 就是触发源。

图13-6 触发源为通道 4

 

通常有三类触发源：

内触发(INT)，即示波器的信号通道。

外触发(EXT 或 AUX IN)，一个独立的信号输入通路，仅用于触发，信号不显示。

电源触发(LINE)，将示波器的市电输入作为触发信号。

 

2、触发电平

在示波器显示中为一个电压值，单位是“mV”和“V”。触发电平在示波器上常分配在触发设置（Trigger/触发）区，也有的示波器为操作方便将其单独放置。按键或旋钮标示为“Level”。如下图：

图13-7

 

图13-8

 

示波器显示界面上都会有一个触发电平线以指示其相对于信号波形的位置， 另外，平板示波器的触发电平调节如下图，可通过手指触摸“Level”上下滑动来调节。如下图：

图13-9

 

只有触发电平在信号幅度的范围之内时，信号才可能被触发。

 

3、触发类型

示波器有多种触发类型，这里只介绍较常用的几种：边沿、脉宽、逻辑、视频、超时、斜率、矮脉冲、串行总线。

（1） 边沿触发

边沿触发是通过查找波形上特定的沿（上升沿或者下降沿）来触发信号。下图是边沿触发的原理示意。以触发电平作为参考，当信号从低于触发电平变化到高于触发电平时产生的触发，就是上升沿触发，反之是下降沿触发。

图13-10

 

现给示波器内输入一个简单正弦信号，默认上升沿触发。如下图，此时我们看到触发电平一直高于信号的幅度，信号不会被触发。

图13-11

 

当我们按住“Level”向下滑动调低触发电平，当触发电平值降到信号范围内时，我们得到稳定的波形，如下图。

图13-12

 

（2） 脉宽触发

通俗地讲脉宽触发就是根据脉冲宽度产生的触发，触发条件一般有大于（>）、小于（<）或者等于（=）。

正脉宽：从上升沿与触发电平相交点到相邻的下降沿与触发电平相交点，两点之间的时间差。

负脉宽：从下降沿与触发电平相交点到相邻的上升沿与触发电平相交点，两点之间的时间差。如下图所示：

图13-13

 

例如，输入一个信号，信号中的脉冲有不同的脉宽，进行触发设置：

图13-14

 

下图为触发后的波形：

图13-15

 

（3） 逻辑触发

设定每个通道的逻辑值，设置通道之间的逻辑关系（与、或、非等等），当满足该逻辑关系，并达到设定的时间条件之后，任一通道的边沿变化时，产生触发。

每个通道的逻辑值可以设置为 H（高，大于触发电平时为高）、L （低，小于触发电平时为低）、 X（无关/忽略）。

例如，输入两个信号，设定 CH1 与 CH2 同时为高时触发。如下图：

图13-16

 

触发后的波形如下图所示：

图13-17

 

（4） 视频触发

专门针对视频信号的触发方式，根据视频的制式不同而有所不同，一般有PAL/625、SECAM、NTSC/525、720P、1080I 和 1080P 等制式，以平板为例：

1） 在“触发”菜单中选择“视频”；

图13-18

 

2） 选择触发源为 CH1；

3） 根据测试的信号选择对应的视频制式；

4） 选择所需要捕获的场或行；

图13-19视频触发

 

（5） 超时触发

超时触发是指从信号与触发电平交汇处开始，触发电平之上（或之下）持续的时间达到设定的时间时，产生触发。下图所示：

图13-20超时触发示意图

 

（6） 斜率触发

斜率触发是指当波形从一个电平到达另一个电平的时间符合设定的时间条件时，产生触发。

正斜率时间：波形从低电平达到高电平所用的时间。

负斜率时间：波形从高电平达到低电平所用的时间。如下图所示：

图13-21 正斜率时间/负斜率时间

 

（7） 矮脉冲触发

通过设置高低电平门限，触发那些跨过了一个电平门限但没有跨过另一个电平门限的脉冲。有两种类型可选：正矮脉冲，负矮脉冲。

图13-22

 

（8） 串行总线触发

包含 UART（RS232/RS422/RS485）、SPI、I2C、CAN、LIN、ARINC429、MIL-STD-1553B 等总线。（具体总线，后续会另文讲述，敬请期待）

 

设置示波器的触发类型通常有以下几个操作步骤： 

1） 打开“触发类型”菜单，选择所需触发类型。

2） 选择信号源或进行总线配置。

3） 设置触发条件。

以下分别是便携（以 DPO2000 为例）、手持（以 MS310S 为例）、平板（以TO104A 为例）三种示波器操作：

1、便携示波器

（1）按触发系统区域的“Menu”键；

 

（2）按“类型”调出“触发类型”列表；

 

（3） 旋转通用旋钮 a 选择所需的触发类型；

 

（4） 使用屏幕下方软键进行串行总线触发设置。

 

2、手持示波器

（1） 按“触发（Trigger）”按键；

 

（2） 按“触发类型”调出列表；

图13-23

 

（3） 选择“串行总线”，选择总线类型；

（4） 配置串行总线，进行触发设置。

 

4、触发抑制时间

触发抑制时间是指示波器触发之后再次触发所等待的时间，在抑制结束之前示波器不会再次触发。

触发抑制时间通常以“Holdoff/抑制时间/释放/释抑”为标志，在示波器触发系统“Trigger”区域按下菜单键“Menu”，即可得到设置栏进行设置。如果没有“Menu”键，则按“Trigger/触发”键设置。

 

便携示波器：

图13-24

 

手持示波器：

图13-25

平板示波器：

图13-26

 

触发抑制时间的设置对偶发性多边沿的信号捕获极为好用。若触发抑制时间没有设置好，示波器将会把信号的不同边沿作为触发点，导致不一致的波形重叠在一起，造成波形显示不稳定。

如上图我们输入一个多边沿信号到示波器，可以看到图中波形不稳定。此时的触发抑制时间为 200ns。

此时，我们轻触抑制时间，得到下图设置界面，将触发抑制时间增大至 2ms：

图13-27

 

我们便得到下图稳定的波形：

图13-28

 

5、触发耦合

在示波器常用的设置中，一般设定了触发类型、触发电平，波形就能稳定显示了。但对于噪声比较大的信号，噪声的存在干扰了信号的准确触发。触发耦合的作用主要是用来抑制触发电路中的干扰与噪声。

我们可以在触发系统“Trigger”区域中按下菜单键“Menu”就可以得到触发设置栏，选择合适的触发耦合方式。如果没有“Menu”键，则按“Trigger/ 触发”键设置。触发耦合的标志一般为“Coupling/耦合”。

便携示波器：

图13-29

 

手持示波器：

图13-30

 

平板示波器：

图13-31

 

接下来我们开始介绍各个触发耦合方式：

（1） 直流（DC）耦合：触发源信号交流和直流成分都被送入触发电路。

（2） 交流（AC）耦合：触发源信号直流成分被滤去。适用于观察从低频到较高频率的信号。

（3） 高频（HF）抑制：触发源信号中特定频率以上的信号都被滤去。适用于观察含有高频干扰的信号。

（4） 低频（LF）抑制：触发源信号中特定频率以下的信号都被滤去。适用于观察含有低频干扰的信号。

（5） 噪声（Noise）抑制：用低灵敏度的直流耦合来抑制触发源信号中的噪声成分。适用于观察含有高频噪声干扰的信号。

 

现在以高频抑制为例了解触发耦合的作用。我们给示波器输入一个正弦信号， 图中可以看到信号存在高频干扰，波形没有稳定显示，如下图：

图13-32 DC 触发耦合

 

此时，我们将触发耦合设置为高频抑制，触发源信号中的高频干扰成分被抑制，于是波形稳定，如下图：

图13-33 高频抑制触发耦合

 

6、触发模式

触发模式在本章开头已经作了详细的解释，在此不作赘述。

 

7、单次触发（Single /Single SEQ）

单次触发，是示波器清除显示屏上的波形，当信号满足触发条件时，立即产生一次触发，进行单次采集并将采集的波形数据显示，采集完成后停止。

在示波器上，单次触发常设为专用按键，以“单次触发/Single/Single SEQ” 为标示：

1）“Single”；

图13-34

 

2）“Single SEQ”；

图13-35

 

单次触发常用来捕获单次事件，例如给一个电路上电时产生的上电信号只会出现一次，如果不使用单次触发，很难捕获到该信号。

 

 

END

 

 

后续会持续更新，带来Vivado、 ISE、Quartus II 、candence等安装相关设计教程，学习资源、项目资源、好文推荐等，希望大侠持续关注。

大侠们，江湖偌大，继续闯荡，愿一切安好，有缘再见！