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示波器的触发模式有哪些及工作原理

时间:2020-05-02    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

示波器的触发模式有哪些?

  对于数字示波器来说,整机都是在触路的控制下工作的。触发电路决定了示波器什么时候采集信号,什么时候停下来显示波形。而触发模式就是指示波器在触发条件满足前和触发条件满足后的工作状态。示波器常用的触发模式有以下几种:

  1、自动触发:

  这是绝大多数示波器的缺省触发模式。在自动触发模式下,示波器会优先检测设定好的触发条件是否满足。如果触发条件满足,示波器就按当前的触发条件进行触发;如果触发条件不满足且持续超过一定时间(一般是几十ms),示波器内部会自动产生一个触发并捕获波形显示。如果示波器发生了自动触发,这时捕获到的波形可能是不满足触发条件的,但是这避免了用户由于触发条件设置错误而完全看不到信号波形的情况,用户可以根据示波器自动触发捕获到的波形进一步改变或优化触发条件的设置。自动触发模式可以适用于绝大多数的测试场合,但是也有一定的制约条件。如果用户感兴趣的信号跳变或设置的触发条件发生的频率很低,比如1秒钟才会发生一次,这时如果示波器工作在自动触发模式下,可能会由于来不及等待到满足触发条件的信号示波器就自动触发了,从而造成捕获的信号不是期望的信号的情况。在自动触发模式下,无论是满足条件的触发还是示波器自动产生的触发,一旦触发后示波器就会把捕获的波形处理显示,然后再等待下一个触发的到来,因此无论触发条件是否满足,示波器上的波形都是“动”起来的。

  2、正常触发:

  如果用户要捕获的信号出现间隔较长,而且触发条件设置无误,就可以把示波器设置为正常触发模式。在正常触发模式下,示波器会严格按照设定好的触发条件触发。如果触发条件不满足,示波器会一直等待满足触发条件的信号到来,而不会自动进行触发。在正常触发模式下,也是一旦触发后示波器就会把捕获的波形处理显示,然后再等待下一个触发的到来。因此如果持续有触发条件的波形到来,示波器上的波形就是“动”起来的;单如果满足触发信号的波形一直没有到来,示波器上的波形是不动也没有更新的,

  3、单次触发:

  在正常触发条件下,当有新的满足触发条件的波形到来时,会把前面的波形更新掉,而有时需要捕获一些单次或瞬态的情况(比如要捕获系统上电时的波形、开关打开瞬间的波形、时钟刚起振时的波形等),我们关心的是第一个满足触发条件的信号的波形,这时就可以把示波器设置成单次触发模式。在单次触发模式下,一旦触发条件满足,示波器就把捕获的波形处理显示,并且不再进行后续的触发和采集。

  数字示波器虽然有比较大的死区时间,但是由于采用数字技术,所以可以设置非常丰富的触发条件。如果使用者能够大概估计出可能要捕获的信号特征,就可以根据信号特征去设置相应的触发条件进行捕获。可以说,是否能够根据信号特征设置触发条件去捕获信号反映了使用者操作示波器的的熟练程度。下面章节我们就具体介绍示波器里常用的触发条件的含义,以及如何设置触发条件去捕获信号。

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示波器标签: 示波器的触发模式有哪些?_示波器组合标题:

示波器的应用原理如何?

    示波器是利用电子示波管的特性,将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像,显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器


    它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。


    示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。


    1.1示波管


    阴极射线管(CRT)简称示波管,是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内,构成了一个完整的示波管。


    1.荧光屏


    现在的示波管屏面通常是矩形平面,内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜,撞击荧光粉而发光形成亮点。


    铝膜具有内反射作用,有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。


    当电子停止轰击后,亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做“余辉时间”。


    余辉时间短于10μs为极短余辉,10μs—1ms为短余辉,1ms—0.1s为中余辉,0.1s-1s为长余辉,大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管,高频示波器选用短余辉,低频示波器选用长余辉。


    由于所用磷光材料不同,荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管,以保护人的眼睛。


    2.示波管的电源


    为使示波管正常工作,对电源供给有一定要求。规定第二阳极与偏转板之间电位相近,偏转板的平均电位为零或接近为零。


    阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V),而且可调,以实现辉度调节。


    阳极为正电位(约+100V~+600V),也应可调,用作聚焦调节。


    第二阳极与前加速极相连,对阴极为正高压(约+1000V),相对于地电位的可调范围为±50V。由于示波管各电极电流很小,可以用公共高压经电阻分压器供电。


    3.偏转系统


    偏转系统控制电子射线方向,使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。


    Y1、Y2和Xl、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统。Y轴偏转板在前,X轴偏转板在后,因此Y轴灵敏度高(被测信号经处理后加到Y轴)。


    两对偏转板分别加上电压,使两对偏转板间各自形成电场,分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。


    4.电子枪及聚焦


    电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极,阴极受热发射电子。


    栅极是一个顶部有小孔的金属园筒,套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低,对阴极发射的电子起控制作用,一般只有运动初速度大的少量电子,在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔,奔向荧光屏。


    初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低,则全部电子返回阴极,即管子截止。


    调节电路中的W1电位器,可以改变栅极电位,控制射向荧光屏的电子流密度,从而达到调节亮点的辉度。


    阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连,所加电位比A1高。G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用。


    电子束从阴极奔向荧光屏的过程中,经过两次聚焦过程。次聚焦由K、G1、G2完成,K、K、G1、G2叫做示波管的电子透镜。


    第二次聚焦发生在G2、A1、A2区域,调节第二阳极A2的电位,能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点,这是第二次聚焦。


    A1上的电压叫做聚焦电压,A1又被叫做聚焦极。有时调节A1电压仍不能满足良好聚焦,需微调第二阳极A2的电压,A2又叫做辅助聚焦极。


    1.2示波器的基本组成


    从上一小节可以看出,只要控制X轴偏转板和Y轴偏转板上的电压,就能控制示波管显示的图形形状。


    我们知道,一个电子信号是时间的函数f(t),它随时间的变化而变化。


    因此,只要在示波管的X轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压,在y轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小),示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。


    电信号中,在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。


    它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成。


    被测信号①接到“Y"输入端,经Y轴衰减器适当衰减后送至Y1放大器(前置放大),推挽输出信号②和③。


    经延迟级延迟Г1时间,到Y2放大器。放大后产生足够大的信号④和⑤,加到示波管的Y轴偏转板上。


    为了在屏幕上显示出完整的稳定波形,将Y轴的被测信号③引入X轴系统的触发电路;


    在引入信号的正(或者负)极性的某一电平值产生触发脉冲⑥,启动锯齿波扫描电路(时基发生器),产生扫描电压⑦。


    由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2,为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始扫描,Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2。


    扫描电压⑦经X轴放大器放大,产生推挽输出⑨和⑩,加到示波管的X轴偏转板上。


    z轴系统用于放大扫描电压正程,并且变成正向矩形波,送到示波管栅极。这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度,而在扫描回程进行抹迹。

 

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示波器 示波器的应用原理如何?_示波器

解决示波器中测量到空间噪声

  空间噪声对探头的影响是存在的。相信大多数同行,都会有经验,在测量电路的电源纹波时,我们经常在示波器中测量到空间噪声。

  当我们将示波器探头与地线(鳄鱼夹)短路“鳄鱼夹咬合探头”,尝试将探头靠近电路板,我们可以从示波器上探测到空间噪声。我们一般倾向认为,这是因为探头的鳄鱼夹地线,构成了一根“天线”,接收来自空间辐射的缘故。

  特别是,如果板上存在DC/DC电路,我们将咬合探头越靠近DC/DC芯片,我们将能够得到一个特别清晰的波形,无疑的,这是DC/DC的空间噪声,在我们测试的电路板上,这个纹波甚至可以达到60mVpp(当“天线”非常靠近DC/DC时)。

  因此,如果我们使用示波器上的地线(鳄鱼夹线),在电源纹波测量,特别是存在DC/DC电路板的测量时,无可避免,我们将受到主要由于DC/DC电路造成的空间噪声的影响。无论我们测量电路板上的那个触点,甚至是GND点,我们将清楚看到这个纹波的存在。在我们的测试板上,这个纹波大小一般为15~20mVpp。特别要注意的是,纹波波形与DC/DC的噪声是基本相同的。

  解决方式

  一个简单常用的技巧就是,测量的过程,不要使用如此长的鳄鱼夹地线,将它遗忘掉。在探头间隔2mm不到的地金属环上,用焊锡缠绕数圈,焊锡丝长度尽量短,另一头焊在电路板上,距离测量点较近的GND即可。

  使用这个简单的方式,我们将来自DC/DC的空间噪声降到5mVpp。应注意,“尽量短”的焊锡长度是重要的,哪怕长度多出5mm,在我们的测试中,都能够显著将DC/DC波形的空间噪声的影响提升数倍。

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示波器 解决示波器中测量到空间噪声_示波器

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