示波器基礎原理入門指南(上)

圖 6：數字觸發系統

由于數字觸發系統采用與采集路徑相同的數字化數據，因此可以實現 ADC 范圍之內的信號事件觸發。對于選定的觸發事件，信號可以通過比較器與已定義的觸發門限進行對比。在一個簡單的例子中（邊緣觸發），當信號在要求的方向上越過觸發門限，無論是信號的上升沿還是下降沿，該事件都會被檢測到。在數字系統中，信號由所采集到的樣本來表示，而采樣率必須至少是信號中最高頻率的兩倍。當滿足這一條件，才能實現信號的重構。

完全根據 ADC 樣本來進行觸發判決是不夠的，因為跨越觸發門限值的過程可能會丟失，因此需要利用內插算法提高時間分辨率，使采樣速率達到 20 GS/s。經過插入算法之后，比較器會將樣本數值和已定義的觸發門限值進行對比，如果檢測到觸發事件，那么比較器的輸出電平便會發生變化。

如圖 7 所示，通過2倍插入方式將采樣分辨率提高兩倍，從而減少信號的“盲”區。左圖的波形采樣中并未包含波形圖中過沖部分，并且 基于ADC 樣本的觸發門限無法檢測到過沖發生。右圖通過插值的方式將波形采樣率提高兩倍，因此過沖能夠引起觸發。過沖的最高頻率為 3.5 GHz，因此當 ADC以10GS/s采樣率工作的時候數字觸發系統能夠檢測到高頻分量。

圖 7：減少“盲”區

由于毛刺以及脈沖寬度等觸發類型均基于定時條件，因此數字觸發系統能夠非常精確地觸發這些事件，這是因為它可以實時確定了觸發門限處的交點。觸發事件的時間分辨率可以達到為 1 ps，而最小可檢測的脈沖寬度為50ps。

數字觸發系統的具體優勢如表1 所示。

觸發掃描會在選定的點開始，能夠顯示諸如正弦波和方波等周期信號，還可以顯示非周期信號，比如信號脈沖或者無法以固定頻率重復出現的脈沖等。最常見的觸發類型是邊緣觸發，當電壓超過某個設定數值之后便會“啟動”觸發。用戶可以選擇上升沿觸發或者下降沿觸發。毛刺觸發讓儀器能夠被脈沖所觸發，該脈沖的寬度可以大于或者小于某具體的時間。通常會采用這種方法來嘗試找出隨機發生或者間歇性發生的錯誤，因此要找出這些錯誤也是非常困難的。

脈沖寬度觸發與毛刺觸發非常相似，也是要找出特定的脈沖寬度，并且它允許沿著水平觸發位置指定任意具體寬度的脈沖，無論是正脈沖還是負脈沖。其優點在于用戶可以看到觸發前后所發生的事情，因此如果找出一個錯誤，查看觸發前的情況可以提供更多關于出錯原因的參考信息。如果將水平延遲設為 0，那么觸發事件會被放置在屏幕的中央，于是便能在屏幕左邊看到觸發之前的情況，而在屏幕右邊能夠看到觸發之后的情況。

除了上述的類型以外，還有許多其它觸發類型，這些觸發類型針對于特定的情況，能夠檢測到感興趣的事件。比如，用戶可以觸發由幅值、時間（脈沖寬度、毛刺、斜率、建立和保持，以及超時）以及邏輯狀態或者碼型所定義的脈沖。其它觸發功能包括串行碼型觸發，A+B 觸發以及并行或串行總線觸發。

數字示波器可以觸發單一事件以及延遲觸發事件，控制何時對這些事件作出響應，以及在特定的時間、狀態或者過渡之后重置觸發以再次開始觸發序列。因此，即便是最為復雜的信號事件也能夠被捕捉到。

數字示波器具備觸發位置控件，能夠在波形記錄中設置觸發水平位置。通過改變觸發水平位置，用戶可以捕捉到信號在觸發事件前的情況。觸發水平位置確定了觸發點前后的可視信號長度。示波器的觸發沿設置可以調整發生觸發的信號點（即調整為上升沿觸發或者下降沿觸發）。

觸發模式

觸發模式用于確定示波器是否以及在什么情況下顯示波形。所有示波器均可啟用兩種觸發模式：一般（Normal）模式以及自動(auto)模式。當設置為一般模式時，示波器僅在信號達到指定位置時才會觸發。而在自動模式中，即使沒有觸發，儀器也會進行掃描。

觸發耦合和關斷

某些示波器可以選擇觸發信號的耦合類型（AC 或者 DC），而某些儀器還能夠設置高頻抑制、低頻抑制以及噪聲抑制等耦合類型。為了避免錯誤發生觸發事件，人們設計了更加高級的設定來消除觸發信號中的噪聲以及其它頻譜成分。要保證示波器在信號的正確位置觸發有時其實并不簡單，因此大多數示波器均提供了“觸發抑制”這種方式來使其變得更加簡單。觸發抑制是觸發事件發生之后的一段可調時間內，示波器無法進行觸發。該功能在對復雜波形圖進行觸發時是非常有用的，可以確保示波器僅在需要的點上進行觸發。

顯示系統與用戶界面

顧名思義，顯示系統用于控制呈現信號。顯示屏的所有標記構成了稱為十字線或者網格線的柵格。數字示波器及其所執行的任務都是非常復雜的，因此必須提供廣泛且易于理解的用戶界面。比如，R&S?RTO 系列的觸摸屏顯示器采用了彩色編碼的控制按鍵、扁平化的菜單結構以及頻繁使用的功能按鍵。在 R&S?RTM 系列中，按下一鍵測量按鈕即可調用顯示信號的“快速測量”功能。另外，還具有半透明的對話框、可移動的測量窗口、可配置的工具欄以及實時波形的預覽圖標。