示波器基础原理入门指南(上)

图 6：数字触发系统

由于数字触发系统采用与采集路径相同的数字化数据，因此可以实现 ADC 范围之内的信号事件触发。对于选定的触发事件，信号可以通过比较器与已定义的触发门限进行对比。在一个简单的例子中（边缘触发），当信号在要求的方向上越过触发门限，无论是信号的上升沿还是下降沿，该事件都会被检测到。在数字系统中，信号由所采集到的样本来表示，而采样率必须至少是信号中最高频率的两倍。当满足这一条件，才能实现信号的重构。

完全根据 ADC 样本来进行触发判决是不够的，因为跨越触发门限值的过程可能会丢失，因此需要利用内插算法提高时间分辨率，使采样速率达到 20 GS/s。经过插入算法之后，比较器会将样本数值和已定义的触发门限值进行对比，如果检测到触发事件，那么比较器的输出电平便会发生变化。

如图 7 所示，通过2倍插入方式将采样分辨率提高两倍，从而减少信号的“盲”区。左图的波形采样中并未包含波形图中过冲部分，并且 基于ADC 样本的触发门限无法检测到过冲发生。右图通过插值的方式将波形采样率提高两倍，因此过冲能够引起触发。过冲的最高频率为 3.5 GHz，因此当 ADC以10GS/s采样率工作的时候数字触发系统能够检测到高频分量。

图 7：减少“盲”区

由于毛刺以及脉冲宽度等触发类型均基于定时条件，因此数字触发系统能够非常精确地触发这些事件，这是因为它可以实时确定了触发门限处的交点。触发事件的时间分辨率可以达到为 1 ps，而最小可检测的脉冲宽度为50ps。

数字触发系统的具体优势如表1 所示。

触发扫描会在选定的点开始，能够显示诸如正弦波和方波等周期信号，还可以显示非周期信号，比如信号脉冲或者无法以固定频率重复出现的脉冲等。最常见的触发类型是边缘触发，当电压超过某个设定数值之后便会“启动”触发。用户可以选择上升沿触发或者下降沿触发。毛刺触发让仪器能够被脉冲所触发，该脉冲的宽度可以大于或者小于某具体的时间。通常会采用这种方法来尝试找出随机发生或者间歇性发生的错误，因此要找出这些错误也是非常困难的。

脉冲宽度触发与毛刺触发非常相似，也是要找出特定的脉冲宽度，并且它允许沿着水平触发位置指定任意具体宽度的脉冲，无论是正脉冲还是负脉冲。其优点在于用户可以看到触发前后所发生的事情，因此如果找出一个错误，查看触发前的情况可以提供更多关于出错原因的参考信息。如果将水平延迟设为 0，那么触发事件会被放置在屏幕的中央，于是便能在屏幕左边看到触发之前的情况，而在屏幕右边能够看到触发之后的情况。

除了上述的类型以外，还有许多其它触发类型，这些触发类型针对于特定的情况，能够检测到感兴趣的事件。比如，用户可以触发由幅值、时间（脉冲宽度、毛刺、斜率、建立和保持，以及超时）以及逻辑状态或者码型所定义的脉冲。其它触发功能包括串行码型触发，A+B 触发以及并行或串行总线触发。

数字示波器可以触发单一事件以及延迟触发事件，控制何时对这些事件作出响应，以及在特定的时间、状态或者过渡之后重置触发以再次开始触发序列。因此，即便是最为复杂的信号事件也能够被捕捉到。

数字示波器具备触发位置控件，能够在波形记录中设置触发水平位置。通过改变触发水平位置，用户可以捕捉到信号在触发事件前的情况。触发水平位置确定了触发点前后的可视信号长度。示波器的触发沿设置可以调整发生触发的信号点（即调整为上升沿触发或者下降沿触发）。

触发模式

触发模式用于确定示波器是否以及在什么情况下显示波形。所有示波器均可启用两种触发模式：一般（Normal）模式以及自动(auto)模式。当设置为一般模式时，示波器仅在信号达到指定位置时才会触发。而在自动模式中，即使没有触发，仪器也会进行扫描。

触发耦合和关断

某些示波器可以选择触发信号的耦合类型（AC 或者 DC），而某些仪器还能够设置高频抑制、低频抑制以及噪声抑制等耦合类型。为了避免错误发生触发事件，人们设计了更加高级的设定来消除触发信号中的噪声以及其它频谱成分。要保证示波器在信号的正确位置触发有时其实并不简单，因此大多数示波器均提供了“触发抑制”这种方式来使其变得更加简单。触发抑制是触发事件发生之后的一段可调时间内，示波器无法进行触发。该功能在对复杂波形图进行触发时是非常有用的，可以确保示波器仅在需要的点上进行触发。

显示系统与用户界面

顾名思义，显示系统用于控制呈现信号。显示屏的所有标记构成了称为十字线或者网格线的栅格。数字示波器及其所执行的任务都是非常复杂的，因此必须提供广泛且易于理解的用户界面。比如，R&S?RTO 系列的触摸屏显示器采用了彩色编码的控制按键、扁平化的菜单结构以及频繁使用的功能按键。在 R&S?RTM 系列中，按下一键测量按钮即可调用显示信号的“快速测量”功能。另外，还具有半透明的对话框、可移动的测量窗口、可配置的工具栏以及实时波形的预览图标。