2020年09月01日 | 如何选择示波器-专题四

在这一关于如何选用示波器的系列的最后一部分，我将要讲述一下触发、信号发生器和时钟同步，并且，我也会用一些总结来结束。

在之前的文章里包括了：第一部分，讨论了探头和台式和PC示波器的物理特性；第二部分，举例说明了核心的特征，例如带宽、采样率和数模转换器；第三部分，主要是介绍了软件。这些介绍仅仅是我个人的一个研究的记录，而不是一个完整的指导书。但是我希望它们对你是有用的，在你们选择示波器之前可以参考一下里面提到的一些要点。

图1  使用pico示波器的任意波形发生器来测试连续信号的边界

一、触发方式

正确地触发您的示波器可以让您获得更加有用的波形。最基本的触发是一个“上升沿”或者“下降沿”，这个大部分人都会知道的。

是否要选用一个更加高级的触发方式，这个是根据使用方案和示波器的一下其他的特征来考虑的。如果你有一个非常长的缓存深度或者是快速记录一系列波形的能力，你可能就能使用一些基本的触发，因为你可以轻易地将那些你不要的波形去除掉。如果你的缓存深度不够，那你就需要选择一个在确定的时间里的触发。

在我详细地介绍其他的方式之前，我想要提示的是你有时候也可以利用外部的设备来触发。比如说，你也许有一个拥有无比优越的触发机制的逻辑分析仪，当这个逻辑分析仪有一个“外部触发”，那你就可以用你的逻辑分析仪来触发你的示波器。

下面开始介绍其他的触发方法。有很多办法来寻找一些“异常的”脉冲，比如找一些比某些长度短的或者长的错误或者一个比规则的高度低的脉冲（也叫矮脉冲）。通过了解你的示波器的触发和增加一些创意，你可以把更多的错误找出来并修正。比如说，在对一个嵌入式的控制器进行检错并修正的时候，在一个任务进行的时候你可以将它紧紧地与某一个I/O口相连接。在运用触发来寻找“丢失脉冲”的时候，你可以在你的系统有冲击的时候来触发你的示波器，可以尝试着看一看这个错误是否是一个电源引起的错误。

如果你是在操作一个数字系统，一定要看一些那些可以在很多协议上工作的触发。比如，有些示波器就有这个性能，但是你将会需要一个附加的功能来对这些协议进行解码。事实上，大多数的台式示波器看起来都有这个性能，你只需要付额外的钱来使用它。

二、外部触发输入

大多数的示波器也有一个“外部触发输入”。这个外部的输入不会在显示屏上显示但是可以用来进行触发。特别是这个意味着你的触发通道不会跟你的数模转换通道冲突。所以当你想要一个通道上的完整的采样率但是又不想触发其他通道的说，你可以用“外部输入”作为你的触发。

拥有这些功能摆在前面板的示波器使用起来是相当的方便的，又或者你可以在设备的后面找到这个“触发输入”。

三、任意波形发生器（AWG）

这个严格上不是一个示波器必备的功能，但是一些包括发生器的示波器也是值得选择的。这是一个标准的“信号发生器”，它可以生成例如正弦函数、方波和三角波等波形函数。一个更加优越的叫做任意波形发生器的功能，让你可以生成任何你想要的波形。

以前我也有一个非常古老的示波器叫做HS801也有这样的任意波形发生器的功能。控制软件可以让他非常轻易地生成正弦函数、方波和三角波，还有一些其他的波形。但是，生成任意波形的唯一的办法是将你在其他的应用中创造的波形文件下载下来，这就意味着我根本就没有用到“任意”的这一部分的功能。所以这里就有一个经验是一旦你想要购买一个AWG的时候，请记住一定要确保它的软件是可以使用功能的。

AWG也许也有一些其他的不同的特殊的功能，比如寻找跟随着采样率变化的最大的模拟带宽。请记住一个特殊的规律：一个200MS/s 的数模转换速率可以假定拥有一个100MHz的模拟带宽，但是这个信号基本是没有用的。你可以生成某个频率的正弦信号，甚至你可以生成一个更低频率的正弦波（比如10MHz），它看起来是完美的，因为DAC的滤波器对这样的高频率会有一个平滑的作用。

更好的系统将会有一个低通滤波器去约束谐波，利用的是几倍于输出的滤波器平滑的DAC数模转换器的采样率。在pico的示波器6403D中，我使用了一个可以生成20MHz信号但是拥有200MS/s的数模转换采样率。相似的，也有HS5-530也有30MHz的信号带宽，也相似地应用了240MS/s的采样率。一个5到10倍于模拟带宽的采样率看起来是比较标准的。

在示波器上添加AWG功能开启了一些其他的新的有用的功能。当实行一系列的协议解码的时候，你可能会想要知道当波特率轻微的变化的时候发生了什么事。你可以快速地通过重复记录在示波器上的一系列的从AWG复制过来的数据包找到这个测试，并且调整AWG的采样率去让波特率轻微地降低或者是增加。

四、时钟周期

最后的一项实用的功能是：在实际的应用中，你可能会需要跟外部设备同步采样率。示波器将会有两个功能去做这个。一个是将会从示波器输出一个时钟信号，另一个将会允许你把一个外部的时钟添加到示波器中。

一个常见的应用是在多个示波器中同步捕获的信号。你可以在任何你想要用一个同步捕获办法的应用中使用这个。例如，当你想要把示波器当作是单数据速率的一部分的时候，你也许想要采样的信号跟一个重新获得的时钟同步。

这个输入的时钟的周期经典值是10MHz，虽然一些设备会允许你在几个可选的频率中选择。如果这个时钟源是其他设备的任何东西，你也许不得不做一些时钟条件去将它变成一个时钟源边缘。

五、总结和相似的一些结论

在四篇文章里，我尝试着通过解释几个在选择示波器的时候应该考虑的事项。就像前面所说的，因为我拥有的是pico示波器，所以一些例子经常是设计到picoscope的。但是所有的都可以跟你可能拥有的任何的示波器有关联。

在选择一个设备的时候，我的做法是下载使用手册并且仔细地研究它，特别是一些你发现的最重要的特征。虽然说明书会忽略一些细节，但是用户手册中经常会标明你将要接触到的一些限制的功能，比如FFT长度或者你可以得到的储存深度。