六、特殊的觸發方式
DSO的存儲功能使它成為捕捉十分罕見、甚至于只發生一次的信號,例如單次事件或者系統閉鎖等情況的極為有用的工具。為捕捉這些信號就要求示波器具有各種各樣的觸發方式去探測這些特殊的條件。為了實現這一目的,只有邊緣觸發往往是不夠的,為此就需要有若干附加的觸發能力的特殊的觸發方式。
1、圖形觸發
在邏輯硬件電路中,信號是由許多并行的線來傳送的。整個硬件的瞬時狀態則是由在給定時刻時這些線上的狀態來表示的。為了識別硬件狀態,就需要有一種儀器來檢測這些線的狀態。使用圖形觸發功能可以監視多條線的狀態。
2、狀態觸發
邏輯硬件通常是圍繞著一個中央時鐘系統來構成的。其中的所有硬件都在這個時鐘系統的指令之下來存儲其輸入信號。當使用狀態觸發時,輸入信號的處理方法和圖形觸發時一樣,只不過現在要把其中的一個輸入信號當作時鐘信號。如果示波器在時鐘上升沿或下降沿時存儲的其余的線的輸入字和用戶規定的觸發字一致,則示波器就觸發。
3、毛刺觸發
使用毛刺觸發時,能引起系統誤動作的窄脈沖,如毛刺、尖峰等可引起示波器觸發。如果一個系統是設計在DC到某一頻率信號下工作的,那么由于線路走線可能會使系統引入比此范圍更高的頻率信號,例如來自其它線路的干擾或吸收大功率的瞬變信號等。可以把示波器設置為當被測脈沖的寬度小于允許的最高頻率信號之周期的一半時觸發。因為我們可以認為,在正常工作的情況下,這樣的窄脈沖是不可能發生的。
毛刺觸發的另一個應用場合是邏輯硬件,這時硬件電路的邏輯狀態都是和系統時鐘同步變化的。結果,這種硬件電路中的脈沖寬度都應為系統時鐘周期的整倍數。在這種系統中,故障的發生常常和脈沖寬度異常有關。為了探測故障,我們現在可以把示波器的觸發條件設置為在脈沖寬度小于一個時鐘周期時觸發。
4、時間限定觸發
這種觸發方式使得示波器在滿足一定的時間長度要求的條件下,可以按上述任何一種方式觸發。這種時間長度要求可以是要求某一最小時間長度(如果時間長于某值則為有效),要求某一最大時間長度或者要求某一個從最小值到最大值的時間范圍。時間限定觸發對于按照系統不能滿足正常工作條件來觸發以對系統進行檢測時是非常有用的。還可以用這種觸發方式探測連續工作信號發生的中斷現象。
5、時間延遲
這種觸發方式可以使示波器按照多個信號的情況來觸發,而其中的一個信號,用來延遲采集的起始點。觸發周期是由一個主信號,通常為多個信號通到之一啟動的。接收到主觸發信號以后,示波器就開始檢查第二個信號(這也可能還是那個主觸發信號,但取不同的電平),并對這個信號上的觸發事件進行計數。當達到預先規定的觸發事件數時,示波器就開始采集波形。典型應用實例為串行數據線、控制系統及機械環境等。
6、N次周期
這種功能可以用來從輸入信號中選出每個第N次出現的波形,然后將這種選出的信號加到正常觸發系統來使示波器觸發。當一個信號受到它的諧波的影響而失真,也就是說這個信號是周期性的但其各個周期并不完全相同。這種情況下, N次周期觸發方式特別有用。例如某一系統按一固定頻率運行,但是每過12個脈沖,脈沖的寬度就變得寬一些。這時可以選擇“N周器=12”,這樣示波器就只對這些變寬的脈沖作出響應,引起觸發。
七、波形存儲
被測信號的波形存入存儲器以后,可以將其復制到所謂的后備存儲器或寄存器中,供以后進行分析或作參考及比較的目的使用。DSO通常裝有多個這種存儲器。后備存儲器可以按掃跡存儲器的方式設置,這時示波器多通道采集的每一條掃跡將分別存儲。也可將后備存儲器設置為記錄存儲器,這時示波器將多通道采集的所有數據同時存儲下來。第二種方法的好處是同時保存了所有有關的時間信息。
示波器配備大量的后備存儲器對于在現場工作的工程師是很方便的。這時,工程師可以把現場測量期間所有有關的波形都存儲下來以便以后生成硬考貝、或將這些波形傳往計算機再作進一步的分析。
八、顯示算法、內插和點連接及窗口模式
我們在DSO屏幕上看到的波形是由存儲器中的采樣點重建出來的信號波形。這時示波器在屏幕上顯示出這些采樣點,并在這些采樣點之間畫出連線。這種波形顯示的工作可以按幾種方法來作。最簡單的方法是在各個采樣點之間用直線連接。這種方法稱為線性內插。只要各采樣點之間靠得很近,例如每格50個采樣點,用這種方法就能夠獲得足夠的重建波形。如果在信號跳變沿前后都采集了采樣點,那么用這種方法就可以觀察信號的沿。如果將顯示的波形在水平方向放大,使得采集的采樣點之間的距離變大,那么示波器屏幕上信號波形的亮度就會降低。所以示波器是通過計算出內插的或顯示的采樣值來保持屏幕上顯示的采樣點數足夠高。當屏幕上的波形在水平方向放大得很大時,在屏幕上顯示出一條通過各采樣點的連續的曲線就比在采樣點之間用直線連接要好得多。為此可以使用正弦內插法。采用這種方法時,在屏幕上將各個采集的采樣點用幅度和頻率俱為可變的最佳正弦擬合曲線連接起來。采用了內插的方法以后,即使當屏幕上每格的采樣點數較少時也能得到和模擬示波器顯示波形類似的自然平滑的重建波形。
為了觀察真正的采樣點,示波器通常設有點顯示方式。在此方式下,不使用任何內插法。選擇這種方式以后,我們在屏幕上只能看到用離散亮點表示的采樣點,而在這些點之間沒有任何連線。
當我們進行信號比較時,例如將一新采集的波形和以前存儲的信號波形比較時,把這兩個波形掃跡顯示在示波器屏幕的不同區域會是很有用處的。為此示波器又設有窗口模式。這個模式將示波器屏幕分成兩個或多個區域以顯示不同的掃跡。由于減小了垂直幅度,因此在窗口模式下,DSO還可以使用其模擬前端的全部動態范圍。這樣,在減少了顯示幅度的情況下,還能獲得優化的測量準確度。