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造成示波器兩路波形不穩定的原因

發布日期:2023-01-11 11:38:18         瀏覽數:   

  示波器兩個通道分別輸入來自兩個不同電路的信號,這兩個電路只有參考地是相同的,其他均不聯系,但頻率波形幅度等均相似。現在發現示波器只有作為觸發源的那個通道可以穩定,另一個始終不能穩定顯示,是什么原因呢?

  如果用兩個探頭同時連接示波器的輔助輸出信號,按下示波器的AUTO SETUP鍵之后,兩個通道的波形都顯示穩定,如圖1所示即為兩個穩定顯示的波形。

造成示波器兩路波形不穩定的原因(圖1)

  圖1示波器很容易穩定顯示兩個相同輸入的方波信號

  但是在按下AUTO SETUP鍵之后,上述問題并不能解決,屏幕上看到的波形仍然是只有作為觸發源的那個通道是穩定的,另外一個通道波形在“晃動”,盡管我們仔細查看這兩個波形本身是幾乎完全一樣的波形:幅度一致,頻率一致。

  為什么?

  問題根源在于:雖然實驗中的兩個信號波形的幅度和頻率幾乎一樣,但由于是來自于不同電路,它們之間的相位是不穩定的,或者說是隨機的。

  我們用實驗進一步驗證如下。

  實驗中分別用鼎陽科技的SDG2122X任意波形發生器輸出4Vpp,1KHz的方波信號,用鼎陽科技示波器SDS2102X自帶的AWG也輸出4Vpp,1KHz的方波信號,分別將這兩路信號連接到示波器SDS2102X的通道1和通道2。

  示波器的波形顯示如圖2所示的動畫效果。

造成示波器兩路波形不穩定的原因(圖2)

  對于同一時鐘源,兩個信號同時穩定顯示要滿足什么條件呢?一定要同頻同幅嗎?答案是:只要兩個信號是有穩定相位關系,或者說是同步的,就能通過合適的觸發方式穩定顯示。

  波形顯示的穩定與否是人的肉眼視覺上看到的一種“效果”:設想有一個人,他按固定速率的步伐在你面前來回走過,你不覺得頭暈,但如果這個人不等速地在你面前躥來躥去的,你就覺得頭暈了。而當兩個人在你面前的時候,其實你的眼睛是盯住一個人的,另外一個人如果和你盯住的這個人保持“同步”的關系,你的頭就不暈,否則,你的頭就發暈——波形顯示不穩定啦!觸發通常是使用一路信號作為觸發源,也就是眼睛通常盯住一個人,如果用兩個信號同時作為觸發源,譬如AB觸發,那就要復雜一點了。

  觸發的本質是隔離感興趣的信號,觸發的本質并不是穩定顯示波形,但是,觸發的一個引申作用是穩定顯示波形:針對有規律的單一信號,找到信號的規律性來觸發該信號使其穩定顯示;針對兩個相位穩定的信號,觸發其中的一路信號,兩路信號看上去都穩定顯示。

  我們常說穩定觸發某信號,這個說法如果這樣理解是對的:通過設置合適的觸發方式,使波形穩定顯示。但,示波器的觸發系統始終是在工作狀態的。

  對于相同的信號源輸出的兩路信號,幾組實驗數據如下:

  1,同一時鐘源,等頻信號,兩者可以穩定觸發(如圖1)

  2,同一時鐘源,不等頻信號

  a)用SDG2122X任意波形發生器雙通道輸出4Vpp,1KHz的方波信號和4Vpp,3KHz的方波信;

造成示波器兩路波形不穩定的原因(圖3)

  圖3 1KHz的方波呵和3KHz的方波,能穩定顯示

  b)用SDG2122X任意波形發生器雙通道輸出4Vpp,1KHz的方波信號和4Vpp,3.3KHz的方波信號

造成示波器兩路波形不穩定的原因(圖4)

  圖4 1KHz的方波呵和3.3KHz的方波,不能穩定顯示

  顯然圖3的兩個波形穩定顯示,而圖4的波形無法穩定顯示。對于相同信號源輸出的兩路信號,當頻率關系存在整數倍的時候,兩者可以穩定觸發,非整數倍時,不能同時穩定觸發。

  結論:

  不同時鐘源的信號,等頻或者非等頻均不能同時穩定顯示。同一時鐘源的信號,若兩者頻率存在整數倍的關系,則兩者都可以穩定觸發,若兩者存在非整除倍的關系,則兩者不能同時觸發。

  不同時鐘源的信號,由于使用的兩套時鐘系統是隨機不同步的,因此,通常不能通過觸發方式使它們穩定顯示。

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