提高電路檢測(cè)質(zhì)量的一種方法

觸發(fā)決定了示波器何時(shí)開始采集數(shù)據(jù)和顯示波形。一旦觸發(fā)被正確設(shè)定，它就可以將不穩(wěn)定的顯示轉(zhuǎn)換成有意義的波形。在實(shí)際工作中，很多工程師通常把示波器的觸發(fā)功能視為“一定的”，認(rèn)為他們一直使用的邊沿和毛刺觸發(fā)是足夠的，以前在評(píng)估示波器時(shí)，觸發(fā)指標(biāo)也很少被放在優(yōu)先考慮的位置上。事實(shí)上，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，多功能應(yīng)用對(duì)于通用測(cè)試測(cè)量?jī)x器示波器的要求也越來越高，為有效地完成實(shí)際工作，觸發(fā)靈敏度已經(jīng)成為目前示波器的主要參考指標(biāo)。

由于信號(hào)在激勵(lì)、傳輸和檢測(cè)過程中，可能會(huì)不同程度地受到隨機(jī)噪聲的污染(尤其是小信號(hào)的采集和測(cè)量)，從混有噪聲的信號(hào)中提取有用信息、防止誤觸發(fā)是當(dāng)代信息學(xué)科研究的焦點(diǎn)之一。目前市場(chǎng)上有部分示波器采用將靈敏度設(shè)定為幾個(gè)特定檔位進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法，這雖然在一定程度上解決了操作難題，但由于信號(hào)復(fù)雜度越來越高，有限的幾個(gè)靈敏度檔位不能完全滿足采集與測(cè)量的要求。

為解決觸發(fā)靈敏度在測(cè)量過程中遇到的挑戰(zhàn)，北京普源精儀科技有限責(zé)任公司(RIGOL)推出了DS1000/DS1000A系列數(shù)字示波器，它具有獨(dú)特的可調(diào)觸發(fā)靈敏度功能，可以有效濾除有可能疊加在觸發(fā)信號(hào)上的噪聲，并防止誤觸發(fā)。
RIGOL DS1000/DS1000A系列數(shù)字示波器采用了可調(diào)節(jié)觸發(fā)靈敏度這一專利技術(shù)，在測(cè)量小信號(hào)方面具有非常實(shí)用的意義。為消除實(shí)際環(huán)境信號(hào)噪聲的影響，獲得穩(wěn)定的觸發(fā)，觸發(fā)電路引入了觸發(fā)靈敏度。但對(duì)于觸發(fā)靈敏度而言，并不是越靈敏越好：有時(shí)靈敏度太高會(huì)造成誤觸發(fā)，靈敏度不夠又會(huì)導(dǎo)致不觸發(fā)，因此靈敏度的可調(diào)性逐漸被重視。DS1000系列示波器實(shí)現(xiàn)了真正意義上的觸發(fā)靈敏度可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍是0.1div～1.0div。在測(cè)試微小信號(hào)的過程中，根據(jù)屏蔽噪聲以及疊加信號(hào)的需要來調(diào)節(jié)示波器的觸發(fā)靈敏度。

將一個(gè)疊加了50mVpp噪聲的400mVpp、10kHz的正弦波輸入至RIGOL DS1000系列中的DS1102CD，當(dāng)靈敏度為0.1div時(shí)(如圖1a所示)，該信號(hào)無法穩(wěn)定顯示。將可調(diào)觸發(fā)靈敏度調(diào)節(jié)到0.89div時(shí)(如圖1b所示)，則可清晰地看到疊加噪聲后的正弦波。

圖1：DS1000數(shù)字示波器具有可調(diào)節(jié)觸發(fā)靈敏度，下圖顯示了靈敏度為0.1div時(shí)的波形圖像(圖1a)和靈敏度為0.89div時(shí)的波形圖像(圖1b)。

RIGOL數(shù)字示波器的可調(diào)觸發(fā)靈敏度這一特性具有廣泛的應(yīng)用前景。在電生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中，無論是直接引導(dǎo)的電信號(hào)，還是經(jīng)過換能器而間接得到的電信號(hào)都是極其微弱的，一般都是mV級(jí)，有的甚至是μV級(jí)。實(shí)驗(yàn)所用示波器的靈敏度需要根據(jù)所研究的生物電信號(hào)的大小發(fā)生改變。例如，在記錄神經(jīng)或心肌纖維的跨膜電位時(shí)，靈敏度可調(diào)節(jié)在5~10mV/cm；而在記錄在體神經(jīng)的電活動(dòng)時(shí)，靈敏度應(yīng)調(diào)至50~100μV/cm。利用RIGOL DS1000/DS1000A系列數(shù)字示波器，可針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)靈活地調(diào)節(jié)觸發(fā)靈敏度，得到所需的準(zhǔn)確波形，這樣既降低了實(shí)驗(yàn)在儀器操作方面的難度，又滿足了對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的要求，提高了整個(gè)實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量。

下面我們對(duì)上述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行類似模擬。將疊加50mVpp噪聲的200mVpp、10kHz鋸齒波輸入至DS1102CD。調(diào)節(jié)可調(diào)觸發(fā)靈敏度在0.1div~0.5div時(shí)，示波器不能穩(wěn)定觸發(fā)信號(hào)；當(dāng)可調(diào)觸發(fā)靈敏度調(diào)至0.5div~1.0div時(shí)，則可以穩(wěn)定顯示波形。將疊加50mVpp噪聲的400mVpp、10kHz的鋸齒波輸入至DS1102CD。調(diào)節(jié)可調(diào)觸發(fā)靈敏度在0.1div~0.3div時(shí)，示波器不能穩(wěn)定觸發(fā)信號(hào)；當(dāng)可調(diào)觸發(fā)靈敏度調(diào)至0.3div~1.0div時(shí)，則可以穩(wěn)定顯示波形。因此，由于輸入信號(hào)的不同，示波器需要不同的觸發(fā)來穩(wěn)定波形。如果輸入的是微弱的信號(hào)，一個(gè)微小的觸發(fā)變動(dòng)都會(huì)影響波形的穩(wěn)定度，這就需要可調(diào)的觸發(fā)來滿足這樣的需求。



圖2：輸入200mVpp鋸齒波時(shí)的情況。

目前，RIGOL DS1000/DS1000A系列數(shù)字示波器在通信電子設(shè)計(jì)、醫(yī)療專業(yè)儀器制造等領(lǐng)域應(yīng)用得十分廣泛。當(dāng)在頻率范圍頂部附近捕獲信號(hào)時(shí)，對(duì)信號(hào)振幅的要求是觸發(fā)靈敏度與模擬采樣帶寬相匹配，這對(duì)示波器的觸發(fā)靈敏度功能來說是一個(gè)挑戰(zhàn)。RIGOL的可調(diào)觸發(fā)靈敏度功能使受噪聲干擾的信號(hào)也能得到穩(wěn)定的觸發(fā)，是一種能夠解決實(shí)際問題的方法。

圖3：輸入400mVpp鋸齒波時(shí)的情況。