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造成示波器两路波形不稳定的原因

发布日期:2023-01-11 11:38:18         浏览数:   

  示波器两个通道分别输入来自两个不同电路的信号,这两个电路只有参考地是相同的,其他均不联系,但频率波形幅度等均相似。现在发现示波器只有作为触发源的那个通道可以稳定,另一个始终不能稳定显示,是什么原因呢?

  如果用两个探头同时连接示波器的辅助输出信号,按下示波器的AUTO SETUP键之后,两个通道的波形都显示稳定,如图1所示即为两个稳定显示的波形。

造成示波器两路波形不稳定的原因(图1)

  图1示波器很容易稳定显示两个相同输入的方波信号

  但是在按下AUTO SETUP键之后,上述问题并不能解决,屏幕上看到的波形仍然是只有作为触发源的那个通道是稳定的,另外一个通道波形在“晃动”,尽管我们仔细查看这两个波形本身是几乎完全一样的波形:幅度一致,频率一致。

  为什么?

  问题根源在于:虽然实验中的两个信号波形的幅度和频率几乎一样,但由于是来自于不同电路,它们之间的相位是不稳定的,或者说是随机的。

  我们用实验进一步验证如下。

  实验中分别用鼎阳科技的SDG2122X任意波形发生器输出4Vpp,1KHz的方波信号,用鼎阳科技示波器SDS2102X自带的AWG也输出4Vpp,1KHz的方波信号,分别将这两路信号连接到示波器SDS2102X的通道1和通道2。

  示波器的波形显示如图2所示的动画效果。

造成示波器两路波形不稳定的原因(图2)

  对于同一时钟源,两个信号同时稳定显示要满足什么条件呢?一定要同频同幅吗?答案是:只要两个信号是有稳定相位关系,或者说是同步的,就能通过合适的触发方式稳定显示。

  波形显示的稳定与否是人的肉眼视觉上看到的一种“效果”:设想有一个人,他按固定速率的步伐在你面前来回走过,你不觉得头晕,但如果这个人不等速地在你面前蹿来蹿去的,你就觉得头晕了。而当两个人在你面前的时候,其实你的眼睛是盯住一个人的,另外一个人如果和你盯住的这个人保持“同步”的关系,你的头就不晕,否则,你的头就发晕——波形显示不稳定啦!触发通常是使用一路信号作为触发源,也就是眼睛通常盯住一个人,如果用两个信号同时作为触发源,譬如AB触发,那就要复杂一点了。

  触发的本质是隔离感兴趣的信号,触发的本质并不是稳定显示波形,但是,触发的一个引申作用是稳定显示波形:针对有规律的单一信号,找到信号的规律性来触发该信号使其稳定显示;针对两个相位稳定的信号,触发其中的一路信号,两路信号看上去都稳定显示。

  我们常说稳定触发某信号,这个说法如果这样理解是对的:通过设置合适的触发方式,使波形稳定显示。但,示波器的触发系统始终是在工作状态的。

  对于相同的信号源输出的两路信号,几组实验数据如下:

  1,同一时钟源,等频信号,两者可以稳定触发(如图1)

  2,同一时钟源,不等频信号

  a)用SDG2122X任意波形发生器双通道输出4Vpp,1KHz的方波信号和4Vpp,3KHz的方波信;

造成示波器两路波形不稳定的原因(图3)

  图3 1KHz的方波呵和3KHz的方波,能稳定显示

  b)用SDG2122X任意波形发生器双通道输出4Vpp,1KHz的方波信号和4Vpp,3.3KHz的方波信号

造成示波器两路波形不稳定的原因(图4)

  图4 1KHz的方波呵和3.3KHz的方波,不能稳定显示

  显然图3的两个波形稳定显示,而图4的波形无法稳定显示。对于相同信号源输出的两路信号,当频率关系存在整数倍的时候,两者可以稳定触发,非整数倍时,不能同时稳定触发。

  结论:

  不同时钟源的信号,等频或者非等频均不能同时稳定显示。同一时钟源的信号,若两者频率存在整数倍的关系,则两者都可以稳定触发,若两者存在非整除倍的关系,则两者不能同时触发。

  不同时钟源的信号,由于使用的两套时钟系统是随机不同步的,因此,通常不能通过触发方式使它们稳定显示。

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