【泰克應(yīng)用分享】實(shí)現(xiàn)示波器同步以獲得更高通道數(shù)時(shí)需要考慮的三件事

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構(gòu)建測試系統(tǒng)時(shí)，可能需要測量多個(gè)信號(hào)，此時(shí)僅依靠一個(gè)示波器的可用通道可能無法完全捕獲所有信號(hào)。要增加測試系統(tǒng)中的示波器通道數(shù)量，常見的方法是將多個(gè)示波器組合在一起。多通道測量適用于各種場景，例如捕獲復(fù)雜的粒子物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測量大量電源軌以及分析三相電源轉(zhuǎn)換器。

這些測量涵蓋的任務(wù)包括檢測電源對(duì)串行總線的串?dāng)_、分析射頻干擾以及驗(yàn)證傳入的輸入/輸出信號(hào)的完整性。在多通道應(yīng)用或測量場景中，保持通道之間的精確同步對(duì)于準(zhǔn)確分析整個(gè)被測系統(tǒng)內(nèi)的時(shí)序關(guān)系至關(guān)重要。

圖1 TekScope PC分析軟件

當(dāng)需要同步捕獲許多信號(hào)時(shí)，實(shí)現(xiàn)示波器同步有多種辦法。我們來說說使用 5 和 6 系列 B MSO 示波器和TekScope PC 分析軟件（圖 1）同步多示波器測量系統(tǒng)的三種方法。

1.使用外部源的低時(shí)滯同步方法

最精確的同步方法是，依靠單個(gè)觸發(fā)源將觸發(fā)信號(hào)分配到多個(gè)示波器。這是通過利用功率分配器（BNC 或 SMA）將觸發(fā)信號(hào)均勻地饋送到所有儀器來實(shí)現(xiàn)的。為了確保精確的同步，連接功率分配器和各臺(tái)儀器的電纜必須長度相同，且最好相位匹配。這種方法能夠最大限度地減少因傳播延遲變化而產(chǎn)生的時(shí)滯。借助布線和功率分配器將傳播延遲保持一致，儀器可以實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)條件，精確復(fù)制單個(gè)示波器的通道間時(shí)序。

因此，使用高質(zhì)量的功率分配器對(duì)于確保觸發(fā)信號(hào)的完整性至關(guān)重要。功率分配器充當(dāng)平衡分壓器，將 50 歐姆觸發(fā)源連接到 50 歐姆電纜，然后將電纜連接到示波器的 50 歐姆輸入端口。分頻器會(huì)降低應(yīng)用于每個(gè)示波器的觸發(fā)信號(hào)的幅度，因此在設(shè)置觸發(fā)電平時(shí)需要考慮這一點(diǎn)。

切記注意分頻器的規(guī)格和觸發(fā)信號(hào)的要求。例如，對(duì)于驅(qū)動(dòng) 5 或 6 系列 B MSO 的輔助觸發(fā)輸入，最佳的信號(hào)幅度應(yīng)大于500 mV。提供幅度更大的觸發(fā)信號(hào)可以改善示波器的觸發(fā)系統(tǒng)響應(yīng)和穩(wěn)定性，從而得到更好的時(shí)滯結(jié)果。因此，使用適合的分頻器并確保幅度適當(dāng)?shù)挠|發(fā)信號(hào)，將有助于保持出色的觸發(fā)信號(hào)完整性。

2.基于探頭的同步方法

如果無可用外部觸發(fā)源或無法驅(qū)動(dòng) 50 歐姆分頻器，實(shí)現(xiàn)同步的另一種方法是在每個(gè)示波器上探測相同的觸發(fā)源。雖然這種方法提供了出色的時(shí)序精度，但代價(jià)是會(huì)占用每個(gè)示波器的一個(gè)通道。但由傳播延遲差異引起的時(shí)滯仍然在示波器的時(shí)滯設(shè)置范圍內(nèi)。

為了最大限度地減少整體時(shí)滯，建議使用有源探頭，例如泰克 TAP4000（見圖 2）。該探頭提供小于 115 皮秒的脈沖上升時(shí)間，因此是減少觸發(fā)抖動(dòng)的理想選擇。此外，TAP4000 探頭的輸入電容低至 0.8 皮法。請(qǐng)注意，每個(gè)探頭的電容都是累加的，因此電路必須處理額外的負(fù)載。

圖2 泰克TAP4000單端低壓探頭

要在兩個(gè)示波器之間采用基于探頭的同步方法，請(qǐng)將示波器探頭（最好是 TAP4000）連接到每個(gè)示波器的通道上。使用兩個(gè)探頭上相同長度、相同類型的探頭尖端探測相同的信號(hào)。被探測的觸發(fā)信號(hào)必須具有相對(duì)較快的上升時(shí)間（約 50-100 皮秒）。對(duì)每個(gè)示波器啟用簡單的邊沿觸發(fā)，將觸發(fā)電平設(shè)置為中點(diǎn)。請(qǐng)注意，觸發(fā)電平的任何差異都可能會(huì)引入額外的時(shí)滯。

根據(jù)所使用的觸發(fā)源，使用這種方法時(shí)，應(yīng)該可以將整體時(shí)滯控制在數(shù)十皮秒范圍內(nèi)。當(dāng)無可用外部觸發(fā)源或無法滿足特定觸發(fā)要求時(shí)，這種方法是一種可行的同步解決方案。

3.適用于時(shí)序要求不太嚴(yán)格的應(yīng)用的簡化同步方法

當(dāng)多示波器系統(tǒng)不需要極小的時(shí)滯時(shí)，這種方法可以可以提供更大的設(shè)置靈活性。

圖3 主示波器的輔助觸發(fā)輸出作為信號(hào)源，通過分配器將信號(hào)饋送到其他示波器

在上面的配置中（圖 3），主示波器的輔助觸發(fā)輸出作為信號(hào)源，通過示波器將信號(hào)饋送其他示波器。在 5 或 6 系列 B MSO 中，觸發(fā)事件和輔助輸出信號(hào)之間存在標(biāo)稱 900 納秒的時(shí)滯。通過使用分配器和匹配的電纜，可以最大限度地減少對(duì)其余示波器的任何額外時(shí)滯。

如果記錄長度足夠長，則可以應(yīng)用水平標(biāo)記設(shè)置中的觸發(fā)延遲設(shè)置來糾正觸發(fā)和輔助輸出之間的時(shí)滯。此設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)是，主示波器上的任何通道都可以充當(dāng)觸發(fā)源，從而釋放其余示波器上的所有通道用于信號(hào)采集。

當(dāng)確保同步捕獲大量信號(hào)至關(guān)重要時(shí)，這些選項(xiàng)有助于實(shí)現(xiàn)示波器同步。