【泰克應用分享】實(shí)現示波器同步以獲得更高通道數時(shí)需要考慮的三件事

_____

構建測試系統時(shí)，可能需要測量多個(gè)信號，此時(shí)僅依靠一個(gè)示波器的可用通道可能無(wú)法完全捕獲所有信號。要增加測試系統中的示波器通道數量，常見(jiàn)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(chǎng)景，例如捕獲復雜的粒子物理實(shí)驗數據、測量大量電源軌以及分析三相電源轉換器。

這些測量涵蓋的任務(wù)包括檢測電源對串行總線(xiàn)的串擾、分析射頻干擾以及驗證傳入的輸入/輸出信號的完整性。在多通道應用或測量場(chǎng)景中，保持通道之間的精確同步對于準確分析整個(gè)被測系統內的時(shí)序關(guān)系至關(guān)重要。

圖1 TekScope PC分析軟件

當需要同步捕獲許多信號時(shí)，實(shí)現示波器同步有多種辦法。我們來(lái)說(shuō)說(shuō)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)信號分配到多個(gè)示波器。這是通過(guò)利用功率分配器（BNC 或 SMA）將觸發(fā)信號均勻地饋送到所有儀器來(lái)實(shí)現的。為了確保精確的同步，連接功率分配器和各臺儀器的電纜必須長(cháng)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(xiàn)和功率分配器將傳播延遲保持一致，儀器可以實(shí)現同步觸發(fā)條件，精確復制單個(gè)示波器的通道間時(shí)序。

因此，使用高質(zhì)量的功率分配器對于確保觸發(fā)信號的完整性至關(guān)重要。功率分配器充當平衡分壓器，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 )降低應用于每個(gè)示波器的觸發(fā)信號的幅度，因此在設置觸發(fā)電平時(shí)需要考慮這一點(diǎn)。

切記注意分頻器的規格和觸發(fā)信號的要求。例如，對于驅動(dòng) 5 或 6 系列 B MSO 的輔助觸發(fā)輸入，最佳的信號幅度應大于500 mV。提供幅度更大的觸發(fā)信號可以改善示波器的觸發(fā)系統響應和穩定性，從而得到更好的時(shí)滯結果。因此，使用適合的分頻器并確保幅度適當的觸發(fā)信號，將有助于保持出色的觸發(fā)信號完整性。

2.基于探頭的同步方法

如果無(wú)可用外部觸發(fā)源或無(wú)法驅動(dòng) 50 歐姆分頻器，實(shí)現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)滯設置范圍內。

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(jiàn)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(cháng)度、相同類(lèi)型的探頭尖端探測相同的信號。被探測的觸發(fā)信號必須具有相對較快的上升時(shí)間（約 50-100 皮秒）。對每個(gè)示波器啟用簡(jiǎn)單的邊沿觸發(fā)，將觸發(fā)電平設置為中點(diǎn)。請注意，觸發(fā)電平的任何差異都可能會(huì )引入額外的時(shí)滯。

根據所使用的觸發(fā)源，使用這種方法時(shí)，應該可以將整體時(shí)滯控制在數十皮秒范圍內。當無(wú)可用外部觸發(fā)源或無(wú)法滿(mǎn)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)序要求不太嚴格的應用的簡(jiǎn)化同步方法

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

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

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

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

當確保同步捕獲大量信號至關(guān)重要時(shí)，這些選項有助于實(shí)現示波器同步。