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用触发和同步数字化仪来收集正确的数据

对于采集信号并进行数字化处理的任何仪器来说,触发都是一个很重要的功能。如果不能根据特定波形特征进行触发,你可能永远看不到数字化波形

关于收集信号并进行数字化处理的任何仪器来说,触发都是一个很重要的功用。假如不能依据特定波形特征进行触发,你或许永久看不到数字化波形中的感兴趣点。数字化仪能够用多种形式收集数据。环形缓冲器或正常形式作业时就像数字示波器相同。收集的数据被加载进环形缓冲器。当触发产生时,答应后置触发器延时的数据被确认用于显现和处理。数字化仪还支撑流收集形式,在这种形式下数字化仪收集、数字化并接连存储波形。因而触发器并不指示波形的开始方位,而是特定特征产生的时刻点。不管是哪种形式,你都能够看到感兴趣作业之前和之后产生的作业。

最常见的触发办法是运用数字化仪某个通道的输入信号。根本原理是,检测到波形上一个界说好的点,将这个“触发作业”符号为收集数据上的一个已知方位。图1供给了一个根本的边缘触发比方。信号源是输入通道,触发作业产生在波形上升沿跳过500mV触发电平之时。当触发作业产生时,所采信号上的方位被符号为时刻轴上的零时刻点,如图中的光标方位所示。假如信号是重复的,数字化仪将在每次收集新数据时在相同点进行触发,然后完成安稳的显现。

图1:根本的边缘触发,它界说了时刻轴上的零时刻点(用笔直虚线符号),触发作业产生在波形上升沿跳过触发电平(水平虚线)之时。



信号波形、电平缓时序的宽规模改动要求数字化仪的触发电路十分灵敏。图2显现了Spectrum M4i系列数字化仪的触发“引擎”框图。它供给了现代数字化仪支撑的宽规模触发条件比方。

图2:Spectrum M4i数字化仪框图展现了这些通用数字化仪的“触发引擎”、触发源和触发逻辑。

框图左面显现的是数字化仪的硬件触发源,它们包含恣意输入通道以及两个外部触发输入(Ext0或Ext1)之一。每个源都能够支撑多种触发类型。因为许多数字化仪模块都有多用处I/O线,你能够用它们来陈述数字化仪的运转/装载状况,它们能够供给触发输出信号以及其它功用。除了硬件触发源外,你还能够运用程序控制下的软件触发功用,这对开发自动化测验是很有用的。

数字化仪或许包含强壮的触发与/或逻辑单元,能够协助你将来自多个源的输入组合成一个杂乱的多要素触发器。这样的触发器能够确保数字化仪只在专门界说的图画产生时才触发。别的一个功用是能够与其它数字化仪卡进行穿插触发。

触发形式

首要的触发源内置支撑多种触发形式的双路触发电平比较器。这些触发源包含单边缘和双边缘触发器,重装载(滞后)触发器,窗口触发器,关于多源触发器来说,还有相关的触发选通信号产生器。

边缘触发器是最根本的触发器类型。你只需设置触发电平,并挑选想要的触发沿。数字化仪会符号触发源的所选边缘跳过触发阈值时的时刻点。边缘挑选能够是上升沿、下降沿或两个沿都触发。

从头装载或滞后触发器设置两个电平,第一个是装载电平,第二个触发电平。就跟边缘触发器相同,用户也要挑选边缘类型。首要信号所选边缘有必要跳过装载电平,将触发器装载好。然后当信号的相同边缘再次跳过触发电平常数字化仪再触发。从头装载触发形式能够用来避免数字化仪被噪声信号的过错边缘误触发。

窗口触发器运用每个触发源的两个触发阈值来界说起伏窗口。窗口触发器有两种作业形式:进入窗口触发和退出窗口触发。进入窗口触发是指只需源信号跳过阈值电平之一并进入窗口时就触发。退出窗口触发是指源信号现已坐落两个触发阈值之间、随后脱离窗口时进行触发。当源信号能够在恣意一个方向改动状况时就能够运用窗口触发器。

当运用带数字化仪内置触发逻辑的多源触发形式时,一般需求运用一个通道创立选通波形,用于支撑来自另一个通道的触发。你能够运用高电平、低电平、窗口内或窗口外挑选来完成这个意图。这些触发形式产生的内部选通信号能够与第二个触发源一同运用,并经过与逻辑选通触发器。

图3显现了运用高电平触发器选通另一个通道上的触发源的比方。只需CH0通道上的正弦波超越触发电平,就会为信号坐落阈值上方的整段时刻产生一个上升的选通信号。这个选通信号要与CH1通道上的信号进行与操作。因为选通信号仅仅当CH1上呈现低起伏脉冲时才是上升的,因而,数字化仪将在脉冲波形跳过触发电平常才触发,见图中的水平赤色虚线。

图3:运用CH0上的高电平触发器创立一个选通信号,用于挑选CH1通道上两个脉冲中较低起伏的脉冲。只需触发源坐落触发电平上方(触发电平0),高电平触发器就会创立一个上升状况的挑选信号。这个选通信号与CH1的脉冲波形相与,就能够使数字化仪在遇到较低起伏脉冲时进行触发。

触发逻辑

图3所示比方显现了在遇到多个触发源时可用触发逻辑的一个用处。与(AND)逻辑和或(OR)逻辑都是支撑的。或功用的输入包含任何通道、外部触发输入、软件触发以及强制触发功用。逻辑或功用答应其间任何一个触发源触发数字化仪。与逻辑功用的输入包含一切通道、外部触发输入和使能触发功用。与功用要求一切挑选的触发输入一起有用才干发动触发器。记住,选通触发形式(高电平缓低电平)供给了输入逻辑的逻辑取反功用,因而你能够创立与非(NAND)和或非(NOR)条件。

图4显现了一个运用或触发逻辑的无线定位运用比方。每个输入通道衔接到一个传感器。到源的方向取决于每个传感器所发脉冲的抵达时刻。

图4:你能够运用或触发逻辑对最早产生射频脉冲的通道进行触发。



源的方位确认了哪个通道先看到它。或触发逻辑答应最早产生脉冲的通道触发数字化仪,然后确保两个传感器输出都被收集到。

其它触发相关功用

还有其它两种触发功用值得一提。第一个是触发延时,即图2所示触发框图的最终一个单元。这个功用运用计数器,能够让你将触发作业往后推迟指定的采样数。假如延时从默许(0)值产生了改动,那么水平轴上的触发点将从0改动到输入的延时值。

第二个功用是外部触发输出和触发状况线。这些功用在同步多台仪器时很有用。触发输出、装载和运转状况能够经过多用处I/O通道取得,如图2所示。

同步

理论上,在同步多台仪器时会产生两个问题。首要是组织共用触发器。其次是让两台仪器根据同步时钟作业。咱们很简单看出,当企图同步多台数字化仪时或许会有问题产生。

运用具有方针时钟速率的外部时钟能够完成时钟的同步。第二种办法是供给比方10MHz的外部基准,然后运用到锁相环(PLL),将基准时钟频率倍频到想要的时钟速率。像本文中运用的Spectrum M4i系列等许多数字化仪都是经过公共的外部时钟输入处理两种外部时钟的。外部时钟输入被衔接到内部PLL,你能够将它设置为倍频基准时钟,或将数字化仪锁相到外部时钟,不改频率直接让它经过。这样能够确保时钟频率正确,但不能确保每台数字化仪中的时钟具有相同的相位

在同步进程的触发侧,你有必要考虑到每台数字化仪的外部触发输入运用独立的比较器检测触发电平越界。基准电平的少量不同以及树立和坚持时刻的不同或许导致时刻轴上的触发点方位产生离散的改动,然后构成某种触发颤动。确保多台数字化仪准确同步的仅有办法是将时钟分配给每个模块,然后将触发作业同步到体系时钟。

同步多台数字化仪

上述比方中运用的Spectrum M4i系列数字化仪都带有被称为星状集中器(Star Hub)的可选同步配件。这种Star-Hub模块支撑最多8块同一系列卡的同步。

该模块用作星状衔接的时钟和触发信号集中器。带这种模块的数字化仪用作时钟主设备,这种卡或任何其它卡能够是主触发器。假如运用Star-Hub模块,主卡上可用的一切触发形式依然可用。它还能扩展与/或触发逻辑,以习惯来自任何所连数字化仪的输入。经过同步来自数字化仪的ARM信号,Star-Hub还能同步多台数字化仪中的不同预触发器、内存段巨细和后置触发器设置。

本文小结

数字化仪要求触发器将信号收集相关到时刻上的一个已知点。多种触发源和形式使得挑选想要的触发点十分简单。别的,经过Star-Hub准确同步时基的才能支撑多台仪器耦合在一同,然后供给很多的收集通道。具有智能触发引擎的数字化仪能够协助你触发并收集品种广泛的杂乱信号。

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