【泰克應用分享】實現示波器同步以獲得更高通道數時需要考慮的三件事

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構建測試系統時，可能需要測量多個信號，此時僅依靠一個示波器的可用通道可能無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，常見的方法是將多個示波器組合在一起。多通道測量適用于各種場景，例如捕獲復雜的粒子物理實驗數據、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包括檢測電源對串行總線的串擾、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景中，保持通道之間的精確同步對于準確分析整個被測系統內的時序關系至關重要。

圖1 TekScope PC分析軟件

當需要同步捕獲許多信號時，實現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的三種方法。

1.使用外部源的低時滯同步方法

最精確的同步方法是，依靠單個觸發源將觸發信號分配到多個示波器。這是通過利用功率分配器（BNC 或 SMA）將觸發信號均勻地饋送到所有儀器來實現的。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生的時滯。借助布線和功率分配器將傳播延遲保持一致，儀器可以實現同步觸發條件，精確復制單個示波器的通道間時序。

因此，使用高質量的功率分配器對于確保觸發信號的完整性至關重要。功率分配器充當平衡分壓器，將 50 歐姆觸發源連接到 50 歐姆電纜，然后將電纜連接到示波器的 50 歐姆輸入端口。分頻器會降低應用于每個示波器的觸發信號的幅度，因此在設置觸發電平時需要考慮這一點。

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

2.基于探頭的同步方法

如果無可用外部觸發源或無法驅動 50 歐姆分頻器，實現同步的另一種方法是在每個示波器上探測相同的觸發源。雖然這種方法提供了出色的時序精度，但代價是會占用每個示波器的一個通道。但由傳播延遲差異引起的時滯仍然在示波器的時滯設置范圍內。

為了最大限度地減少整體時滯，建議使用有源探頭，例如泰克 TAP4000（見圖 2）。該探頭提供小于 115 皮秒的脈沖上升時間，因此是減少觸發抖動的理想選擇。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）連接到每個示波器的通道上。使用兩個探頭上相同長度、相同類型的探頭尖端探測相同的信號。被探測的觸發信號必須具有相對較快的上升時間（約 50-100 皮秒）。對每個示波器啟用簡單的邊沿觸發，將觸發電平設置為中點。請注意，觸發電平的任何差異都可能會引入額外的時滯。

根據所使用的觸發源，使用這種方法時，應該可以將整體時滯控制在數十皮秒范圍內。當無可用外部觸發源或無法滿足特定觸發要求時，這種方法是一種可行的同步解決方案。

3.適用于時序要求不太嚴格的應用的簡化同步方法

當多示波器系統不需要極小的時滯時，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輸出作為信號源，通過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輸出作為信號源，通過示波器將信號饋送其他示波器。在 5 或 6 系列 B MSO 中，觸發事件和輔助輸出信號之間存在標稱 900 納秒的時滯。通過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滯。

如果記錄長度足夠長，則可以應用水平標記設置中的觸發延遲設置來糾正觸發和輔助輸出之間的時滯。此設置的優點是，主示波器上的任何通道都可以充當觸發源，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重要時，這些選項有助于實現示波器同步。