为什么我看不到示波器上的开关弹跳?

电器工程 开关 示波器 去抖
2022-01-04 10:51:50

我正在尝试查看示波器上一个简单开关的弹跳情况。

我准备了一个简单的面包板电路(电源→开关→电阻→接地)。问题是,它在示波器上显示为完美的正方形/矩形。我附上了示波器屏幕和电路的照片。

为什么我无法捕捉到示波器上开关的弹跳?我不认为这是一个非弹跳开关。

示波器

电路


这是一张显示放大时间刻度 (50 µs/div) 的照片。如您所见,它在 150 µs 内从 0 V 上升到 9 V 并保持在那里。我尝试了几种不同的开关。图中电阻为 220 欧姆,0.5 瓦。

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4个回答

示波器只记住足够的点来以原始分辨率显示轨迹。如果您捕获一条轨迹然后放大,它会“展开”这些点,然后将它们与直线段连接起来。这可以使它看起来好像甚至不存在高速功能。

要找到您要查找的内容,请从捕获的信号开始。然后通过调整时基“放大”到该上升沿。当您开始接近时,您将开始看到信号的上升斜率。

当您这样做时,您将失去捕获信号的分辨率。要填写详细信息,您可以使用示波器的触发机制捕获该上升沿的新样本。

一旦你可以看到上升的斜率,捕获一个新的样本任何弹跳/过冲/噪音都应该变得明显。

这是范围设置和对如何解释范围捕获的误解的问题。您必须使用单个触发器以相当小的分辨率捕获单个脉冲的上升沿。好消息是,这正是示波器的设计初衷

通用程序是:

  1. 将触发设置为边沿(向上),触发电平约为按钮电压的一半
  2. (可选)将触发(水平)偏移移动到屏幕左侧,以最大化触发后的捕获部分
  3. 将触发器切换到“正常”和“单次模式”以准备触发器进行单次捕获
  4. 按下你的按钮
  5. 如果您使用连续触发,每次按下按钮都会获得新的捕获
  6. 如果您不使用正常模式,您可能会由于预览刷新而丢失捕获的信号(通常以 60 Hz 触发以具有模拟的“实时信号”模式),“单一正常”模式会在捕获后冻结示波器

大多数数字捕获示波器在所有时基上记录固定数量的点,因此采样率由时基和捕获深度(可以配置)的组合确定,并受最大采样率的限制。在我的泰克示波器上,示波器显示每格时间和有效采样率。

根据模式的不同,显示的内容也可能是“窗口化的”,因此可能并不总是清楚您的实际采样率是多少。例如,100K 点进入 1 秒时基,屏幕上有 10 个分区,则为 10 kS/秒。100k 点到 10 µs 时基中,屏幕上有 10 个分区将是 1 GS/sec。通常这接近普通数字示波器的限制,因此低于 10 µs 的时基通常会以 10 µs 时“放大”格(例如,在 10 µs 时将 100k 点分成 10 个格,但在屏幕上以 1 µs 时基显示一个格)。

另请注意,模拟带宽(例如,“100 MHz”)与数字采样率没有直接关系。

另一个怪癖是,触发不是在(数字)采样信号上完成,而是通过专用触发系统直接在输入上完成。这意味着您可以(有时)触发太短而无法在数字信号中解析的脉冲。或者,您可以添加比采样深度长得多的触发延迟(例如,以 10 µs 分辨率显示捕获,但在触发后 1 秒)。这也是为什么经常有一个“辅助”或“外部触发”端口可用于触发但从未显示或捕获的原因。

示波器有效地连续采样到环形缓冲区中,并且触发出现并告诉采样系统存储缓冲区。这是大量数据,因此需要一些时间来存储数据并重新配置样本系统。连续处理千兆位流的电子设备和合适的内存非常昂贵,因此示波器旨在通过触发方案利用有限的存储深度和数字带宽。

这是我用我的 200MHz Tek 示波器进行的测试。您应该能够使用 Rigol 获得类似的结果,这是一款较旧的示波器,具有适中的 2Gs/s 捕获频率。

我的电路只是一个标准的 10:1 探头,连接在一个 6mm 轻触开关上,具有 1K 上拉至 +5V 电源。

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并非所有的捕捉都是如此凌乱,有些看起来非常理想。用力推它似乎会导致更多的混乱。尽管电源上有旁路,但仍有一点振铃-由于开关触点闭合而导致的下降沿非常快。

如果我将扫描设置得太慢(然后扩展),我只会在样本之间进行插值,这可能会产生误导。那里没有信息,所以范围是伪造的。

捕获为单事件,由活动通道的下降沿触发,设置为相对接近 5V 电平(右侧黄色箭头表示 3.68V 的触发电平)。屏幕中心位于 -96ns(移动以查看更多预触发数据,因为大部分动作都是预触发)。

假设下拉电阻是一个合理的值(1k - 10k),接下来我要检查的是查看该通道上是否有激活的滤波器。我不会寻找信号平均 - 这是一个单一事件的发生,并且跟踪显示该单一事件。但完全有可能在示波器中打开了一个非常低频的低通滤波器。

找出是否是示波器问题的另一种方法是将一对电线简单地插入开关触点的总线中。然后将两条开关线刷在一起,看看噪音(或没有噪音)。噪音意味着范围可能还可以。平滑斜坡表示示波器未显示输入信号的全部带宽。