【泰克应用分享】 实现示波器同步以获得更高通道数时需要考虑的三件事

构建测试系统时，可能需要测量多个信号，此时仅依靠一个示波器的可用通道可能无法完全捕获所有信号。要增加测试系统中的示波器通道数量，常见的方法是将多个示波器组合在一起。多通道测量适用于各种场景，例如捕获复杂的粒子物理实验数据、测量大量电源轨以及分析三相电源转换器。

这些测量涵盖的任务包括检测电源对串行总线的串扰、分析射频干扰以及验证传入的输入/输出信号的完整性。在多通道应用或测量场景中，保持通道之间的精确同步对于准确分析整个被测系统内的时序关系至关重要。

图 1: TekScope PC 分析软件 当需要同步捕获许多信号时，实现示波器同步有多种办法。我们来说说使用 5 和 6 系列 B MSO 示波器和TekScope PC 分析软件（图 1）同步多示波器测量系统的三种方法。

1. 使用外部源的低时滞同步方法

最精确的同步方法是，依靠单个触发源将触发信号分配到多个示波器。这是通过利用功率分配器（BNC 或 SMA）将触发信号均匀地馈送到所有仪器来实现的。为了确保精确的同步，连接功率分配器和各台仪器的电缆必须长度相同，且最好相位匹配。这种方法能够最大限度地减少因传播延迟变化而产生的时滞。借助布线和功率分配器将传播延迟保持一致，仪器可以实现同步触发条件，精确复制单个示波器的通道间时序。

因此，使用高质量的功率分配器对于确保触发信号的完整性至关重要。功率分配器充当平衡分压器，将 50 欧姆触发源连接到 50 欧姆电缆，然后将电缆连接到示波器的 50 欧姆输入端口。分频器会降低应用于每个示波器的触发信号的幅度，因此在设置触发电平时需要考虑这一点。

切记注意分频器的规格和触发信号的要求。例如，对于驱动 5 或 6 系列 B MSO 的辅助触发输入，最佳的信号幅度应大于500 mV。提供幅度更大的触发信号可以改善示波器的触发系统响应和稳定性，从而得到更好的时滞结果。因此，使用适合的分频器并确保幅度适当的触发信号，将有助于保持出色的触发信号完整性。

2. 基于探头的同步方法

如果无可用外部触发源或无法驱动 50 欧姆分频器，实现同步的另一种方法是在每个示波器上探测相同的触发源。虽然这种方法提供了出色的时序精度，但代价是会占用每个示波器的一个通道。但由传播延迟差异引起的时滞仍然在示波器的时滞设置范围内。 为了最大限度地减少整体时滞，建议使用有源探头，例如泰克 TAP4000（见图 2）。该探头提供小于 115 皮秒的脉冲上升时间，因此是减少触发抖动的理想选择。此外，TAP4000 探头的输入电容低至 0.8 皮法。请注意，每个探头的电容都是累加的，因此电路必须处理额外的负载。

图 2: 泰克 TAP4000 单端低压探头

要在两个示波器之间采用基于探头的同步方法，请将示波器探头（最好是 TAP4000）连接到每个示波器的通道上。使用两个探头上相同长度、相同类型的探头尖端探测相同的信号。被探测的触发信号必须具有相对较快的上升时间（约 50-100 皮秒）。对每个示波器启用简单的边沿触发，将触发电平设置为中点。请注意，触发电平的任何差异都可能会引入额外的时滞。

根据所使用的触发源，使用这种方法时，应该可以将整体时滞控制在数十皮秒范围内。当无可用外部触发源或无法满足特定触发要求时，这种方法是一种可行的同步解决方案。

3. 适用于时序要求不太严格的应用的简化同步方法

当多示波器系统不需要极小的时滞时，这种方法可以可以提供更大的设置灵活性。

图 3：主示波器的辅助触发输出作为信号源，通过分配器将信号馈送到其他示波器

在上面的配置中（图 3），主示波器的辅助触发输出作为信号源，通过示波器将信号馈送其他示波器。在 5 或 6 系列 B MSO 中，触发事件和辅助输出信号之间存在标称 900 纳秒的时滞。通过使用分配器和匹配的电缆，可以最大限度地减少对其余示波器的任何额外时滞。

如果记录长度足够长，则可以应用水平标记设置中的触发延迟设置来纠正触发和辅助输出之间的时滞。此设置的优点是，主示波器上的任何通道都可以充当触发源，从而释放其余示波器上的所有通道用于信号采集。

当确保同步捕获大量信号至关重要时，这些选项有助于实现示波器同步。