目標(biāo)

本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的目標(biāo)是研究一種將模擬信號(hào)連接到ADALM2000模塊的數(shù)字式外部觸發(fā)信號(hào)輸入的電路。

背景知識(shí)

ADALM2000示波器模塊較為常見的觸發(fā)方式是通過其模擬輸入通道中的一個(gè)觸發(fā)。當(dāng)選擇某個(gè)通道作為觸發(fā)源時(shí)，該模塊將會(huì)顯示出穩(wěn)定的波形，波形的水平時(shí)間刻度以選定通道為基準(zhǔn)（對(duì)齊零時(shí)間點(diǎn)）有時(shí)可能需使用被測(cè)電路中的某個(gè)特定信號(hào)來觸發(fā)顯示，以便將該信號(hào)的零時(shí)間點(diǎn)作為參考點(diǎn)。ADALM2000硬件提供兩個(gè)外部數(shù)字輸入/輸出，即T1和T0，可被選作觸發(fā)輸入。使用這些數(shù)字輸入時(shí)，顯示的波形將與所施加信號(hào)的上升沿對(duì)齊，即將其設(shè)置為零時(shí)間點(diǎn)。然而這些數(shù)字輸入的輸入電壓范圍應(yīng)該在0 V到5 V之間，并且具有固定的閾值電壓。要將這些外部觸發(fā)輸入與模擬輸入信號(hào)（介于-5 V和+5 V之間）一起使用，需要借助一個(gè)電壓比較器電路以及可調(diào)電壓源，來設(shè)置觸發(fā)電壓電平。

材料

ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊

無焊試驗(yàn)板

跳線

一個(gè)AD8561 比較器（或用AD790替代，引腳排列略有不同）

一個(gè)74HC04六路CMOS逆變器（或CD4007，見附錄）

三個(gè)1 kΩ電阻

一個(gè)1 M?電阻

一個(gè)10 kΩ電位計(jì)

一個(gè)0.1 μF電容

一個(gè)0.0047 μF電容

說明

在無焊試驗(yàn)板上構(gòu)建圖1所示的電路。AD8561模擬比較器具有同相（正端）和反相（負(fù)端）輸出。第一個(gè)反相器的輸入可以交替連接到引腳7輸出（上升沿觸發(fā)）或引腳8輸出（下降沿觸發(fā)）。從將其連接到引腳7開始。建議使用74HC04六通道反相器，也可以用CD4069六通道反相器代替，或者使用CD4007晶體管陣列構(gòu)建兩個(gè)反相器（參見附錄）。

AD8561的帶寬非常高，會(huì)對(duì)輸入信號(hào)中可能存在的任何高頻噪聲作出響應(yīng)。如果輸入信號(hào)接近閾值電壓(VTH)，其輸出將會(huì)非常快速地來回切換多次。此噪聲會(huì)導(dǎo)致屏幕上顯示來回跳動(dòng)或起伏較大的波形，看起來不太穩(wěn)定。利用電阻R5和電容C2形成一個(gè)低通濾波器，并插在兩個(gè)反相器級(jí)之間，可以減少這些非常快速的開關(guān)尖峰。該濾波器的時(shí)間常數(shù)將根據(jù)用作外部觸發(fā)信號(hào)的信號(hào)性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。

圖1.模擬觸發(fā)電路

硬件設(shè)置

波形發(fā)生器AWG1應(yīng)配置為三角波，峰峰值幅度為8 V，偏置為0 V，頻率為5 kHz。設(shè)置示波器的水平和垂直刻度，以至少顯示輸入三角波形的一個(gè)完整周期。確保在反復(fù)檢查電路連接之后，再打開電源。

圖2.模擬觸發(fā)試驗(yàn)板電路

程序步驟

首先將示波器觸發(fā)源設(shè)置為通道1，上升沿觸發(fā)，電平設(shè)置為0 V。此時(shí)通道1上三角波的上升沿中心應(yīng)該位于水平軸的零時(shí)間點(diǎn)上。根據(jù)電位器R3的設(shè)置，通道2上第二反相器的數(shù)字輸出的上升沿應(yīng)在水平軸上以不同的時(shí)間出現(xiàn)。將R3從其范圍的一端調(diào)整到另一端，觀察通道2脈沖的上升沿相對(duì)于三角波電壓（垂直軸）的時(shí)間點(diǎn)變化情況。

圖3.不同電位器值對(duì)應(yīng)的示波器通道1上升沿觸發(fā)信號(hào)的示波器截圖

現(xiàn)在將示波器觸發(fā)源切換到外部1（T1輸入），重復(fù)R3從其范圍的一端調(diào)整到另一端的操作。沿著上升沿的任何位置，都應(yīng)該可以對(duì)齊零時(shí)間點(diǎn)。

圖4.不同電位器值對(duì)應(yīng)的示波器外部觸發(fā)信號(hào)上升沿的示波器截圖

現(xiàn)在將第一個(gè)反相器的輸入移至AD8561的引腳8。現(xiàn)在零時(shí)間點(diǎn)應(yīng)與輸入三角波的下降沿對(duì)齊。再次重復(fù)R3的掃描，確認(rèn)沿著下降沿的任何位置都可以對(duì)齊零時(shí)間點(diǎn)。

問題：

1.除了RC濾波器之外，還有哪些方法可以用來消除比較器的噪聲抖動(dòng)？

您可以在學(xué)子專區(qū)論壇上找到問題答案。

附錄：使用CD4007晶體管陣列構(gòu)建反相器

圖5顯示了CD4007的原理圖和引腳排列。

圖5.CD4007 CMOS晶體管陣列引腳排列

從一個(gè)CD4007封裝可以構(gòu)建多達(dá)三個(gè)單獨(dú)的反相器。圖6所示為最簡(jiǎn)單的配置，即將引腳8和13連接在一起作為反相器輸出。引腳6將作為輸入端。務(wù)必將引腳 14 VDD連接到電源，將引腳 7 VSS連接到地。

圖6.反相器電路

第二個(gè)反相器是通過將引腳2連接到VDD且將引腳4連接到VSS來構(gòu)建的；引腳1和5連接在一起作為輸出，引腳3作為輸入。第三個(gè)反相器是通過將引腳11連接到VDD且將引腳9連接到VSS來構(gòu)建的；引腳12為輸出，引腳10為輸入。