作者： Antoniu Miclaus，系統應用工程師和Doug Mercer，顧問研究員

(資料圖片)

本實驗活動的目標是研究一種將模擬信號連接到ADALM2000模塊的數字式外部觸發信號輸入的電路。

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

ADALM2000主動學習模塊

無焊試驗板

跳線

一個AD8561 比較器（或用AD790替代，引腳排列略有不同）

一個74HC04六路CMOS逆變器（或CD4007，見附錄）

三個1 kΩ電阻

一個1 M?電阻

一個10 kΩ電位計

一個0.1 μF電容

一個0.0047 μF電容

在無焊試驗板上構建圖1所示的電路。AD8561模擬比較器具有同相（正端）和反相（負端）輸出。第一個反相器的輸入可以交替連接到引腳7輸出（上升沿觸發）或引腳8輸出（下降沿觸發）。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晶體管陣列構建兩個反相器（參見附錄）。

AD8561的帶寬非常高，會對輸入信號中可能存在的任何高頻噪聲作出響應。如果輸入信號接近閾值電壓(V_TH)，其輸出將會非常快速地來回切換多次。此噪聲會導致屏幕上顯示來回跳動或起伏較大的波形，看起來不太穩定。利用電阻R5和電容C2形成一個低通濾波器，并插在兩個反相器級之間，可以減少這些非常快速的開關尖峰。該濾波器的時間常數將根據用作外部觸發信號的信號性質進行調整。

圖1.模擬觸發電路

波形發生器AWG1應配置為三角波，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完整周期。確保在反復檢查電路連接之后，再打開電源。

圖2.模擬觸發試驗板電路

首先將示波器觸發源設置為通道1，上升沿觸發，電平設置為0 V。此時通道1上三角波的上升沿中心應該位于水平軸的零時間點上。根據電位器R3的設置，通道2上第二反相器的數字輸出的上升沿應在水平軸上以不同的時間出現。將R3從其范圍的一端調整到另一端，觀察通道2脈沖的上升沿相對于三角波電壓（垂直軸）的時間點變化情況。

圖3.不同電位器值對應的示波器通道1上升沿觸發信號的示波器截圖

現在將示波器觸發源切換到外部1（T1輸入），重復R3從其范圍的一端調整到另一端的操作。沿著上升沿的任何位置，都應該可以對齊零時間點。

圖4.不同電位器值對應的示波器外部觸發信號上升沿的示波器截圖

現在將第一個反相器的輸入移至AD8561的引腳8。現在零時間點應與輸入三角波的下降沿對齊。再次重復R3的掃描，確認沿著下降沿的任何位置都可以對齊零時間點。

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？

您可以在學子專區論壇上找到問題答案。

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CD4007封裝可以構建多達三個單獨的反相器。圖6所示為最簡單的配置，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。務必將引腳 14 V_DD連接到電源，將引腳 7 V_SS連接到地。

圖6.反相器電路

第二個反相器是通過將引腳2連接到V_DD且將引腳4連接到V_SS來構建的；引腳1和5連接在一起作為輸出，引腳3作為輸入。第三個反相器是通過將引腳11連接到V_DD且將引腳9連接到V_SS來構建的；引腳12為輸出，引腳10為輸入。

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領先的半導體公司，致力于在現實世界與數字世界之間架起橋梁，以實現智能邊緣領域的突破性創新。ADI提供結合模擬、數字和軟件技術的解決方案，推動數字化工廠、汽車和數字醫療等領域的持續發展，應對氣候變化挑戰，并建立人與世界萬物的可靠互聯。ADI公司2022財年收入超過120億美元，全球員工2.4萬余人。攜手全球12.5萬家客戶，ADI助力創新者不斷超越一切可能。更多信息，請訪問www.analog.com/cn。

Antoniu Miclaus現為ADI公司的系統應用工程師，從事ADI教學項目工作，同時為Circuits from the Lab?、QA自動化和流程管理開發嵌入式軟件。他于2017年2月在羅馬尼亞克盧日-納波卡加盟ADI公司。他目前是貝碧思鮑耶大學軟件工程碩士項目的理學碩士生，擁有克盧日-納波卡科技大學電子與電信工程學士學位。

Doug Mercer于1977年畢業于倫斯勒理工學院(RPI)，獲電子工程學士學位。自1977年加入ADI公司以來，他直接或間接貢獻了30多款數據轉換器產品，并擁有13項專利。他于1995年被任命為ADI研究員。2009年，他從全職工作轉型，并繼續以名譽研究員身份擔任ADI顧問，為“主動學習計劃”撰稿。2016年，他被任命為RPI ECSE系的駐校工程師。

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