示波器的觸發(fā)

示波器觸發(fā)

示波器作為通用的測(cè)量設(shè)備，應(yīng)用非常廣泛。示波器包含模擬示波器、數(shù)字示波器、取樣示波器以及帶有特殊測(cè)量功能的示波器。

觸發(fā)是示波器非常重要的特征之一，因?yàn)槭静ㄆ骶哂袕?qiáng)大的觸發(fā)功能，所以能夠用于異常信號(hào)捕獲和電路故障調(diào)試。示波器的觸發(fā)有兩個(gè)重要作用：
1）捕獲感興趣的信號(hào)波形；
2）確定時(shí)間參考零點(diǎn)，穩(wěn)定顯示波形。

觸發(fā)系統(tǒng)

對(duì)于數(shù)字示波器，工作時(shí)都是在不斷地采集波形不論儀器是否穩(wěn)定觸發(fā)
觸發(fā)：只有穩(wěn)定的觸發(fā)才能有穩(wěn)定的顯示
自動(dòng)觸發(fā)：不論是否滿足觸發(fā)條件都有波形顯示
普通觸發(fā)：不滿足觸發(fā)條件就不顯示波形
單次觸發(fā)：滿足觸發(fā)條件后顯示波形，每次觸發(fā)僅刷新一次，直到下一次觸發(fā)開始

正確理解觸發(fā)的概念

State1：無信號(hào)輸入（可見水平線）；
State2：一通道輸入方波，儀器未觸發(fā)，觀察到晃動(dòng)的波形；
State3：“按下快門” （選擇上升沿觸發(fā)，將觸發(fā)電平調(diào)整到波形內(nèi)） ，將儀器觸發(fā)；
State4：信號(hào)穩(wěn)定顯示，獲取穩(wěn)定的圖像，并可以保存。

1、觸發(fā)的作用

觸發(fā)是示波器非常重要的特征之一，因?yàn)槭静ㄆ骶哂袕?qiáng)大的觸發(fā)功能，所以能夠用于異常信號(hào)捕獲和電路故障調(diào)試。示波器的觸發(fā)有兩個(gè)重要作用：

1)捕獲感興趣的信號(hào)波形;

2)確定時(shí)間參考零點(diǎn)，穩(wěn)定顯示波形。

2、觸發(fā)器簡(jiǎn)單工作原理

簡(jiǎn)單的邊沿觸發(fā)器的工作原理如下圖所示。首先預(yù)設(shè)一個(gè)觸發(fā)電平，觸發(fā)信號(hào)與觸發(fā)電平比較，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)穿越觸發(fā)電平后，電壓比較器立即產(chǎn)生一個(gè)快沿觸發(fā)脈沖，去驅(qū)動(dòng)下一級(jí)硬件，這樣即可進(jìn)行邊沿觸發(fā)。

觸發(fā)信號(hào)的來源可以是信號(hào)自身，亦可以是一個(gè)同步的觸發(fā)信號(hào)(或外觸發(fā)信號(hào))。示波器的捕獲板內(nèi)部有開關(guān)，可以把任何一個(gè)示波器通道或外觸發(fā)輸入通道切換到觸發(fā)器。這是示波器非常靈活的一面，需要了解。

3、觸發(fā)釋抑(Hold Off)

示波器的觸發(fā)釋抑Hold Off對(duì)于穩(wěn)定顯示Burst類型的波形是非常重要的。如下圖所示，如果沒有Hold Off，示波器第一次觸發(fā)在Burst波形的第一個(gè)脈沖，第二次有可能觸發(fā)在Burst波形的第三個(gè)脈沖，這樣屏幕看到的就不是穩(wěn)定的Burst波形串，而左右晃動(dòng)的波形。示波器采用Hold Off解決這個(gè)問題，當(dāng)示波器第一次觸發(fā)后，必須在經(jīng)過Hold Off時(shí)間后，才能夠進(jìn)行第二次觸發(fā)，這樣，如果設(shè)置Hold Off時(shí)間大于Burst波形串的時(shí)間，則第二次也會(huì)觸發(fā)到第二個(gè)Burst波形的第一個(gè)脈沖，這樣整個(gè)Burst波形串即可穩(wěn)定的顯示在示波器的屏幕上。

4、邊沿(Edge)觸發(fā)

邊沿觸發(fā)是示波器最常用的觸發(fā)類型，也是示波器默認(rèn)的觸發(fā)類型。邊沿觸發(fā)分為上升邊沿觸發(fā)(默認(rèn)類型)，下降邊沿觸發(fā)，或者雙邊沿觸發(fā)。雙邊沿觸發(fā)功能可以讓我們簡(jiǎn)單看看數(shù)據(jù)信號(hào)的眼圖(并不準(zhǔn)確，尤其邊沿抖動(dòng)部分)。

示波器為使重復(fù)波形穩(wěn)定顯示，具有邊緣觸發(fā)最基本的觸發(fā)方式，上升、下降沿和觸發(fā)電平在信號(hào)邊緣上構(gòu)成觸發(fā)點(diǎn)，重復(fù)信號(hào)會(huì)有多個(gè)觸發(fā)點(diǎn)。觸發(fā)位置、沿和觸發(fā)電平?jīng)Q定每次掃描的開始時(shí)刻。同時(shí)觸發(fā)位置還代表波形記錄中觸發(fā)水平位置。邊緣觸發(fā)控制器是使每一次掃描起始都從信號(hào)的相同觸發(fā)位置開始，不斷的顯示輸入信號(hào)的相同部分，并使每次捕獲的波形相重疊顯示。波形邊緣和觸發(fā)電平的設(shè)置成為重復(fù)信號(hào)顯示的標(biāo)準(zhǔn)條件對(duì)于重復(fù)信號(hào)AUTOSET(自動(dòng)設(shè)置）是最簡(jiǎn)單的觸發(fā)方式。

5、邊沿再邊沿(Edge Then Edge)觸發(fā)

邊沿再邊沿觸發(fā)功能是較少使用的觸發(fā)功能，先檢測(cè)一個(gè)邊沿，等一定的時(shí)間或一定數(shù)量的事件，再觸發(fā)另一個(gè)邊沿?；谑录氖侵附?jīng)過多少個(gè)邊沿(邊沿?cái)?shù)量可以設(shè)置)再觸發(fā);基于時(shí)間的是指經(jīng)過多長時(shí)間(時(shí)間長度可以設(shè)置)再觸發(fā)。

6、邊沿轉(zhuǎn)換時(shí)間(Edge Transition)觸發(fā)

邊沿轉(zhuǎn)換時(shí)間觸發(fā)指的是觸發(fā)上升邊沿的上升時(shí)間或下降邊沿的下降時(shí)間違規(guī)。設(shè)定一個(gè)邊沿時(shí)間(上升時(shí)間或下降時(shí)間)，可以選擇大于這個(gè)時(shí)間觸發(fā)或小于這個(gè)時(shí)間觸發(fā)。

7、毛刺(Glitch)觸發(fā)

毛刺觸發(fā)是示波器常用的一種觸發(fā)功能。毛刺分為正向毛刺或負(fù)向毛刺，毛刺觸發(fā)需要設(shè)置2個(gè)條件，毛刺寬度和毛刺高度，小于設(shè)定的寬度和大于設(shè)定的高度，即認(rèn)為是毛刺。

8、碼型和狀態(tài)(Pattern/State)觸發(fā)

碼型和狀態(tài)觸發(fā)也是常用的一種觸發(fā)功能。碼型觸發(fā)指的是多個(gè)通道組成的碼型，每個(gè)通道按照預(yù)設(shè)的門限可以判斷信號(hào)是0或1，多個(gè)通道的0或1即可組成碼型，示波器即觸發(fā)預(yù)設(shè)的碼型。具體觸發(fā)時(shí)，有多個(gè)觸發(fā)功能可選：

a、發(fā)現(xiàn)此碼型觸發(fā)

b、發(fā)現(xiàn)非此碼型觸發(fā)

c、碼型出現(xiàn)一定時(shí)間觸發(fā)(觸發(fā)點(diǎn)可選為碼型結(jié)束時(shí)或預(yù)設(shè)時(shí)間結(jié)束時(shí))

d、碼型長度少于預(yù)設(shè)時(shí)間(預(yù)設(shè)碼型最長時(shí)間，示波器觸發(fā)少于預(yù)設(shè)時(shí)間的碼型)

e、碼型長度在預(yù)設(shè)時(shí)間范圍內(nèi)觸發(fā)(預(yù)設(shè)碼型最短時(shí)間長度或最長時(shí)間長度，示波器觸發(fā)在此范圍內(nèi)的碼型)

狀態(tài)觸發(fā)指的是在碼型的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)時(shí)鐘通道來進(jìn)行碼型判斷，可以用時(shí)鐘的上升沿判斷碼型，也可以用時(shí)鐘的下降沿判斷碼型，或上升和下降都可判斷碼型。狀態(tài)觸發(fā)是非常有用的觸發(fā)功能，尤其在混合示波器上(混合示波器一般有16個(gè)邏輯通道和4個(gè)模擬通道)。比如：觸發(fā)DDR的讀或?qū)憼顟B(tài)，一個(gè)通道接時(shí)鐘(以時(shí)鐘的上升沿判斷碼型)，其他通道接命令信號(hào)(如：CS, WE, CAS等)，查表知道讀和寫對(duì)應(yīng)的碼型，即可穩(wěn)定觸發(fā)讀或?qū)懖ㄐ?。下圖是使用混合信號(hào)示波器捕獲“讀”信號(hào)眼圖的例子，邏輯通道組成狀態(tài)觸發(fā)，模擬通道捕獲“讀”眼圖。

9、脈沖寬度(Pulse Width)觸發(fā)

脈沖寬度觸發(fā)類似于毛刺觸發(fā)，也需要設(shè)置脈沖寬度，和脈沖電平，也分為正脈沖和負(fù)脈沖，只是多了一項(xiàng)：可以進(jìn)行寬于設(shè)定值觸發(fā)或窄于設(shè)定值觸發(fā)。

周期信號(hào)中出現(xiàn)的與規(guī)定時(shí)間寬度不符的異常信號(hào)或關(guān)心脈沖序列中的某一時(shí)間寬度特征碼捕獲。使用脈沖寬度觸發(fā)是最佳選擇。由于信號(hào)在波形的沿上都具有觸發(fā)點(diǎn)。隔離捕獲異常寬度信號(hào)時(shí)，利用邊緣觸發(fā)的基本方式設(shè)定觸發(fā)條件，是不可能捕獲到異常寬度波形。根據(jù)信號(hào)的特征(波形寬度問題），選用脈沖寬度觸發(fā)功能設(shè)定觸發(fā)電平和設(shè)定所要捕獲波形的時(shí)間寬度( 時(shí)間觸發(fā)條件設(shè)定為= 或 <或  >或  ≠)。當(dāng)波形滿足電平觸發(fā)條件。同時(shí)滿足設(shè)定的波形時(shí)間寬度的觸發(fā)條件時(shí)，通過脈沖寬度觸發(fā)比較器使示波器觸發(fā)，捕獲到所關(guān)心的寬度波形。利用脈沖寬度觸發(fā)，可以長時(shí)間監(jiān)視信號(hào)，當(dāng)脈沖寬度超過設(shè)定的允許范圍時(shí)，引起觸發(fā)。

10、斜率觸發(fā)

觸發(fā)原理：依據(jù)信號(hào)的上升/下降時(shí)間來判斷。

適合信號(hào)：三角波、鋸齒波等

信號(hào)周期信號(hào)中，出現(xiàn)的與規(guī)定邊緣速率不符的異常波形或關(guān)心脈沖序列的邊緣速率異常的脈沖捕獲。使用擺率觸發(fā)是最佳選擇。擺率＝ V幅度 / S時(shí)間。幅度表示高低閥值之間的幅度，時(shí)間表示波形沿高低閥值之間的時(shí)間。擺率表示沿由低電平變化到高電平的速度。

由于信號(hào)在波形的沿上都具有觸發(fā)條件，隔離捕獲上升或下降時(shí)間異常信號(hào)時(shí)，利用邊緣觸發(fā)的基本方式設(shè)定觸發(fā)條件，是不可能捕獲到關(guān)心的波形。根據(jù)信號(hào)的特征(波形邊沿速度問題），選用擺率觸發(fā)功能，設(shè)定高低閥值和高低閥值之間的時(shí)間。示波器自動(dòng)計(jì)算擺率（擺率觸發(fā)條件設(shè)定為= 或 <或  >或  ≠）當(dāng)波形滿足觸發(fā)條件條件時(shí)，通過觸發(fā)觸發(fā)比較器使示波器觸發(fā)，捕獲到關(guān)心的沿信號(hào)。如果高頻信號(hào)的響應(yīng)速率比期望或需要的快，則發(fā)出易出故障的能量，響應(yīng)速率觸發(fā)優(yōu)于傳統(tǒng)的邊緣觸發(fā)，這是因?yàn)樵黾恿藭r(shí)間元素，允許您選擇觸發(fā)邊緣的快慢。

11、建立時(shí)間和保持時(shí)間(Setup and Hold)觸發(fā)

建立時(shí)間和保持時(shí)間觸發(fā)幫助捕獲電路中的建立時(shí)間、保持時(shí)間，或建立保持時(shí)間違規(guī)的信號(hào)波形。

使用建立時(shí)間和保持時(shí)間觸發(fā)，需要一個(gè)時(shí)鐘波形(被用作參考)，需要一個(gè)數(shù)據(jù)波形作為觸發(fā)源。

a、建立時(shí)間觸發(fā)：需要定義一個(gè)長方形區(qū)域作為違規(guī)區(qū)域(如上圖左圖所示)，違規(guī)區(qū)域的右邊是時(shí)鐘邊沿，左邊是預(yù)設(shè)的建立時(shí)間，同時(shí)需要設(shè)置高低門限。當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)波形進(jìn)入這個(gè)區(qū)域時(shí)，即可判斷數(shù)據(jù)波形違規(guī)，示波器就觸發(fā)這個(gè)信號(hào)。

b、保持時(shí)間觸發(fā)：需要定義一個(gè)長方形區(qū)域作為違規(guī)區(qū)域(如上圖右圖所示)，違規(guī)區(qū)域的左邊是時(shí)鐘邊沿，右邊是預(yù)設(shè)的保持時(shí)間，同時(shí)需要設(shè)置高低門限。當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)波形進(jìn)入這個(gè)區(qū)域時(shí)，即可判斷數(shù)據(jù)波形違規(guī)，示波器就觸發(fā)這個(gè)信號(hào)。

c、建立時(shí)間和保持時(shí)間觸發(fā)：同時(shí)定義建立時(shí)間違規(guī)區(qū)域和保持時(shí)間違規(guī)區(qū)域，當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)入任何一個(gè)區(qū)域時(shí)，即可判斷數(shù)據(jù)波形違規(guī)，示波器就觸發(fā)這個(gè)信號(hào)。

12、超時(shí)(Timeout)觸發(fā)

超時(shí)觸發(fā)與脈沖寬度觸發(fā)有類似之處，當(dāng)相比于設(shè)定的電壓值，波形保持高電壓一定的時(shí)間，示波器則觸發(fā)(High Too Long);如果是低電壓超時(shí)，則波形保持低電壓低于設(shè)定的電壓值一定的時(shí)間，示波器則觸發(fā)(Low Too Long);或者是波形保持相當(dāng)長時(shí)間而不穿越設(shè)定的電壓值，示波器則觸發(fā)(Unchanged Too Long)。所以超時(shí)觸發(fā)用于捕獲保持長時(shí)間電壓不改變或小改變的波形。

13、窗口(Window)觸發(fā)

窗口觸發(fā)允許使用者定義一個(gè)電壓范圍，當(dāng)波形超出這個(gè)電壓范圍，或者進(jìn)入這個(gè)電壓范圍，或者保持在這個(gè)電壓范圍外超過或不足一段時(shí)間，或者保持在這個(gè)電壓范圍內(nèi)超過或不足一段時(shí)間，示波器則觸發(fā)。所以這個(gè)觸發(fā)用于捕獲電壓發(fā)生某些特殊變化的波形。

14、視頻(Video/TV)觸發(fā)

有大量的視頻觸發(fā)模式可選，使得你可以觸發(fā)預(yù)定義的視頻標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的視頻波形。可選的視頻模式包括：525(NTSC)，625(PAL)，480p和576p(EDTV)，720p，1080i，和1080p(HDTV)，和用戶自定義。(其中525,625,480p,576p,720p,1080i和1080p都是世界上常用的視頻標(biāo)準(zhǔn)。)

15、條件限定(And Qualifier)觸發(fā)

條件限定觸發(fā)是一個(gè)很好的觸發(fā)功能，但是很少看到有用戶在使用。條件限定觸發(fā)指的是單個(gè)或多個(gè)通道能夠與任何其他觸發(fā)模式形成“與”的邏輯關(guān)系，當(dāng)滿足單個(gè)或多個(gè)通道的限定條件，同時(shí)滿足觸發(fā)條件，示波器才能夠進(jìn)行觸發(fā)。

舉一個(gè)條件限定觸發(fā)的例子：觸發(fā)PCI總線的讀或?qū)懶盘?hào)。

16、串行和協(xié)議觸發(fā)(Serial)觸發(fā)

前面所述的觸發(fā)條件大都是單個(gè)波形的觸發(fā)，能否進(jìn)行串行信號(hào)協(xié)議觸發(fā)(觸發(fā)連續(xù)的一串?dāng)?shù)據(jù)或協(xié)議)呢?現(xiàn)在各種示波器也有了這個(gè)功能，但是很多都是用軟件來實(shí)現(xiàn)的，也有用硬件FPGA來實(shí)現(xiàn)的(比如Infiniim 9000A和InfiniiVision 7000B系列示波器，內(nèi)置FPGA，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加速處理和串行協(xié)議觸發(fā))。軟件實(shí)現(xiàn)的問題是可能會(huì)丟掉很多滿足觸發(fā)條件的數(shù)據(jù)，因?yàn)橛密浖?shí)現(xiàn)是先捕獲波形，再從波形里搜索串行協(xié)議觸發(fā)條件，而示波器是沒有辦法全時(shí)間實(shí)時(shí)捕獲波形的，所以可能或丟失很多觸發(fā)條件。如果要軟觸發(fā)發(fā)揮作用，可以增大示波器的存儲(chǔ)深度，在存儲(chǔ)深度內(nèi)，搜索觸發(fā)條件可以做到捕獲的時(shí)間內(nèi)不丟失觸發(fā)條件。

17、多級(jí)觸發(fā)

現(xiàn)代的高端示波器也支持多級(jí)觸發(fā)，硬件可以支持到二級(jí)，加上InfiniiScan觸發(fā)，可以支持到三級(jí)。多級(jí)觸發(fā)的含義是設(shè)置一個(gè)觸發(fā)條件(這個(gè)觸發(fā)條件可以是：邊沿、毛刺、矮電平、窗口、視頻等)，等待這個(gè)觸發(fā)條件滿足后，再觸發(fā)另一個(gè)設(shè)置的條件(這個(gè)觸發(fā)條件也可以是：邊沿、毛刺、矮電平、窗口、視頻等)，然后捕獲波形。類似于&ldquo;邊沿再邊沿觸發(fā)”，只是可選擇的觸發(fā)條件更多。

多級(jí)觸發(fā)對(duì)我們捕獲特別異常的波形比較有用，比如：捕獲一個(gè)毛刺出現(xiàn)后的第1000個(gè)脈沖;在被測(cè)件重新設(shè)置后用示波器捕獲第1000個(gè)毛刺波形。