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标题: 示波器的触发 [打印本页]

作者: Bazinga 时间: 2014-12-29 09:47 标题: 示波器的触发

示波器触发

示波器作为通用的测量设备，应用非常广泛。示波器包含模拟示波器、数字示波器、取样示波器以及带有特殊测量功能的示波器。

触发是示波器非常重要的特征之一，因为示波器具有强大的触发功能，所以能够用于异常信号捕获和电路故障调试。示波器的触发有两个重要作用：
1）捕获感兴趣的信号波形；
2）确定时间参考零点，稳定显示波形。

触发系统

对于数字示波器，工作时都是在不断地采集波形不论仪器是否稳定触发
触发：只有稳定的触发才能有稳定的显示
自动触发：不论是否满足触发条件都有波形显示
普通触发：不满足触发条件就不显示波形
单次触发：满足触发条件后显示波形，每次触发仅刷新一次，直到下一次触发开始

正确理解触发的概念

State1：无信号输入（可见水平线）；
State2：一通道输入方波，仪器未触发，观察到晃动的波形；
State3：“按下快门” （选择上升沿触发，将触发电平调整到波形内），将仪器触发；
State4：信号稳定显示，获取稳定的图像，并可以保存。

1、触发的作用
触发是示波器非常重要的特征之一，因为示波器具有强大的触发功能，所以能够用于异常信号捕获和电路故障调试。示波器的触发有两个重要作用：

1)捕获感兴趣的信号波形;
2)确定时间参考零点，稳定显示波形。

2、触发器简单工作原理
简单的边沿触发器的工作原理如下图所示。首先预设一个触发电平，触发信号与触发电平比较，当触发信号穿越触发电平后，电压比较器立即产生一个快沿触发脉冲，去驱动下一级硬件，这样即可进行边沿触发。
触发信号的来源可以是信号自身，亦可以是一个同步的触发信号(或外触发信号)。示波器的捕获板内部有开关，可以把任何一个示波器通道或外触发输入通道切换到触发器。这是示波器非常灵活的一面，需要了解。

3、触发释抑(Hold Off)
示波器的触发释抑Hold Off对于稳定显示Burst类型的波形是非常重要的。如下图所示，如果没有Hold Off，示波器第一次触发在Burst波形的第一个脉冲，第二次有可能触发在Burst波形的第三个脉冲，这样屏幕看到的就不是稳定的Burst波形串，而左右晃动的波形。示波器采用Hold Off解决这个问题，当示波器第一次触发后，必须在经过Hold Off时间后，才能够进行第二次触发，这样，如果设置Hold Off时间大于Burst波形串的时间，则第二次也会触发到第二个Burst波形的第一个脉冲，这样整个Burst波形串即可稳定的显示在示波器的屏幕上。

4、边沿(Edge)触发

边沿触发是示波器最常用的触发类型，也是示波器默认的触发类型。边沿触发分为上升边沿触发(默认类型)，下降边沿触发，或者双边沿触发。双边沿触发功能可以让我们简单看看数据信号的眼图(并不准确，尤其边沿抖动部分)。

示波器为使重复波形稳定显示，具有边缘触发最基本的触发方式，上升、下降沿和触发电平在信号边缘上构成触发点，重复信号会有多个触发点。触发位置、沿和触发电平决定每次扫描的开始时刻。同时触发位置还代表波形记录中触发水平位置。边缘触发控制器是使每一次扫描起始都从信号的相同触发位置开始，不断的显示输入信号的相同部分，并使每次捕获的波形相重叠显示。波形边缘和触发电平的设置成为重复信号显示的标准条件对于重复信号AUTOSET(自动设置）是最简单的触发方式。

5、边沿再边沿(Edge Then Edge)触发

边沿再边沿触发功能是较少使用的触发功能，先检测一个边沿，等一定的时间或一定数量的事件，再触发另一个边沿。基于事件的是指经过多少个边沿(边沿数量可以设置)再触发;基于时间的是指经过多长时间(时间长度可以设置)再触发。

6、边沿转换时间(Edge Transition)触发

边沿转换时间触发指的是触发上升边沿的上升时间或下降边沿的下降时间违规。设定一个边沿时间(上升时间或下降时间)，可以选择大于这个时间触发或小于这个时间触发。
7、毛刺(Glitch)触发

毛刺触发是示波器常用的一种触发功能。毛刺分为正向毛刺或负向毛刺，毛刺触发需要设置2个条件，毛刺宽度和毛刺高度，小于设定的宽度和大于设定的高度，即认为是毛刺。
8、码型和状态(Pattern/State)触发
码型和状态触发也是常用的一种触发功能。码型触发指的是多个通道组成的码型，每个通道按照预设的门限可以判断信号是0或1，多个通道的0或1即可组成码型，示波器即触发预设的码型。具体触发时，有多个触发功能可选：

a、发现此码型触发
b、发现非此码型触发
c、码型出现一定时间触发(触发点可选为码型结束时或预设时间结束时)
d、码型长度少于预设时间(预设码型最长时间，示波器触发少于预设时间的码型)
e、码型长度在预设时间范围内触发(预设码型最短时间长度或最长时间长度，示波器触发在此范围内的码型)

状态触发指的是在码型的基础上，增加一个时钟通道来进行码型判断，可以用时钟的上升沿判断码型，也可以用时钟的下降沿判断码型，或上升和下降都可判断码型。状态触发是非常有用的触发功能，尤其在混合示波器上(混合示波器一般有16个逻辑通道和4个模拟通道)。比如：触发DDR的读或写状态，一个通道接时钟(以时钟的上升沿判断码型)，其他通道接命令信号(如：CS, WE, CAS等)，查表知道读和写对应的码型，即可稳定触发读或写波形。下图是使用混合信号示波器捕获“读”信号眼图的例子，逻辑通道组成状态触发，模拟通道捕获“读”眼图。

9、脉冲宽度(Pulse Width)触发
脉冲宽度触发类似于毛刺触发，也需要设置脉冲宽度，和脉冲电平，也分为正脉冲和负脉冲，只是多了一项：可以进行宽于设定值触发或窄于设定值触发。
周期信号中出现的与规定时间宽度不符的异常信号或关心脉冲序列中的某一时间宽度特征码捕获。使用脉冲宽度触发是最佳选择。由于信号在波形的沿上都具有触发点。隔离捕获异常宽度信号时，利用边缘触发的基本方式设定触发条件，是不可能捕获到异常宽度波形。根据信号的特征(波形宽度问题），选用脉冲宽度触发功能设定触发电平和设定所要捕获波形的时间宽度( 时间触发条件设定为= 或 <或 >或 ≠)。当波形满足电平触发条件。同时满足设定的波形时间宽度的触发条件时，通过脉冲宽度触发比较器使示波器触发，捕获到所关心的宽度波形。利用脉冲宽度触发，可以长时间监视信号，当脉冲宽度超过设定的允许范围时，引起触发。
10、斜率触发
触发原理：依据信号的上升/下降时间来判断。

适合信号：三角波、锯齿波等

信号周期信号中，出现的与规定边缘速率不符的异常波形或关心脉冲序列的边缘速率异常的脉冲捕获。使用摆率触发是最佳选择。摆率＝ V幅度 / S时间。幅度表示高低阀值之间的幅度，时间表示波形沿高低阀值之间的时间。摆率表示沿由低电平变化到高电平的速度。
由于信号在波形的沿上都具有触发条件，隔离捕获上升或下降时间异常信号时，利用边缘触发的基本方式设定触发条件，是不可能捕获到关心的波形。根据信号的特征(波形边沿速度问题），选用摆率触发功能，设定高低阀值和高低阀值之间的时间。示波器自动计算摆率（摆率触发条件设定为= 或 <或 >或 ≠）当波形满足触发条件条件时，通过触发触发比较器使示波器触发，捕获到关心的沿信号。如果高频信号的响应速率比期望或需要的快，则发出易出故障的能量，响应速率触发优于传统的边缘触发，这是因为增加了时间元素，允许您选择触发边缘的快慢。

11、建立时间和保持时间(Setup and Hold)触发
建立时间和保持时间触发帮助捕获电路中的建立时间、保持时间，或建立保持时间违规的信号波形。

使用建立时间和保持时间触发，需要一个时钟波形(被用作参考)，需要一个数据波形作为触发源。

a、建立时间触发：需要定义一个长方形区域作为违规区域(如上图左图所示)，违规区域的右边是时钟边沿，左边是预设的建立时间，同时需要设置高低门限。当数据信号波形进入这个区域时，即可判断数据波形违规，示波器就触发这个信号。
b、保持时间触发：需要定义一个长方形区域作为违规区域(如上图右图所示)，违规区域的左边是时钟边沿，右边是预设的保持时间，同时需要设置高低门限。当数据信号波形进入这个区域时，即可判断数据波形违规，示波器就触发这个信号。
c、建立时间和保持时间触发：同时定义建立时间违规区域和保持时间违规区域，当数据信号进入任何一个区域时，即可判断数据波形违规，示波器就触发这个信号。
12、超时(Timeout)触发

超时触发与脉冲宽度触发有类似之处，当相比于设定的电压值，波形保持高电压一定的时间，示波器则触发(High Too Long);如果是低电压超时，则波形保持低电压低于设定的电压值一定的时间，示波器则触发(Low Too Long);或者是波形保持相当长时间而不穿越设定的电压值，示波器则触发(Unchanged Too Long)。所以超时触发用于捕获保持长时间电压不改变或小改变的波形。
13、窗口(Window)触发

窗口触发允许使用者定义一个电压范围，当波形超出这个电压范围，或者进入这个电压范围，或者保持在这个电压范围外超过或不足一段时间，或者保持在这个电压范围内超过或不足一段时间，示波器则触发。所以这个触发用于捕获电压发生某些特殊变化的波形。
14、视频(Video/TV)触发

有大量的视频触发模式可选，使得你可以触发预定义的视频标准或非标准的视频波形。可选的视频模式包括：525(NTSC)，625(PAL)，480p和576p(EDTV)，720p，1080i，和1080p(HDTV)，和用户自定义。(其中525,625,480p,576p,720p,1080i和1080p都是世界上常用的视频标准。)
15、条件限定(And Qualifier)触发
条件限定触发是一个很好的触发功能，但是很少看到有用户在使用。条件限定触发指的是单个或多个通道能够与任何其他触发模式形成“与”的逻辑关系，当满足单个或多个通道的限定条件，同时满足触发条件，示波器才能够进行触发。
举一个条件限定触发的例子：触发PCI总线的读或写信号。
16、串行和协议触发(Serial)触发
前面所述的触发条件大都是单个波形的触发，能否进行串行信号协议触发(触发连续的一串数据或协议)呢?现在各种示波器也有了这个功能，但是很多都是用软件来实现的，也有用硬件FPGA来实现的(比如Infiniim 9000A和InfiniiVision 7000B系列示波器，内置FPGA，实现数据加速处理和串行协议触发)。软件实现的问题是可能会丢掉很多满足触发条件的数据，因为用软件实现是先捕获波形，再从波形里搜索串行协议触发条件，而示波器是没有办法全时间实时捕获波形的，所以可能或丢失很多触发条件。如果要软触发发挥作用，可以增大示波器的存储深度，在存储深度内，搜索触发条件可以做到捕获的时间内不丢失触发条件。

17、多级触发
现代的高端示波器也支持多级触发，硬件可以支持到二级，加上InfiniiScan触发，可以支持到三级。多级触发的含义是设置一个触发条件(这个触发条件可以是：边沿、毛刺、矮电平、窗口、视频等)，等待这个触发条件满足后，再触发另一个设置的条件(这个触发条件也可以是：边沿、毛刺、矮电平、窗口、视频等)，然后捕获波形。类似于“边沿再边沿触发”，只是可选择的触发条件更多。
多级触发对我们捕获特别异常的波形比较有用，比如：捕获一个毛刺出现后的第1000个脉冲;在被测件重新设置后用示波器捕获第1000个毛刺波形。

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