解析基本示波器觸發(fā)與高級(jí)示波器觸發(fā)

　　典型的示波器觸發(fā)體系結(jié)構(gòu)

　　圖 1 為典型的示波器方框圖。了解信號(hào)通過(guò)示波器的過(guò)程對(duì)于理解硬件觸發(fā)為什么存在某些特定的限制條件非常有用。探頭將輸入信號(hào)傳送到示波器，其中，衰減器和前置放大器根據(jù)不同的電壓/格設(shè)置對(duì)輸入電平進(jìn)行補(bǔ)償。然后，信號(hào)一分為二，一半進(jìn)入 A/D 轉(zhuǎn)換器，另一半進(jìn)入觸發(fā)電路。A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，然后將其傳送至存儲(chǔ)控制器，另一半信號(hào)先經(jīng)過(guò)觸發(fā)電路，再經(jīng)過(guò)時(shí)基，最后也到達(dá)存儲(chǔ)控制器，于是兩部分信號(hào)重新在存儲(chǔ)控制器匯合。切記，經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)流是數(shù)字信號(hào)，而經(jīng)過(guò)觸發(fā)電路那部分的信號(hào)是模擬信號(hào),這就是實(shí)時(shí)示波器的數(shù)字觸發(fā)存在諸多限制的原因。最后，信號(hào)到達(dá)存儲(chǔ)器，由 CPU 進(jìn)行處理。

　　圖1：基本的示波器體系結(jié)構(gòu)。綠色方框內(nèi)為模擬部分，紫色方框內(nèi)為數(shù)字部分。

　　基本觸發(fā)模式

　　最基本且使用最廣泛的觸發(fā)模式是標(biāo)準(zhǔn)邊沿觸發(fā)。該觸發(fā)使您能夠在上升沿、下降沿或兩 個(gè)邊沿進(jìn)行觸發(fā)。雖然邊沿觸發(fā)的使用和設(shè)置都較為簡(jiǎn)單，但它極易受到噪聲的影響，尤 其是在處理等于或大于 10 Gbit 信號(hào)（電壓電平比標(biāo)準(zhǔn) TTL 信號(hào)小的多）的情況下，這 種影響尤為顯著。該觸發(fā)還極易受到振蕩的影響，從而造成假觸發(fā)。

　　邊沿觸發(fā)的一個(gè)變體被稱(chēng)為邊沿過(guò)渡觸發(fā)。這種模式可在一個(gè)特定的邊沿（上升沿、下降 沿、或兩個(gè)邊沿）進(jìn)行觸發(fā)，它可能需要耗費(fèi)比規(guī)定時(shí)間更短或更長(zhǎng)的時(shí)間，以便從指定 的低電壓閾值轉(zhuǎn)換到高電壓閾值。這對(duì)查找非常緩慢的邊沿或者非?？焖俚倪呇胤浅Ｓ?用，脈沖序列中非常緩慢的邊沿會(huì)對(duì)脈沖定時(shí)造成影響，而非?？焖俚倪呇貢?huì)造成過(guò)沖或 其他假象波形。它與基本邊沿觸發(fā)具有相同的限制條件。

　　另一種邊沿觸發(fā)是邊沿到邊沿觸發(fā)（也稱(chēng)為延遲觸發(fā)）。示波器在第一個(gè)邊沿事件時(shí)做好 準(zhǔn)備并延遲規(guī)定的時(shí)間，然后在下一個(gè)邊沿事件發(fā)生時(shí)進(jìn)行觸發(fā)。這種模式最適用于使用 通道 1 至通道 2 類(lèi)型定時(shí)（假設(shè)兩個(gè)通道擁有獨(dú)立的電壓控制）的情況。 毛刺信號(hào)觸發(fā)的功能非常強(qiáng)大，它支持您檢測(cè)（正嘗試測(cè)試的）額定數(shù)據(jù)速率中的額定變 化。它使用一個(gè)時(shí)間限定符，來(lái)指定脈沖寬度的時(shí)間必須小于開(kāi)始觸發(fā)的時(shí)間。在這種觸 發(fā)模式下，您需要理解兩種技術(shù)指標(biāo)：用戶可選擇的毛刺信號(hào)定時(shí)和硬件毛刺信號(hào)定時(shí)。

　　用戶可選擇的毛刺信號(hào)定時(shí)是一個(gè)可確保的毛刺信號(hào)條件，也是您在觸發(fā)圖形用戶界面 （GUI）中允許設(shè)置的最小時(shí)間。不過(guò)，硬件通常能夠發(fā)現(xiàn)比這個(gè)時(shí)間更短的毛刺信號(hào)。 例如，Agilent90000A 系列示波器具有一個(gè)用戶可選擇的低于 250 ps 的定時(shí)，但其硬 件能夠檢測(cè)低至 100 ps 的毛刺信號(hào)。

　　矮脈沖觸發(fā)模式可使您定義“更高”的時(shí)間限定符和電壓電平閾值。該模式可用于檢測(cè)低 于額定幅度閾值的邏輯信號(hào)、數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)。信號(hào)之所以低于額定閾值，一個(gè)典型 原因是 I/O 路徑打開(kāi)之后情況不確定，所以在某種程度上可能導(dǎo)致電流從數(shù)據(jù)探針上溢 出，從而產(chǎn)生幅度不夠成為邏輯高或邏輯低信號(hào)的毛刺型脈沖。 脈寬觸發(fā)可以使用脈寬“上限”和“下限”閾值來(lái)確定當(dāng)某個(gè)事件發(fā)生時(shí)是否進(jìn)行觸發(fā)， 并且還有一個(gè)單獨(dú)的電壓電平來(lái)確定電平的高低。也就是說(shuō)，當(dāng)通過(guò)指定的觸發(fā)電壓的波 形脈沖太長(zhǎng)或太短時(shí)（兩次），示波器就會(huì)進(jìn)行觸發(fā)。這種觸發(fā)模式經(jīng)常用于長(zhǎng)期事件 （例如總線上閉鎖狀態(tài)，此時(shí)沒(méi)有脈沖發(fā)送，或者PCI-Express 總線的空閑時(shí)間加快了開(kāi)關(guān)的切換速度）。

　　超時(shí)觸發(fā)使您能夠設(shè)置一個(gè)電壓電平，當(dāng)信號(hào)持續(xù)高于或低于這個(gè)電壓電平達(dá)到指定時(shí)間 長(zhǎng)度時(shí)進(jìn)行觸發(fā)。您可以設(shè)置示波器在波形長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)高、過(guò)低或不變狀態(tài)時(shí)進(jìn)行觸 發(fā)。這種觸發(fā)模式可用于對(duì)電氣空閑、包收發(fā)間隔和 USB 雙向總線等進(jìn)行觸發(fā)。

　　碼型/狀態(tài)觸發(fā)使您能夠使用四個(gè)通道輸入來(lái)定義 1s、0s 或 Xs（不理睬）的邏輯碼型以 便進(jìn)行觸發(fā)。它使您能夠?qū)ο噜彽耐ǖ朗录M(jìn)行觸發(fā)，并確定該信號(hào)的邏輯定義。例如， 對(duì)于全數(shù)據(jù)流 USB 雙向總線來(lái)說(shuō)，如果您使用邊沿觸發(fā)，那么您將無(wú)法分辨它是上行信 號(hào)還是下行信號(hào)。但是，使用碼型/狀態(tài)觸發(fā)，您便可以做到這點(diǎn)。這就是為什么它既能 用來(lái)描述 USB 總線流量，也能對(duì)依賴(lài)于多通道的事件進(jìn)行觸發(fā)的原因。

　　建立和保持觸發(fā)模式是并行互連的測(cè)試要求，但是其他接口根據(jù)其自身的技術(shù)指標(biāo)也具有 建立和保持觸發(fā)的要求。通常，這些接口包括 PCI-Express 總線和其他一些并行接口。

　　例如，您可以在一個(gè)通道上使用時(shí)鐘信號(hào)，在另一通道上使用數(shù)據(jù)信號(hào)，因此，需要建立 時(shí)間和保持時(shí)間，以確保數(shù)據(jù)被時(shí)鐘邊沿鎖住之前，您能夠在數(shù)據(jù)線上設(shè)置一個(gè)有效的邏 輯條件。然后，您便可以設(shè)置這個(gè)觸發(fā)，以便對(duì)違反技術(shù)指標(biāo)的條件進(jìn)行觸發(fā)。

　　窗口觸發(fā)可使您在示波器上定義一個(gè)窗口，窗口邊界由低電壓閾值和高電壓閾值以及“最 長(zhǎng)”時(shí)間或“最短”時(shí)間進(jìn)行定義。之后，當(dāng)波形進(jìn)入這個(gè)窗口、在這個(gè)窗口出現(xiàn)或者在 這個(gè)窗口的內(nèi)部和外部停留的時(shí)間太長(zhǎng)或太短時(shí)，您都可使示波器進(jìn)行觸發(fā)。這種觸發(fā)能 夠?yàn)V除總線上的任何噪聲，從而使您能夠查看長(zhǎng)期的瞬態(tài)效應(yīng)。下面的圖 2 顯示了一個(gè) 波形實(shí)例，該波形將在出現(xiàn)高頻噪聲成分時(shí)進(jìn)行雜散觸發(fā)，而不能捕獲需要的較長(zhǎng)電壓 “下降”。

　　圖2：捕獲供電電平下降效應(yīng)的窗口觸發(fā)實(shí)例。注意之后出現(xiàn)的雜散數(shù)字噪聲。

　　最后是視頻觸發(fā)，它具有可供您選擇的特定標(biāo)準(zhǔn)。一旦您選擇了視頻/電視標(biāo)準(zhǔn)，示波器 便可根據(jù)您正在查看的技術(shù)指標(biāo)來(lái)設(shè)置預(yù)定義的測(cè)試和觸發(fā)功能。視頻標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)例包括525、625、480p、576p、720p、1080i 和 1080p。如果您正在遵循專(zhuān)有標(biāo)準(zhǔn)，那么您還可 以定制視頻設(shè)置。

　　高級(jí)觸發(fā)

　　通常，基本觸發(fā)模式并不足以應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)驗(yàn)證或設(shè)計(jì)調(diào)試等需求。使用基本觸發(fā)模式處理這 些事件以及用于其他更高級(jí)的目的時(shí)，通常，您必須使用那些會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間的試驗(yàn)和誤 差方法。試驗(yàn)和誤差方法是必要的，其原因在于基本觸發(fā)模式會(huì)嚴(yán)重受到噪聲和復(fù)雜/異 步信號(hào)的限制。高級(jí)觸發(fā)可以消除這些問(wèn)題并極大地減少調(diào)試或驗(yàn)證設(shè)計(jì)的時(shí)間。 一種典型的高級(jí)觸發(fā)是使用軟件觸發(fā)，以便進(jìn)一步限定硬件觸發(fā)。Agilent Infiniium 90000A 系列示波器的軟件觸發(fā)被稱(chēng)為 InfiniiScan。這種觸發(fā)通過(guò)使用搜索算法，可詳 細(xì)檢查波形記錄并找出特定事件，以便于您輕松地限定復(fù)雜的波形，從而進(jìn)行深入分析。