示波器觸發(fā)電路的體系結構和高級觸發(fā)功能的介紹

在使用示波器時，必須了解需要使用哪種觸發(fā)來捕獲特定事件。本文將首先探討示波器觸發(fā)電路的典型體系結構，然后介紹基本觸發(fā)模式，最后討論現有的一些高級觸發(fā)功能。

典型的示波器觸發(fā)體系結構

圖 1 為典型的示波器方框圖。了解信號通過示波器的過程對于理解硬件觸發(fā)為什么存在某些特定的限制條件非常有用。探頭將輸入信號傳送到示波器，其中，衰減器和前置放大器根據不同的電壓/格設置對輸入電平進行補償。然后，信號一分為二，一半進入 A/D 轉換器，另一半進入觸發(fā)電路。A/D 轉換器對信號進行數字化處理，然后將其傳送至存儲控制器，另一半信號先經過觸發(fā)電路，再經過時基，最后也到達存儲控制器，于是兩部分信號重新在存儲控制器匯合。切記，經過 A/D 轉換器的數據流是數字信號，而經過觸發(fā)電路那部分的信號是模擬信號,這就是實時示波器的數字觸發(fā)存在諸多限制的原因。最后，信號到達存儲器，由 CPU 進行處理。

圖1：基本的示波器體系結構。綠色方框內為模擬部分，紫色方框內為數字部分。

基本觸發(fā)模式

最基本且使用最廣泛的觸發(fā)模式是標準邊沿觸發(fā)。該觸發(fā)使您能夠在上升沿、下降沿或兩 個邊沿進行觸發(fā)。雖然邊沿觸發(fā)的使用和設置都較為簡單，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（電壓電平比標準 TTL 信號小的多）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)的一個變體被稱為邊沿過渡觸發(fā)。這種模式可在一個特定的邊沿（上升沿、下降 沿、或兩個邊沿）進行觸發(fā)，它可能需要耗費比規(guī)定時間更短或更長的時間，以便從指定 的低電壓閾值轉換到高電壓閾值。這對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對脈沖定時造成影響，而非?？焖俚倪呇貢斐蛇^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)（也稱為延遲觸發(fā)）。示波器在第一個邊沿事件時做好 準備并延遲規(guī)定的時間，然后在下一個邊沿事件發(fā)生時進行觸發(fā)。這種模式最適用于使用 通道 1 至通道 2 類型定時（假設兩個通道擁有獨立的電壓控制）的情況。 毛刺信號觸發(fā)的功能非常強大，它支持您檢測（正嘗試測試的）額定數據速率中的額定變 化。它使用一個時間限定符，來指定脈沖寬度的時間必須小于開始觸發(fā)的時間。在這種觸 發(fā)模式下，您需要理解兩種技術指標：用戶可選擇的毛刺信號定時和硬件毛刺信號定時。

用戶可選擇的毛刺信號定時是一個可確保的毛刺信號條件，也是您在觸發(fā)圖形用戶界面 （GUI）中允許設置的最小時間。不過，硬件通常能夠發(fā)現比這個時間更短的毛刺信號。 例如，Agilent 90000A 系列示波器具有一個用戶可選擇的低于 250 ps 的定時，但其硬 件能夠檢測低至 100 ps 的毛刺信號。

矮脈沖觸發(fā)模式可使您定義“更高”的時間限定符和電壓電平閾值。該模式可用于檢測低 于額定幅度閾值的邏輯信號、數字信號或模擬信號。信號之所以低于額定閾值，一個典型 原因是 I/O 路徑打開之后情況不確定，所以在某種程度上可能導致電流從數據探針上溢 出，從而產生幅度不夠成為邏輯高或邏輯低信號的毛刺型脈沖。 脈寬觸發(fā)可以使用脈寬“上限”和“下限”閾值來確定當某個事件發(fā)生時是否進行觸發(fā)， 并且還有一個單獨的電壓電平來確定電平的高低。也就是說，當通過指定的觸發(fā)電壓的波 形脈沖太長或太短時（兩次），示波器就會進行觸發(fā)。這種觸發(fā)模式經常用于長期事件 （例如總線上閉鎖狀態(tài)，此時沒有脈沖發(fā)送，或者PCI-Express 總線的空閑時間加快了 開關的切換速度）。

超時觸發(fā)使您能夠設置一個電壓電平，當信號持續(xù)高于或低于這個電壓電平達到指定時間 長度時進行觸發(fā)。您可以設置示波器在波形長時間處于過高、過低或不變狀態(tài)時進行觸 發(fā)。這種觸發(fā)模式可用于對電氣空閑、包收發(fā)間隔和 USB 雙向總線等進行觸發(fā)。

碼型/狀態(tài)觸發(fā)使您能夠使用四個通道輸入來定義 1s、0s 或 Xs（不理睬）的邏輯碼型以 便進行觸發(fā)。它使您能夠對相鄰的通道事件進行觸發(fā)，并確定該信號的邏輯定義。例如， 對于全數據流 USB 雙向總線來說，如果您使用邊沿觸發(fā)，那么您將無法分辨它是上行信 號還是下行信號。但是，使用碼型/狀態(tài)觸發(fā)，您便可以做到這點。這就是為什么它既能 用來描述 USB 總線流量，也能對依賴于多通道的事件進行觸發(fā)的原因。

建立和保持觸發(fā)模式是并行互連的測試要求，但是其他接口根據其自身的技術指標也具有 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，您可以在一個通道上使用時鐘信號，在另一通道上使用數據信號，因此，需要建立 時間和保持時間，以確保數據被時鐘邊沿鎖住之前，您能夠在數據線上設置一個有效的邏 輯條件。然后，您便可以設置這個觸發(fā)，以便對違反技術指標的條件進行觸發(fā)。

窗口觸發(fā)可使您在示波器上定義一個窗口，窗口邊界由低電壓閾值和高電壓閾值以及“最 長”時間或“最短”時間進行定義。之后，當波形進入這個窗口、在這個窗口出現或者在 這個窗口的內部和外部停留的時間太長或太短時，您都可使示波器進行觸發(fā)。這種觸發(fā)能 夠濾除總線上的任何噪聲，從而使您能夠查看長期的瞬態(tài)效應。下面的圖 2 顯示了一個 波形實例，該波形將在出現高頻噪聲成分時進行雜散觸發(fā)，而不能捕獲需要的較長電壓 “下降”。

圖2：捕獲供電電平下降效應的窗口觸發(fā)實例。注意之后出現的雜散數字噪聲。

最后是視頻觸發(fā)，它具有可供您選擇的特定標準。一旦您選擇了視頻/電視標準，示波器 便可根據您正在查看的技術指標來設置預定義的測試和觸發(fā)功能。視頻標準的實例包括525、625、480p、576p、720p、1080i 和 1080p。如果您正在遵循專有標準，那么您還可 以定制視頻設置。

高級觸發(fā)

通常，基本觸發(fā)模式并不足以應對設計驗證或設計調試等需求。使用基本觸發(fā)模式處理這 些事件以及用于其他更高級的目的時，通常，您必須使用那些會耗費大量時間的試驗和誤 差方法。試驗和誤差方法是必要的，其原因在于基本觸發(fā)模式會嚴重受到噪聲和復雜/異 步信號的限制。高級觸發(fā)可以消除這些問題并極大地減少調試或驗證設計的時間。 一種典型的高級觸發(fā)是使用軟件觸發(fā)，以便進一步限定硬件觸發(fā)。Agilent Infiniium 90000A 系列示波器的軟件觸發(fā)被稱為 InfiniiScan。這種觸發(fā)通過使用搜索算法，可詳 細檢查波形記錄并找出特定事件，以便于您輕松地限定復雜的波形，從而進行深入分析。

例如，您可以先設置硬件觸發(fā)來進行邊沿觸發(fā)，然后再設置 InfiniiScan 觸發(fā)對非單調 邊沿進行觸發(fā)。因此，示波器將首先查找符合邊沿觸發(fā)條件的邊沿，然后使用軟件搜索這 些邊沿，再確認這些邊沿是否含有非單調邊沿。

圖3：Agilent Infiniium DSO/DSA 90000A 系列示波器具有高級觸發(fā)功能，可提供 InfiniiScan 觸發(fā)和多級觸發(fā)。

您還可以使用軟件觸發(fā)，在示波器的顯示屏上設置區(qū)域。當這些區(qū)域發(fā)生交叉或不發(fā)生交 叉時，通過任一區(qū)域進行觸發(fā)之后，這些區(qū)域均可用于進一步限定您的觸發(fā)。

另一種高級觸發(fā)是多級觸發(fā)。Agilent 90000A 系列示波器使用序列（A -> B）觸發(fā)，該 觸發(fā)使您能夠指定兩個單獨的觸發(fā)事件和延遲時間（事件 A 之后，查找事件 B 之前應等 待的觸發(fā)時間）以及復位時間（示波器在重啟查找事件 A 之前，事件 A 和事件 B 之間 的時間）。

此外，您還可以使用 InfiniiScan 觸發(fā)和序列觸發(fā)為您提供業(yè)內唯一的 3 級觸發(fā)系統(tǒng)。這個觸發(fā)系統(tǒng)的功能極其強大，幾乎可以對您能想到的任何事件進行觸發(fā)。序 列觸發(fā)為您提供創(chuàng)造性地捕獲復雜信號或罕見信號的機會。

圖4：顯示序列觸發(fā)和 InfiniiScan 觸發(fā)的圖形用戶界面。

圖5：顯示圖 4 中特定觸發(fā)事件相應的屏幕快照。

總結

在大多數情況下，基本觸發(fā)模式已足以滿足您查找特定事件的需求。但是，如果存在大量 噪聲或者您正在搜索復雜事件或異步事件，那么您就需要使用更高級的觸發(fā)方法來替代試 驗或誤差方法。理解這些基本觸發(fā)模式非常必要，因為它們是高級觸發(fā)方法的基礎。只要 牢牢掌握基本觸發(fā)和高級多級觸發(fā)，您便可以捕獲到自己想要捕獲的任何事件。