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示波器觸發與基本示波器觸發
更新時間：2011-03-17
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在使用示波器時，必須了解需要使用哪種觸發來捕獲特定事件。本文將首先探討示波器觸發電路的典型體系結構，然后介紹基本觸發模式，zui后討論現有的一些觸發功能。
典型的示波器觸發體系結構
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電路，再經過時基，zui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存在諸多限制的原因。zui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。
基本觸發模式
zui基本且使用zui廣泛的觸發模式是標準邊沿觸發。該觸發使您能夠在上升沿、下降沿或兩個邊沿進行觸發。雖然邊沿觸發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10Gbit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。該觸發還極易受到振蕩的影響，從而造成假觸發。
邊沿觸發的一個變體被稱為邊沿過渡觸發。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，它可能需要耗費比規定時間更短或更長的時間，以便從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常快速的邊沿非常有用，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。它與基本邊沿觸發具有相同的限制條件。
另一種邊沿觸發是邊沿到邊沿觸發（也稱為延遲觸發）。示波器在*個邊沿事件時做好準備并延遲規定的時間，然后在下一個邊沿事件發生時進行觸發。這種模式zui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，來脈沖寬度的時間必須小于開始觸發的時間。在這種觸發模式下，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，也是您在觸發圖形用戶界面（GUI）中允許設置的zui小時間。不過，硬件通常能夠發現比這個時間更短的毛刺信號。例如，Agilent90000A系列示波器具有一個用戶可選擇的低于250ps的定時，但其硬件能夠檢測低至100ps的毛刺信號。
矮脈沖觸發模式可使您定義“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。
脈寬觸發可以使用脈寬“上限”和“下限”閾值來確定當某個事件發生時是否進行觸發，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，當通過的觸發電壓的波形脈沖太長或太短時（兩次），示波器就會進行觸發。這種觸發模式經常用于長期事件（例如總線上閉鎖狀態，此時沒有脈沖發送，或者PCI-Express總線的空閑時間加快了開關的切換速度）。
超時觸發使您能夠設置一個電壓電平，當信號持續高于或低于這個電壓電平達到時間長度時進行觸發。您可以設置示波器在波形長時間處于過高、過低或不變狀態時進行觸發。這種觸發模式可用于對電氣空閑、包收發間隔和USB雙向總線等進行觸發。
碼型/狀態觸發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。它使您能夠對相鄰的通道事件進行觸發，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，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/狀態觸發，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的原因。
建立和保持觸發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，以便對違反技術指標的條件進行觸發。
窗口觸發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“zui長”時間或“zui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。這種觸發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，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實例。注意之后出現的雜散數字噪聲。
zui后是視頻觸發，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。
觸發
通常，基本觸發模式并不足以應對設計驗證或設計調試等需求。使用基本觸發模式處理這些事件以及用于其他更的目的時，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模式會嚴重受到噪聲和復雜/異步信號的限制。觸發可以消除這些問題并極大地減少調試或驗證設計的時間。
一種典型的觸發是使用軟件觸發，以便進一步限定硬件觸發。AgilentInfiniium 90000A系列示波器的軟件觸發被稱為InfiniiScan。這種觸發通過使用搜索算法，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來進行邊沿觸發，然后再設置InfiniiScan觸發對非單調邊沿進行觸發。因此，示波器將首先查找符合邊沿觸發條件的邊沿，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：AgilentInfiniiumDSO/DSA90000A系列示波器具有觸發功能，可提供InfiniiScan觸發和多級觸發。
您還可以使用軟件觸發，在示波器的顯示屏上設置區域。當這些區域發生交叉或不發生交叉時，通過任一區域進行觸發之后，這些區域均可用于進一步限定您的觸發。
另一種觸發是多級觸發。Agilent90000A系列示波器使用序列（A->B）觸發，該觸發使您能夠兩個單獨的觸發事件和延遲時間（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觸發和序列觸發為您提供業內*的3級觸發系統。這個觸發系統的功能極其強大，幾乎可以對您能想到的任何事件進行觸發。序列觸發為您提供創造性地捕獲復雜信號或罕見信號的機會。
圖4：顯示序列觸發和 InfiniiScan 觸發的圖形用戶界面。
圖5：顯示圖 4 中特定觸發事件相應的屏幕快照。
總結
在大多數情況下，基本觸發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的觸發方法來替代試驗或誤差方法。理解這些基本觸發模式非常必要，因為它們是觸發方法的基礎。只要牢牢掌握基本觸發和多級觸發，您便可以捕獲到自己想要捕獲的任何事件。
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