技術交流
什麽(me)是觸發? 任何(he)示波器的存(cún)儲器都是有(yǒu)限的,因此所(suo)有示波器都(dōu)必須使用觸(chu)發。觸發是示(shì)波器應該發(fā)現的用戶感(gǎn)興趣的事件(jian)。換句話說,它(ta)是用戶想要(yào)在波形中尋(xún)找的東西。觸(chù)發可以是一(yi)個事件(即波(bo)形中的問題(ti)),但不是所有(yǒu)的觸發都是(shi)事件。觸發實(shi)例包括邊沿(yán)觸發、毛刺信(xin)号觸發和數(shù)字碼型觸發(fā)。 示波器必須(xū)使用觸發的(de)原因在于其(qi)存儲器的容(rong)量有限。例如(ru),Agilent 90000 系列示波器(qì)具有 20 億采樣(yàng)的存儲器深(shen)度。但是,即便(biàn)擁有如此大(dà)容量的存儲(chu)器,示波器仍(réng)需要一些事(shi)件來區分哪(na) 20 億個采樣需(xu)要顯示給用(yòng)戶。盡管 20 億的(de)采樣聽起來(lai)似乎非常龐(páng)大,但這仍不(bu)足以确保示(shi)波器存儲器(qi)能夠捕獲到(dao)感興趣的事(shì)件。 示波器的(de)存儲器可視(shi)爲一個傳送(sòng)帶。無論什麽(me)時候進行新(xin)的采樣,采樣(yang)都會存儲到(dao)存儲器中。存(cun)儲器存滿時(shí),最舊的采樣(yang)就會被删除(chu),以便保存最(zuì)新采樣。當觸(chù)發事件發生(sheng)時,示波器就(jiu)會捕獲足夠(gou)的采樣,以将(jiāng)觸發事件存(cun)儲在存儲器(qi)要求的位置(zhì)(通常是在中(zhong)間),然後将這(zhè)些數據顯示(shi)給用戶。 重複(fu)采樣模式與(yu)單次采樣模(mo)式過去,最常(chang)見的示波器(qì)運行模式是(shi)重複模式。這(zhè)意味着一旦(dan)示波器觸發(fā)并将數據顯(xian)示給用戶,它(tā)将立即開始(shi)搜索下一個(gè)觸發事件。這(zhe)就是示波器(qi)波形更新如(rú)此頻繁的原(yuan)因。 任何一款(kuǎn)示波器要想(xiang)進行觸發并(bing)将數據顯示(shì)給用戶,都需(xu)要時間來重(zhong)新準備觸發(fa)。這個時間也(ye)稱爲“挂起時(shi)間”。在挂起時(shi)間内,示波器(qì)不能捕獲任(rèn)何波形。因此(cǐ),挂起時間越(yuè)短,錯失的事(shi)件越少。例如(ru),如果有一個(ge)毛刺信号恰(qia)巧在挂起時(shi)間内出現,那(nà)麽它将不能(neng)在示波器的(de)顯示屏上顯(xiǎn)示。如果這個(ge)毛刺信号是(shì)一個罕見事(shi)件,則用戶可(ke)能認爲波形(xíng)中沒有毛刺(ci)信号,而事實(shi)上它卻是存(cún)在的。因此,示(shi)波器的挂起(qǐ)時間越短,錯(cuò)失波形中重(zhòng)要事件的幾(jǐ)率就越低。 表(biǎo)述此概念的(de)另一種方法(fa)是“更新速率(lü)”,即每秒鍾的(de)波形數量。示(shì)波器具有 100000 波(bō)形/秒的更新(xīn)速率。單次采(cai)樣模式用于(yú)查找單一觸(chu)發,而不會繼(ji)續采集更多(duo)波形。因此,當(dāng)用戶想要查(cha)找某個事件(jiàn),檢查導緻該(gai)事件的原因(yin)和事件發生(shēng)後所出現的(de)問題時,便可(kě)使用單次采(cǎi)樣模式。這種(zhong)模式對于分(fèn)析不重複并(bing)且每次操作(zuo)都會發生變(biàn)化的波形尤(you)其重要。 自動(dòng)模式與觸發(fa)模式 如果沒(mei)有發生觸發(fā)事件,将會出(chū)現什麽情況(kuang)呢?這一個非(fei)常好的問題(ti)。在這種情況(kuang)下,屏幕上的(de)波形将不會(hui)更新。這不是(shi)我們想要的(de)情況,因爲用(yòng)戶可能不知(zhi)道如何改變(biàn)觸發來獲得(dé)屏幕上的波(bō)形。例如,如果(guǒ)探頭滑落,示(shi)波器将可能(néng)停止觸發。不(bú)過,如果屏幕(mù)不能更新,信(xìn)号丢失将很(hěn)不明顯。 爲了(le)解決這個問(wèn)題,示波器擁(yōng)有一個稱爲(wei)“自動(Auto)”觸發的(de)模式。在此模(mo)式下,如果在(zai)一段時間内(nèi)無法找到觸(chù)發,示波器将(jiāng)自動觸發以(yi)更新屏幕。通(tong)常,示波器上(shang)有一些指示(shi)器(例如前面(miàn)闆上的 LED)來指(zhǐ)示上一個觸(chu)發是真實觸(chù)發還是自動(dòng)觸發。這樣,如(rú)果用戶看到(dào)“自動(Auto)”指示器(qi),他們就會知(zhi)道所設置的(de)觸發沒有發(fa)生。例如,如果(guǒ)用戶設置的(de)觸發爲毛刺(cì)信号,他們将(jiang)會知道示波(bō)器沒有檢測(cè)出毛刺信号(hao)。 然而,當您回(hui)顧上一段的(de)内容時就會(hui)發現,當自動(dòng)觸發發生時(shí),它就意味着(zhe)每次觸發之(zhi)後,示波器進(jin)行重新準備(bèi)時具有挂起(qi)時間。爲了完(wán)全避免這一(yi)時間,示波器(qi)應改爲“觸發(fā)(triggered)”模式。(這在某(mǒu)些示波器中(zhōng)稱爲“正常”模(mo)式)。在“觸發(triggered)”模(mo)式中,除非發(fa)現觸發事件(jiàn),否則示波器(qi)将不會進行(háng)觸發。因此,如(ru)果用戶将觸(chù)發模式設置(zhì)爲毛刺信号(hao)并且示波器(qì)一直沒有進(jìn)行觸發,那麽(me)用戶就可以(yi)确信毛刺信(xìn)号沒有發生(shēng)(至少示波器(qi)能夠檢測出(chu))。普通觸發模(mo)式 邊沿觸發(fā) 邊沿觸發是(shì)所有觸發模(mó)式中最普通(tōng)的一種觸發(fa)。它的使用如(rú)此頻繁的原(yuán)因在于,所有(yǒu)波形都有邊(bian)沿,隻要 觸發(fa)電平設置正(zheng)确,這種觸發(fā)模式就能正(zhèng)常工作。同時(shí),這一優勢也(ye)是其最大的(de)劣勢,因爲它(ta)能對大多數(shù) 波形非常頻(pin)繁地進行觸(chù)發,所以它和(he)自動觸發(Auto Trigger)非(fei)常相似。 毛刺(cì)信号/脈沖寬(kuan)度/超時觸發(fā) 雖然許多問(wèn)題隻需使用(yong)邊沿觸發便(biàn)可以輕松找(zhao)出,但是有時(shi)工程師必須(xū)使用更複雜(zá)的觸發。其中(zhōng),最簡單 的觸(chu)發便是脈沖(chong)觸發。脈沖觸(chù)發被定義爲(wei)一段高于(正(zheng)脈沖)或者低(di)于(負脈沖)某(mǒu)個阈值電平(ping)的時間。 最常(chang)見的脈沖觸(chu)發是毛刺觸(chu)發,它常用于(yú)對小于最小(xiao)寬度的脈沖(chòng)進行觸發。這(zhe)是一個違反(fǎn)觸發的實例(li),因 爲示波器(qì)無論在何時(shí)觸發都會指(zhi)示出一個問(wèn)題。 具有最大(dà)時間值的脈(mo)寬觸發的一(yī)個令人困惑(huò)的方面是發(fa)生觸發的時(shí)間。在某些情(qíng)況下,用戶可(kě)能想要在超(chao) 過時間值時(shi)示波器立即(jí)進行觸發。這(zhe)稱爲“超時”觸(chu)發,因爲示波(bo)器并不需求(qiu)一個完整的(de)脈沖來進行(háng)觸發 。換句話(huà)說,即使不發(fā)生第二個跳(tiào)變,超時觸發(fa)。 相反,我們所(suo)說的“脈沖”觸(chu)發隻有等到(dao)第二個跳變(biàn)出現後才會(huì)進行觸發。也(yě)就是說,對于(yu)正脈沖來說(shuō), 即使超過最(zuì)大時間,也要(yao)一直等到下(xia)降沿才會發(fā)生觸發。這意(yì)味着時間限(xian)制點之後的(de)觸發可以良(liáng)好地進行 。因(yin)此,超時觸發(fā)的使用率比(bǐ)脈寬觸發高(gao)得多。由于這(zhe)并不直觀,所(suǒ)以我們爲用(yòng)戶提供了兩(liǎng)種選擇,用戶(hù) 可以使用超(chāo)時觸發,也可(ke)以使用脈沖(chong)末端觸發。如(rú)果選擇超時(shi)選項,則此時(shí)的脈寬觸發(fā)将與超時觸(chù)發完全 相同(tóng)。 有關脈寬觸(chu)發的另一個(gè)令人費解的(de)地方是它們(men)并不全是違(wéi)反觸發。雖然(ran)毛刺信号很(hěn)明顯是違反(fan)觸發,但長 脈(mò)沖也可能是(shì)一個正常事(shi)件。因此,這取(qu)決于是否規(guī)定了脈沖寬(kuan)度爲違反觸(chu)發的一個條(tiao)件。 上升時間(jiān)和下降時間(jian) 違反觸發的(de)下一種類型(xing)是上升時間(jiān)觸發和下降(jiàng)時間觸發。它(ta)們可用于查(cha)找上升或下(xià)降太快或太(tai)慢的邊沿。 此(cǐ)類觸發由兩(liǎng)個觸發電平(píng)(邏輯高和邏(luo)輯低)和信号(hào)在這兩個電(dian)平之間的最(zuì)長時間和最(zui)短時間來定(ding)義。 上升時間(jiān)觸發和下降(jiàng)時間觸發的(de)一個令人困(kùn)惑的方面是(shi)觸發電壓阈(yù)值并不依賴(lài)于自動測量(liàng)電壓阈值。例(li)如 ,測量出信(xin)号的上升時(shí)間并且期望(wàng)上升時間觸(chu)發能夠在同(tong)一時間值上(shàng)進行觸發本(ben)來是非常正(zheng)常的。但在許(xu) 多情況下,測(ce)量阈值默認(ren)爲信号電壓(yā)範圍的10% 和 90%。因(yin)爲觸發阈值(zhi)是獨立的,所(suo)以用戶很容(róng)易錯誤地 設(she)置不同的阈(yu)值,例如 5% 和 95%。在(zai)這種情況下(xia),用戶可能會(hui)感到很困惑(huo),因爲測量顯(xiǎn)示的是上升(sheng)時間 值,但是(shì)使用相同的(de)時間值卻不(bú)能使示波器(qì)進行觸發。 建(jian)立觸發與保(bao)持觸發 另一(yi)類違反觸發(fā)是建立觸發(fa)和保持觸發(fa)。當然,這要求(qiu)使用數據信(xin)号和時鍾信(xìn)号。這種觸發(fa)還要求規定(dìng)建 立時間、保(bǎo)持時間或者(zhe)兩者都要規(guī)定。當檢測建(jiàn)立時間和保(bao)持時間違反(fǎn)觸發條件時(shí),示波器将進(jin)行觸發。 矮脈(mo)沖觸發 毛刺(cì)信号是一個(ge)非常窄的脈(mo)沖,而矮脈沖(chòng)是一個非常(cháng)矮的脈沖。矮(ǎi)脈沖是由三(sān)個電壓電平(píng)來定義的。如(ru)果 一個信号(hao)通過兩個阈(yù)值(同一方向(xiàng)),然後又再次(ci)通過其中一(yi)個阈值而未(wei)通過第三個(ge)阈值,那麽将(jiang)出現矮 脈沖(chòng)觸發。例如,如(ru)果三個阈值(zhi)爲 1V、2V 和 3V,信号從(cong) 0V 向 2.3V 前進,然後(hou)返回到 0V,這就(jiù)是一 個矮脈(mo)沖,因爲它上(shang)升時通過 1V、2V ,然(ran)後下降時又(you)通過 2V. 這個觸(chù)發最令人困(kun)惑的地方是(shi)三個阈值電(diàn)平的定義。通(tong)常,阈值電平(ping)定義爲 10%、50% 和 90% 時(shi)恰好合 适,但(dan)它不是直觀(guān)的,爲什麽需(xu)要三個阈值(zhi)電平,而不是(shi)兩個阈值電(diàn)平呢? 窗口觸(chù)發 窗口觸發(fa)(Window)是一種高級(jí)觸發,它使用(yòng)兩個電壓阈(yù)值和兩個時(shi)間值。窗口觸(chù)發即是當信(xìn)号進入或退(tui) 出某個電壓(ya)範圍時進行(háng)觸發。另外,時(shi)間也可以是(shi)一個範圍,因(yīn)此可以指定(ding)信号在某個(gè)電壓範圍之(zhī)内(或 之外)的(de)最短時間和(he)最長時間作(zuo)爲觸發條件(jiàn)。這爲進行各(ge)種不同的觸(chù)發提供了極(ji)大的靈活性(xing)。 序列觸發 序(xù)列觸發具有(yǒu)在示波器進(jìn)行觸發之前(qian),首先查找一(yi)個事件,然後(hou)搜索另一個(gè)事件的能力(li)。例如,序列觸(chù)發 使用戶可(ke)以查找一個(ge)信号邊沿,該(gāi)信号邊沿後(hou)緊随另一個(gè)信号脈沖。軟(ruǎn)件觸發 示波(bō)器中最常見(jiàn)的觸發是硬(ying)件觸發。在這(zhe)種情況下,因(yin)爲對觸發進(jin)行實時處理(lǐ),所以即使是(shi)最罕見的觸(chù)發 事件也可(kě)以被捕獲。然(ran)而,一些事件(jian)非常複雜,以(yi)至于硬件觸(chu)發無法捕獲(huò)。爲了觸發這(zhe)些事件,需要(yào)将軟 件觸發(fa)與硬件觸發(fā)一起使用。當(dang)進行硬件觸(chù)發時,軟件觸(chù)發将搜索捕(bǔ)獲到的事件(jiàn)迹線。如果找(zhao)到此迹線, 那(nà)麽示波器就(jiu)會進行觸發(fā)。然而,盡管此(ci)類觸發功能(néng)很強大,但無(wu)法進行實時(shí)觸發。對于頻(pín)繁發生的事(shì)件 來說,這沒(méi)有什麽問題(ti),但對于罕見(jian)事件而言,這(zhè)卻是一個巨(ju)大的缺陷。在(zài)這種情況下(xia),軟件觸發将(jiāng)可能 錯失大(da)多數罕見事(shi)件實例,而示(shi)波器可能需(xu)要很長時間(jiān)才能觸發。即(jí)使如此,讓示(shi)波器自動查(cha)找事件還是(shì) 要好得多,盡(jìn)管它要花費(fèi)幾分鍾的時(shi)間,但這總比(bi)找不到任何(hé)事件要強。 觸(chu)發策略 進行(hang)觸發以顯示(shì)波形 迄今爲(wèi)止,這是最簡(jian)單的案例,因(yin)爲它使用的(de)是自動觸發(fa)。設置此觸發(fa)的最簡單的(de)方法是輕松(sōng)按下示波器(qi) 前面闆上的(de)“Autoscale”按鈕。這是顯(xiǎn)示示波器波(bō)形的最快速(su)的方法。在許(xǔ)多情況下,這(zhe)已足以使用(yòng)戶 了解之後(hou)出現的情況(kuang)。 進行觸發以(yi)調試模拟問(wèn)題 如果簡單(dān)的觸發不能(néng)夠揭示問題(ti),下一種方法(fǎ)是尋找簡單(dān)的模拟問題(tí)。這裏嘗試的(de)主要觸發模(mó)式是毛刺信(xin) 号、矮脈沖、上(shang)升時間和下(xia)降時間。這些(xiē)模式可揭示(shi)出大多數常(chang)見的模拟問(wen)題。另外,用戶(hu)還可以使用(yòng)建 立和保持(chí)觸發,以确保(bǎo)建立和保持(chi)觸發不是問(wen)題的根源。 在(zai)這種情況下(xià),示波器應使(shǐ)用标準可重(zhòng)複模式來運(yùn)行。(對于大多(duō)數示波器來(lai)說,這簡稱爲(wèi)“Run”)。 某些模拟問(wen)題(例如非單(dan)調邊沿)隻有(you)使用軟件觸(chù)發才能夠檢(jiǎn)測出來。在這(zhè)種情況下,請(qing)确保将硬件(jian)觸發 和軟件(jian)觸發設置爲(wèi)相同的邊沿(yan)和斜率。這是(shì)一個很常見(jian)的問題,它使(shǐ)用戶誤以爲(wèi)沒有觸發發(fā)生,實際上是(shi) 由于硬件觸(chu)發設置不正(zhèng)确造成的。 如(ru)果您注意到(dào)波形在示波(bō)器上顯示時(shi)間非常短,您(nín)可以使用軟(ruǎn)件觸發中的(de)區域觸發對(dui)其進行觸發(fa)。區域觸 發允(yǔn)許我們将一(yī)部分格子線(xiàn)指定爲“必須(xū)交叉”的區域(yù),隻有波形穿(chuan)過那個區域(yu),示波器才會(huì)進行觸發。 或(huò)者,此區域也(yě)可以設置爲(wei)“不得交叉”,以(yi)便過濾出您(nín)不想看到的(de)波形。 在這種(zhong)情況下,将示(shi)波器設置爲(wèi)觸發模式是(shì)非常明智的(de),如此一來,在(zài)沒有發現事(shi)件時,示波器(qi)就不會進 行(háng)觸發。這也意(yì)味着這個特(te)殊問題并未(wèi)發生,并且可(ke)在問題的根(gēn)源中排除這(zhè)個問題。因此(cǐ),這是一個排(pái)除 問題的過(guo)程。 進行觸發(fā)以調試軟件(jian)或 FPGA 問題 在前(qian)兩種情況下(xià),示波器是根(gen)據某個特定(ding)的模拟問題(ti)進行觸發。但(dan)是,在許多情(qing)況(例如軟件(jiàn)或 FPGA 問 題)下,我(wo)們的目标并(bing)不是對問題(tí)進行觸發,而(ér)僅僅是想通(tong)過對波形的(de)跟蹤來嘗試(shì)着找出邏輯(ji)問題,而不 是(shì)模拟問題。 在(zài)這種情況下(xià),将示波器設(shè)置爲使用深(shen)存儲器和單(dān)次模式運行(háng)非常重要。(對(dui)于安捷倫示(shi)波器來說,這(zhè)是 “Single”按鈕,而非(fei)“Run”按鈕)。深存儲(chu)器爲您提供(gong)最大數量的(de)波形,這些波(bō)形還可以爲(wei)您提供捕 獲(huo)問題的最佳(jiā)時機。對于大(dà)多數示波器(qì)來說,無論“Time per Division”旋(xuan)鈕何時改變(bian),存儲器深度(dù)都 可進行自(zì)動設置,此外(wai),存儲器深度(dù)也可手動設(she)置。對于 示波(bo)器來說,此設(shè)置在“Acquisition”菜單中(zhōng) 完成。 觸發事(shi)件應設置爲(wei)在感興趣區(qu)域的某個地(di)方發生的已(yi)知事件。最常(cháng)見的選項是(shi)脈沖、數字碼(ma)型和串行觸(chu)發 。脈沖觸發(fa)是最簡單的(de)觸發,因爲它(ta)隻需指定脈(mò)沖長度。碼型(xíng)觸發和串行(hang)觸發非常特(te)殊,因爲它們(men)支持用 戶指(zhi)定特定值。例(li)如,常見串行(hang)觸發是對一(yi)個特定地址(zhǐ)執行寫操作(zuo)。一旦找到感(gan)興趣的事件(jian),那麽跟蹤此(ci) 迹線就會找(zhǎo)到問題的根(gen)源。對于串行(háng)總線來說,啓(qi)動數據的串(chuan)行解碼功能(néng)非常有用。這(zhè)樣不僅可以(yǐ)顯示模 拟波(bo)形,還可将波(bo)形轉換成數(shu)據包,從而使(shi)通過數據進(jin)行跟蹤變得(de)非常容易。 總(zong)結 觸發是一(yī)個非常強大(dà)的示波器特(tè)性,但是通常(chang)用戶必須不(bu)能僅限于了(le)解簡單的邊(biān)沿觸發。其關(guan)鍵是了解用(yòng) 戶是否正在(zài)尋找模拟問(wèn)題或者正在(zài)跟蹤一個邏(luo)輯問題。示波(bo)器在這兩方(fāng)面都可提供(gong)出色的功能(neng),但這取決 于(yú)用戶使用正(zhèng)确的策略。