關(guān)于示波器的觸發(fā)功能

1、我記得初入力科的時(shí)候，在關(guān)于示波器的三天基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)中有一整天的時(shí)間都是在練習(xí)觸發(fā)功能?！坝|發(fā)”似乎是初學(xué)者學(xué)習(xí)示波器的難點(diǎn)。我們常幫工程師現(xiàn)場(chǎng)解決關(guān)于觸發(fā)的測(cè)試問題的案例也很多。通常有些工程師只知道“Auto Setup”之后看到屏幕上有波形然后“Stop”下來(lái)再展開波形左右移動(dòng)查看細(xì)節(jié)。因此，我有時(shí)候甚至接到這樣的電話，質(zhì)疑我們的示波器有問題，因?yàn)樗凇盇uto Setup”之后看到的波形總是在屏幕上來(lái)回“晃動(dòng)”。 但是當(dāng)我問他觸發(fā)源設(shè)置得對(duì)不對(duì)，觸發(fā)電平設(shè)置得合適否，是否采用了合適的觸發(fā)方式等問題時(shí)，我沒有得到答案; 即使有時(shí)遇到我心目中的高手，我也常發(fā)現(xiàn)他們對(duì)觸發(fā)的基本概念都沒有建立起

2、來(lái)。  我喜歡在寫作某個(gè)主題之前google一下，但是很遺憾我沒有找到一篇堪稱完整的啟蒙文章。雖然三家示波器廠家的PPT講稿中都有很多關(guān)于觸發(fā)的，但細(xì)致介紹觸發(fā)的中文文章真的很少。當(dāng)然，這也是幸運(yùn)的，因?yàn)槲业淖疚囊苍S將是很多工程師茅塞頓開的啟蒙之作。觸發(fā)是數(shù)字示波器區(qū)別于模擬示波器的最大特征之一。數(shù)字示波器的觸發(fā)功能非常地豐富，通過觸發(fā)設(shè)置使用戶可以看到觸發(fā)前的信號(hào)也可以看到觸發(fā)后的信號(hào)。 對(duì)于高速信號(hào)的分析，其實(shí)很少去談?dòng)|發(fā)，因?yàn)橥ǔＪ遣东@很長(zhǎng)時(shí)間的波形然后做眼圖和抖動(dòng)分析。觸發(fā)可能對(duì)于低速信號(hào)的測(cè)量應(yīng)用得頻繁些，因?yàn)榈退傩盘?hào)通常會(huì)遇到很怪異的信號(hào)需要通過觸發(fā)來(lái)隔離。假如示波器的觸

3、發(fā)電路壞了，示波器仍然可以工作，只是這時(shí)候看到的波形在屏幕上來(lái)回“晃動(dòng)”，或者說在屏幕上閃啊閃的。 這其實(shí)相當(dāng)于您將觸發(fā)模式設(shè)置為“Auto”狀態(tài)并把觸發(fā)電平設(shè)置得超過信號(hào)的最大或最小幅值。示波器的采集存儲(chǔ)器是一個(gè)循環(huán)緩存，新的數(shù)據(jù)會(huì)不斷覆蓋老的數(shù)據(jù)，直到采集過程結(jié)束。如圖一所示。沒有觸發(fā)電路，這些采集的數(shù)據(jù)不斷地這樣新老交替，在屏幕上視覺上感覺波形在來(lái)回“晃動(dòng)”。Auto Setup是自動(dòng)觸發(fā)設(shè)置，示波器根據(jù)被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)自動(dòng)設(shè)置示波器的水平時(shí)基，垂直靈敏，偏置和觸發(fā)條件，使得波形能顯示在示波器上。其主要目的是保證波形能顯示出來(lái)，這對(duì)于拿到示波器不知道如何使波形“出來(lái)”的新手是有用的。但如果

4、不理解觸發(fā)的概念，通過Auto Setup的設(shè)置就開始觀察，測(cè)量甚至得出結(jié)論是不對(duì)的。示波器畢竟是工程師的眼睛，工程師需要透徹掌握這個(gè)工具，用好這雙眼睛。所謂觸發(fā)，按專業(yè)上的解釋是：按照需求設(shè)置一定的觸發(fā)條件，當(dāng)波形流中的某一個(gè)波形滿足這一條件時(shí)，示波器即實(shí)時(shí)捕獲該波形和其相鄰部分，并顯示在屏幕上。 觸發(fā)條件的唯一性是精確捕獲的首要條件。為了觀察特定波形之前發(fā)生的更多事件，把觸發(fā)點(diǎn)往顯示窗口右方推移一段時(shí)間，即是延遲觸發(fā)；為了了解特定波形之后發(fā)生的更多事件，把觸發(fā)點(diǎn)往顯示窗口左方推移一段時(shí)間，即是超前觸發(fā)。如圖二所示。在數(shù)字示波器中，觸發(fā)點(diǎn)可以位于采集存儲(chǔ)的記錄的任何位置。如圖一的右邊圖形，觸

5、發(fā)點(diǎn)停留在采集存儲(chǔ)的中間時(shí)刻。為了更形象地理解觸發(fā)，我常用一段很酸的話來(lái)形容。所謂觸發(fā)，就是“在此刻停留”，或者說是“等待那一刻”。觸發(fā)電路可以理解為有那么一雙純情的眼睛在注視在她面前走過的每一個(gè)人（信號(hào)流），當(dāng)她看到她的意中人（觸發(fā)條件）時(shí)，她的眼睛凝視這個(gè)人，讓意中人停留在她注視的位置(觸發(fā)點(diǎn))。但她會(huì)繼續(xù)尋找她的下一個(gè)意中人。 每次找到了意中人，她都會(huì)讓意中人在她注視的位置（觸發(fā)點(diǎn)）停留。因此，她的眼睛注視點(diǎn)(觸發(fā)點(diǎn))的位置只停留那些意中人（滿足條件的波形）。 圖一 數(shù)字示波器的存儲(chǔ)器是循環(huán)緩存圖二 觸發(fā)的原理示意圖讓我們從上面純美的注視的想象中回到專業(yè)述語(yǔ)的解釋。所謂觸發(fā)，我

6、理解的作用有兩點(diǎn)：第一，隔離感興趣的事件。第二，同步波形，或者說穩(wěn)定顯示波形。為說明清楚這兩個(gè)作用，我們先來(lái)回顧一下設(shè)置觸發(fā)時(shí)要關(guān)注的一些方面：觸發(fā)源，觸發(fā)點(diǎn)，觸發(fā)電平，觸發(fā)模式，觸發(fā)方式。觸發(fā)源：就是以哪個(gè)通道的信號(hào)作為觸發(fā)對(duì)象。觸發(fā)源可以是示波器的任意通道也可以是外部通道。如圖三所示選擇的觸發(fā)源為C2，即通道2。 在同時(shí)測(cè)量四路信號(hào)時(shí)，選擇哪種信號(hào)作為觸發(fā)源有時(shí)侯有一些技巧，這和您希望調(diào)試的問題有關(guān)。 譬如您需要同時(shí)查看六路信號(hào)的上電時(shí)序，但示波器只有四個(gè)通道，這時(shí)候可以通過兩次開機(jī)的單次觸發(fā)捕獲，先捕獲四路信號(hào)，并將這四路信號(hào)保存為數(shù)據(jù)文件使得能來(lái)重新調(diào)回示波器，然后再來(lái)捕獲三路信號(hào)，這

7、兩次捕獲中以相同的上電復(fù)位信號(hào)作為觸發(fā)源使得波形能夠同步。 （如果您在觸發(fā)源的選擇方面有什么好的測(cè)試案例，歡迎分享給大家。） 圖三 觸發(fā)設(shè)置界面觸發(fā)源觸發(fā)點(diǎn)：觸發(fā)點(diǎn)有時(shí)侯也叫觸發(fā)延遲，但我覺得就叫觸發(fā)點(diǎn)更直觀些。它的含義剛已有所解釋，就是眼睛注視的點(diǎn)，就是示波器讓波形停留的時(shí)刻，也就是示波器上紅色的小三角對(duì)應(yīng)的位置，如圖四所示，紅色圈中的小紅三角點(diǎn)就是觸發(fā)點(diǎn)。設(shè)置好觸發(fā)條件后，觸發(fā)點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)的波形應(yīng)都是滿足觸發(fā)條件的。或者說示波器讓滿足觸發(fā)條件的波形隔離在這個(gè)觸發(fā)點(diǎn)的位置。 關(guān)于觸發(fā)點(diǎn)的設(shè)置，我記得我工作時(shí)第一個(gè)老板教我用示波器的第一招就是觀察電源開機(jī)的軟啟動(dòng)過程時(shí)的示波器設(shè)置。他

8、強(qiáng)調(diào)一定要將觸發(fā)點(diǎn)移到示波器的靠近左邊的位置再設(shè)置好觸發(fā)條件后用單次觸發(fā)。將觸發(fā)點(diǎn)向左移是為了充分利用示波器的存儲(chǔ)空間。 在我來(lái)力科的培訓(xùn)中，老板告訴我，每次設(shè)置示波器時(shí)都要先看看觸發(fā)點(diǎn)、觸發(fā)電平在哪里。最好先將觸發(fā)點(diǎn)設(shè)置在中間位置以方便觀察和調(diào)節(jié)，因?yàn)槭静ㄆ鞯牟ㄐ螖U(kuò)展時(shí)是以觸發(fā)點(diǎn)為對(duì)稱點(diǎn)展開的。在力科示波器的面板上可以簡(jiǎn)單的按一下Delay鍵使觸發(fā)點(diǎn)自動(dòng)回到屏幕中間位置。圖四  觸發(fā)點(diǎn)對(duì)應(yīng)示波器的位置及觸發(fā)電平的含義觸發(fā)電平：觸發(fā)電平是指信號(hào)需要達(dá)到該電平才能被觸發(fā)。在圖四中觸發(fā)電平為右邊紅色小三角的位置相對(duì)于零電平的幅值大小，也即兩條白線之間的幅值，此例中該數(shù)值為圖中右下角紅色方

9、框標(biāo)示的1.00V這個(gè)數(shù)值。設(shè)置任何觸發(fā)條件都需要有一個(gè)具體的觸發(fā)電平。觸發(fā)電平定義了信號(hào)是否為滿足觸發(fā)條件的“事件”。  圖四中的信號(hào)有上升沿，但該上升沿不一定是觸發(fā)電路感興趣的事件，也許純美的眼睛想尋找的是個(gè)子更高(觸發(fā)電平的幅值更高)的意中人（滿足觸發(fā)條件的信號(hào)）。 在上升沿觸發(fā)時(shí),只有該上升沿在上升的過程中達(dá)到觸發(fā)電平的位置才認(rèn)為是“事件”從而被“隔離”在觸發(fā)點(diǎn)。觸發(fā)電平可以在Trigger菜單中設(shè)置，也可以通過面板上的旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)。很多觸發(fā)方式的條件都是相對(duì)于觸發(fā)電平而言。譬如寬度觸發(fā)，觸發(fā)電路識(shí)別的寬度（時(shí)間間隔）并不是上升沿的50%到下一個(gè)上升沿的50%，而是觸發(fā)電平穿越

10、兩個(gè)上升沿的交叉點(diǎn)之間的時(shí)間間隔。如圖六所示，以藍(lán)線從觸發(fā)電平的位置穿越波形，和觸發(fā)點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)的脈寬相交的兩個(gè)藍(lán)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為觸發(fā)條件滿足的寬度大小。在圖例中是3ns-10ns之間， 這也就是說觸發(fā)功能隔離了我們感興趣的3ns-10ns之間的脈沖寬度。 記得我在做研發(fā)的時(shí)候，用的示波器存儲(chǔ)深度很低，為了捕獲到MOSFET的最大值，并不是一次捕獲很長(zhǎng)時(shí)間的VDS電壓信號(hào)來(lái)自動(dòng)測(cè)量峰值，而是不斷地調(diào)節(jié)觸發(fā)電平的幅值，漸漸使觸發(fā)電平提高以查看是否能觸發(fā)到信號(hào)。     圖五  示波器面板按鈕的觸發(fā)部分觸發(fā)模式：示波器有四種觸發(fā)模式，A

11、uto,Normal,Single,Stop。如圖五面板所示。 很多工程師不了解Auto和Normal。Auto是指不管是否滿足觸發(fā)條件，都實(shí)時(shí)刷新波形，這時(shí)候示波器的屏幕上的波形通?？雌饋?lái)是“晃動(dòng)”的。Normal是指滿足觸發(fā)條件才觸發(fā)，否則波形會(huì)靜止不動(dòng)，并且對(duì)于力科示波器在屏幕的右下角有紅色的提示:“Waiting for Trigger”。 Single指僅捕獲第一次滿足觸發(fā)條件的波形，捕獲后就停止。 Stop指強(qiáng)制讓波形靜止不動(dòng)。圖五所示的面板上的綠色的TRIG等的閃爍快慢代表了觸發(fā)速率的快慢。 圖六   寬度觸發(fā)中寬度的是如何定義的觸發(fā)功能：示波器的觸

12、發(fā)功能主要有兩點(diǎn)，第一，隔離感興趣的事件。第二，同步波形，或者說穩(wěn)定顯示波形。隔離感興趣的事件，就是在觸發(fā)點(diǎn)處隔離的事件是滿足觸發(fā)條件的信號(hào)。如下圖所示，在觸發(fā)點(diǎn)隔離的事件是總小于47.5ns或大于52ns的脈寬，該脈寬的計(jì)算是以觸發(fā)電平穿越觸發(fā)點(diǎn)處的脈寬波形的交叉點(diǎn)處的時(shí)間間隔。            圖一 觸發(fā)的首要功能是隔離感興趣的事件同步波形，就是找到一種觸發(fā)方式使波形不再“晃動(dòng)”，也就是找出信號(hào)的規(guī)律性來(lái)同步信號(hào)。如圖二所示的信號(hào)，每組數(shù)據(jù)包里有四個(gè)脈沖，這四個(gè)脈沖并不是等時(shí)

13、間間隔的，如果用上                圖二 同步信號(hào)使波形能穩(wěn)定顯示升沿觸發(fā)，則波形不能同步，視覺上在“晃動(dòng)”，但是每組數(shù)據(jù)包是等時(shí)間間隔到來(lái)的，如果以每組數(shù)據(jù)包的第一個(gè)脈沖的上升沿作為觸發(fā)源，則能穩(wěn)定顯示波形。因此可以用邊沿延遲觸發(fā)，在前一個(gè)上升沿到來(lái)之后，延遲一段時(shí)間再觸發(fā)下一個(gè)上升沿，在上例中需要延遲的時(shí)間為標(biāo)識(shí)的藍(lán)色的時(shí)間間隔部分。下面我們來(lái)逐一解釋各種觸發(fā)方式。邊沿觸發(fā)（Edge）：邊沿觸發(fā)是最常用最簡(jiǎn)單最有效的觸發(fā)方式，絕

14、大多數(shù)的應(yīng)用都只是用邊沿觸發(fā)來(lái)觸發(fā)波形。邊沿觸發(fā)僅是甄測(cè)信號(hào)的邊沿、極性和電平。當(dāng)被測(cè)信號(hào)的電平變化方向與設(shè)定相同(上升沿或下降沿)，其值變化到與觸發(fā)電平相同時(shí)，示波器被觸發(fā)，并捕捉波形。如圖三所示，在觸發(fā)點(diǎn)停留的總是上升沿。上升沿在上升的過程中如果能達(dá)到觸發(fā)電平的高度就被觸發(fā)，否則在Normal模式下示波器上的波形靜止不動(dòng)，示意波器的右下角提示“waiting for triggering”                 

15、     圖三 邊沿觸發(fā)由邊沿觸發(fā)引伸的是邊沿延遲觸發(fā)（holdoff），前面在解釋示波器觸發(fā)的第二個(gè)功能時(shí)有提到。每次觸發(fā)到前一個(gè)邊沿之后，等待設(shè)定的延遲時(shí)間或延遲事件再觸發(fā)下一個(gè)滿足條件的邊沿，最長(zhǎng)可延遲20s或9,999,999個(gè)事件。事件是相對(duì)于觸發(fā)電平而言，在圖二的例子中觸發(fā)電平在圖示位置，需要延遲3個(gè)事件; 如果觸發(fā)電平超過矮脈沖的高度，則延遲兩個(gè)事件。圖三是一個(gè)實(shí)際的測(cè)試案例，包絡(luò)是一系列頻率和幅值變化的正弦波信號(hào)，客戶需要知道頻率的最大值和最小值。如果不能穩(wěn)定觸發(fā)則每次通過停止波形然后調(diào)節(jié)測(cè)量參數(shù)的門限來(lái)統(tǒng)計(jì)多次測(cè)量的最大最小值，非常繁瑣

16、。 如果用邊沿延遲觸發(fā)方式同步該波形，測(cè)量的門限固定在一個(gè)范圍內(nèi)，利用統(tǒng)計(jì)功能測(cè)量出持續(xù)捕獲到的包絡(luò)的頻率最大值和最小值。         圖四 邊沿延遲觸發(fā)寬度和毛刺觸發(fā)：根據(jù)信號(hào)寬度值/毛刺值觸發(fā)，可選正向或負(fù)向?qū)挾?毛刺,可用于捕捉信號(hào)中的罕見寬度/毛刺信號(hào)。圖五的觸發(fā)設(shè)置含義是，當(dāng)C2的脈沖在觸發(fā)電平處的正脈寬在90ns和120ns之間時(shí)被隔離，觸發(fā)點(diǎn)停留的位置是脈沖的下降沿。 如果觸發(fā)的是負(fù)脈寬，則觸發(fā)點(diǎn)停留的位置是脈沖的上升沿。脈寬的范圍定義可以是小于，大于，在范圍內(nèi)或范圍外。毛刺觸發(fā)和寬度觸發(fā)類似。&

17、#160;       圖五 寬度/毛刺觸發(fā)寬度/毛刺觸發(fā)在實(shí)際測(cè)試中應(yīng)用很多。圖六的例子中，客戶希望穩(wěn)定顯示該波形，能持續(xù)測(cè)量虛線范圍內(nèi)的信號(hào)的眼圖，因此，可以用正寬度觸發(fā)，但觸發(fā)電平不得高于連續(xù)信號(hào)的最低值的位置。圖六 寬度觸發(fā)應(yīng)用間隔觸發(fā):根據(jù)相鄰的同極性的沿的時(shí)間來(lái)觸發(fā),正到正或負(fù)到負(fù)。設(shè)定的條件也可以小于、大于、在范圍內(nèi)或范圍外。圖七的觸發(fā)設(shè)置含義是：當(dāng)穿越觸發(fā)電平的相鄰正沿之間的時(shí)間間隔在1.5us到2.5us之間時(shí)被觸發(fā)。 圖中一定要將觸發(fā)電平設(shè)置為超過欠幅的矮脈沖，否則條件永遠(yuǎn)不會(huì)滿足。圖七 間隔觸發(fā)條件觸發(fā)：條件觸發(fā)

18、是兩個(gè)通道之間的關(guān)聯(lián)觸發(fā)。 當(dāng)?shù)诙€(gè)波形設(shè)定條件滿足一次后,在第一個(gè)波形邊沿處觸發(fā)。圖八的觸發(fā)設(shè)置含義是：在C2的上升沿達(dá)到觸發(fā)電平200mV時(shí)，觸發(fā)C2的上升沿但前提是在這之前C3的電平曾超過了500mV。圖八 條件觸發(fā)條件觸發(fā)常被應(yīng)用在DDR測(cè)試中,圖九中客戶為了看data信號(hào)C1的眼圖，他設(shè)置為觸發(fā)C3的DQS信號(hào)，但前提是要等C4的TriggerPin信號(hào)達(dá)到一定的電平。圖九 條件觸發(fā)的應(yīng)用 狀態(tài)觸發(fā)：狀態(tài)觸發(fā)和條件觸發(fā)類似。當(dāng)?shù)诙€(gè)波形設(shè)定條件滿足并保持該狀態(tài)后,在第一個(gè)波形邊沿處觸發(fā) 。它要求第二個(gè)波形達(dá)到某個(gè)條件之后保持該狀態(tài)。圖十的觸發(fā)設(shè)置含義是：在C3的上升沿達(dá)到觸發(fā)電平500mV時(shí)，觸發(fā)C2的上升沿但前提是在這之前C2的電平超過了500mV并一直保持超過500m