示波器基礎(chǔ)系列之三：關(guān)于示波器的觸發(fā)功能(上)

1、示波器基礎(chǔ)系列之三：關(guān)于示波器的觸發(fā)功能（上篇） 我記得初入力科的時候，在關(guān)于示波器的三天基礎(chǔ)知識培訓(xùn)中有一整天的時間都是在練習(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。我們常幫工程師現(xiàn)場解決關(guān)于觸發(fā)的測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”下來再展開波形左右移動查看細(xì)節(jié)。因此，我有時候甚至接到這樣的電話，質(zhì)疑我們的示波器有問題，因為他在”Auto Setup”之后看到的波形總是在屏幕上來回“晃動”。 但是當(dāng)我問他觸發(fā)源設(shè)置得對不對，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，我沒有得到答案; 即使有時遇

2、到我心目中的高手，我也常發(fā)現(xiàn)他們對觸發(fā)的基本概念都沒有建立起來。  我喜歡在寫作某個主題之前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，因為我的拙文也許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)前的信號也可以看到觸發(fā)后的信號。 對于高速信號的分析，其實很少去談觸發(fā)，因為通常是捕獲很長時間的波形然后做眼圖和抖動分析。觸發(fā)可能對于低速信號的測量應(yīng)用得頻繁些，因為低速

3、信號通常會遇到很怪異的信號需要通過觸發(fā)來隔離。假如示波器的觸發(fā)電路壞了，示波器仍然可以工作，只是這時候看到的波形在屏幕上來回“晃動”，或者說在屏幕上閃啊閃的。 這其實相當(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)置得超過信號的最大或最小幅值。示波器的采集存儲器是一個循環(huán)緩存，新的數(shù)據(jù)會不斷覆蓋老的數(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回“晃動”。Auto Setup是自動觸發(fā)設(shè)置，示波器根據(jù)被測信號的特點自動設(shè)置示波器的水平時基，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，這

4、對于拿到示波器不知道如何使波形“出來”的新手是有用的。但如果不理解觸發(fā)的概念，通過Auto Setup的設(shè)置就開始觀察，測量甚至得出結(jié)論是不對的。示波器畢竟是工程師的眼睛，工程師需要透徹掌握這個工具，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)波形流中的某一個波形滿足這一條件時，示波器即實時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)點往顯示窗口右方推移一段時間，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)點往顯示窗口左方推移一段時間，即是超前觸發(fā)。如圖二所示。在數(shù)字示波器中，

5、觸發(fā)點可以位于采集存儲的記錄的任何位置。如圖一的右邊圖形，觸發(fā)點停留在采集存儲的中間時刻。為了更形象地理解觸發(fā)，我常用一段很酸的話來形容。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人（信號流），當(dāng)她看到她的意中人（觸發(fā)條件）時，她的眼睛凝視這個人，讓意中人停留在她注視的位置(觸發(fā)點。但她會繼續(xù)尋找她的下一個意中人。 每次找到了意中人，她都會讓意中人在她注視的位置（觸發(fā)點）停留。因此，她的眼睛注視點(觸發(fā)點的位置只停留那些意中人（滿足條件的波形）。 圖一 數(shù)字示波器的存儲器是循環(huán)緩存圖二 觸發(fā)的原理示意圖讓我們

6、從上面純美的注視的想象中回到專業(yè)述語的解釋。所謂觸發(fā)，我理解的作用有兩點：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。為說明清楚這兩個作用，我們先來回顧一下設(shè)置觸發(fā)時要關(guān)注的一些方面：觸發(fā)源，觸發(fā)點，觸發(fā)電平，觸發(fā)模式，觸發(fā)方式。觸發(fā)源：就是以哪個通道的信號作為觸發(fā)對象。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。 在同時測量四路信號時，選擇哪種信號作為觸發(fā)源有時侯有一些技巧，這和您希望調(diào)試的問題有關(guān)。 譬如您需要同時查看六路信號的上電時序，但示波器只有四個通道，這時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，并將這四路信號保存為

7、數(shù)據(jù)文件使得能來重新調(diào)回示波器，然后再來捕獲三路信號，這兩次捕獲中以相同的上電復(fù)位信號作為觸發(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：觸發(fā)點有時侯也叫觸發(fā)延遲，但我覺得就叫觸發(fā)點更直觀些。它的含義剛已有所解釋，就是眼睛注視的點，就是示波器讓波形停留的時刻，也就是示波器上紅色的小三角對應(yīng)的位置，如圖四所示，紅色圈中的小紅三角點就是觸發(fā)點。設(shè)置好觸發(fā)條件后，觸發(fā)點的位置對應(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觸發(fā)點的位置。 關(guān)于觸發(fā)點的設(shè)置，我記得我工作時第一個老板教我用示波

8、器的第一招就是觀察電源開機(jī)的軟啟動過程時的示波器設(shè)置。他強(qiáng)調(diào)一定要將觸發(fā)點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)點向左移是為了充分利用示波器的存儲空間。 在我來力科的培訓(xùn)中，老板告訴我，每次設(shè)置示波器時都要先看看觸發(fā)點、觸發(fā)電平在哪里。最好先將觸發(fā)點設(shè)置在中間位置以方便觀察和調(diào)節(jié)，因為示波器的波形擴(kuò)展時是以觸發(fā)點為對稱點展開的。在力科示波器的面板上可以簡單的按一下Delay鍵使觸發(fā)點自動回到屏幕中間位置。圖四  觸發(fā)點對應(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于零電平的幅值大小

9、，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框標(biāo)示的1.00V這個數(shù)值。設(shè)置任何觸發(fā)條件都需要有一個具體的觸發(fā)電平。觸發(fā)電平定義了信號是否為滿足觸發(fā)條件的“事件”。  圖四中的信號有上升沿，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）。 在上升沿觸發(fā)時,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。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調(diào)節(jié)。很多觸發(fā)方式的條件都是相對于觸發(fā)電平而言。譬如寬度觸發(fā)，觸發(fā)電路識別的寬度（時間間隔）并不是

10、上升沿的50%到下一個上升沿的50%，而是觸發(fā)電平穿越兩個上升沿的交叉點之間的時間間隔。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)點的位置對應(yīng)的脈寬相交的兩個藍(lán)點之間的時間間隔為觸發(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)的時候，用的示波器存儲深度很低，為了捕獲到MOSFET的最大值，并不是一次捕獲很長時間的VDS電壓信號來自動測量峰值，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。     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，Auto,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，都實時刷新波形，這時候示波器的屏幕上的波形通?？雌饋硎恰盎蝿印钡?。Normal是指滿足觸發(fā)條件才觸發(fā)，否則波形會