超清晰解析！示波器觸發(fā)技術(shù)

時間：2020-04-28 12:10:57

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[導(dǎo)讀]1、觸發(fā)的作用 ? 觸發(fā)是示波器非常重要的特征之一，因?yàn)槭静ㄆ骶哂袕?qiáng)大的觸發(fā)功能，所以能夠用于異常信號捕獲和電路故障調(diào)試。示波器的觸發(fā)有兩個重要作用： 1）捕獲感興趣的信號波形； 2）確定時間參考零點(diǎn)，穩(wěn)定顯示波形。 2、觸發(fā)器簡單工作原理簡單的邊

1、觸發(fā)的作用

觸發(fā)是示波器非常重要的特征之一，因?yàn)槭静ㄆ骶哂袕?qiáng)大的觸發(fā)功能，所以能夠用于異常信號捕獲和電路故障調(diào)試。示波器的觸發(fā)有兩個重要作用：

1）捕獲感興趣的信號波形；
2）確定時間參考零點(diǎn)，穩(wěn)定顯示波形。

2、觸發(fā)器簡單工作原理

簡單的邊沿觸發(fā)器的工作原理如下圖所示。首先預(yù)設(shè)一個觸發(fā)電平，觸發(fā)信號與觸發(fā)電平比較，當(dāng)觸發(fā)信號穿越觸發(fā)電平后，電壓比較器立即產(chǎn)生一個快沿觸發(fā)脈沖，去驅(qū)動下一級硬件，這樣即可進(jìn)行邊沿觸發(fā)。

觸發(fā)信號的來源可以是信號自身，亦可以是一個同步的觸發(fā)信號（或外觸發(fā)信號）。示波器的捕獲板內(nèi)部有開關(guān)，可以把任何一個示波器通道或外觸發(fā)輸入通道切換到觸發(fā)器。這是示波器非常靈活的一面，需要了解。

3、觸發(fā)釋抑（Hold Off）

示波器的觸發(fā)釋抑Hold Off對于穩(wěn)定顯示Burst類型的波形是非常重要的。如下圖所示，如果沒有Hold Off，示波器第一次觸發(fā)在Burst波形的第一個脈沖，第二次有可能觸發(fā)在Burst波形的第三個脈沖，這樣屏幕看到的就不是穩(wěn)定的Burst波形串，而左右晃動的波形。示波器采用Hold Off解決這個問題，當(dāng)示波器第一次觸發(fā)后，必須在經(jīng)過Hold Off時間后，才能夠進(jìn)行第二次觸發(fā)，這樣，如果設(shè)置Hold Off時間大于Burst波形串的時間，則第二次也會觸發(fā)到第二個Burst波形的第一個脈沖，這樣整個Burst波形串即可穩(wěn)定的顯示在示波器的屏幕上。

4、邊沿（Edge）觸發(fā)

邊沿觸發(fā)是示波器最常用的觸發(fā)類型，也是示波器默認(rèn)的觸發(fā)類型。邊沿觸發(fā)分為上升邊沿觸發(fā)（默認(rèn)類型），下降邊沿觸發(fā)，或者雙邊沿觸發(fā)。雙邊沿觸發(fā)功能可以讓我們簡單看看數(shù)據(jù)信號的眼圖（并不準(zhǔn)確，尤其邊沿抖動部分）。

5、邊沿再邊沿（Edge Then Edge）觸發(fā)

邊沿再邊沿觸發(fā)功能是較少使用的觸發(fā)功能，先檢測一個邊沿，等一定的時間或一定數(shù)量的事件，再觸發(fā)另一個邊沿?；谑录氖侵附?jīng)過多少個邊沿（邊沿?cái)?shù)量可以設(shè)置）再觸發(fā)；基于時間的是指經(jīng)過多長時間（時間長度可以設(shè)置）再觸發(fā)。

6、邊沿轉(zhuǎn)換時間（Edge Transition）觸發(fā)

邊沿轉(zhuǎn)換時間觸發(fā)指的是觸發(fā)上升邊沿的上升時間或下降邊沿的下降時間違規(guī)。設(shè)定一個邊沿時間（上升時間或下降時間），可以選擇大于這個時間觸發(fā)或小于這個時間觸發(fā)。

7、毛刺（Glitch）觸發(fā)

毛刺觸發(fā)是示波器常用的一種觸發(fā)功能。毛刺分為正向毛刺或負(fù)向毛刺，毛刺觸發(fā)需要設(shè)置2個條件，毛刺寬度和毛刺高度，小于設(shè)定的寬度和大于設(shè)定的高度，即認(rèn)為是毛刺。

8、碼型和狀態(tài)（Pattern/State）觸發(fā)

碼型和狀態(tài)觸發(fā)也是常用的一種觸發(fā)功能。碼型觸發(fā)指的是多個通道組成的碼型，每個通道按照預(yù)設(shè)的門限可以判斷信號是0或1，多個通道的0或1即可組成碼型，示波器即觸發(fā)預(yù)設(shè)的碼型。具體觸發(fā)時，有多個觸發(fā)功能可選：

a、發(fā)現(xiàn)此碼型觸發(fā)
b、發(fā)現(xiàn)非此碼型觸發(fā)
c、碼型出現(xiàn)一定時間觸發(fā)（觸發(fā)點(diǎn)可選為碼型結(jié)束時或預(yù)設(shè)時間結(jié)束時）
d、碼型長度少于預(yù)設(shè)時間（預(yù)設(shè)碼型最長時間，示波器觸發(fā)少于預(yù)設(shè)時間的碼型）
e、碼型長度在預(yù)設(shè)時間范圍內(nèi)觸發(fā)（預(yù)設(shè)碼型最短時間長度或最長時間長度，示波器觸發(fā)在此范圍內(nèi)的碼型）

狀態(tài)觸發(fā)指的是在碼型的基礎(chǔ)上，增加一個時鐘通道來進(jìn)行碼型判斷，可以用時鐘的上升沿判斷碼型，也可以用時鐘的下降沿判斷碼型，或上升和下降都可判斷碼型。狀態(tài)觸發(fā)是非常有用的觸發(fā)功能，尤其在混合示波器上（混合示波器一般有16個邏輯通道和4個模擬通道）。比如：觸發(fā)DDR的讀或?qū)憼顟B(tài)，一個通道接時鐘（以時鐘的上升沿判斷碼型），其他通道接命令信號（如：CS, WE, CAS等），查表知道讀和寫對應(yīng)的碼型，即可穩(wěn)定觸發(fā)讀或?qū)懖ㄐ巍Ｏ聢D是使用混合信號示波器捕獲“讀”信號眼圖的例子，邏輯通道組成狀態(tài)觸發(fā)，模擬通道捕獲“讀”眼圖。

9、脈沖寬度（Pulse Width）觸發(fā)

脈沖寬度觸發(fā)類似于毛刺觸發(fā)，也需要設(shè)置脈沖寬度，和脈沖電平，也分為正脈沖和負(fù)脈沖，只是多了一項(xiàng)：可以進(jìn)行寬于設(shè)定值觸發(fā)或窄于設(shè)定值觸發(fā)。

10、矮電平（Runt）觸發(fā)

矮電平觸發(fā)如上圖所示，是很好理解的，在正常的脈沖串中觸發(fā)矮脈沖或欠幅脈沖。需要設(shè)置高低門限，以確定什么是矮脈沖（介于2個門限中間的脈沖即為矮脈沖）。有兩種類型可選：正矮脈沖，負(fù)矮脈沖。

11、建立時間和保持時間（Setup and Hold）觸發(fā)

建立時間和保持時間觸發(fā)幫助捕獲電路中的建立時間、保持時間，或建立保持時間違規(guī)的信號波形。

使用建立時間和保持時間觸發(fā)，需要一個時鐘波形（被用作參考），需要一個數(shù)據(jù)波形作為觸發(fā)源。

a、建立時間觸發(fā)：需要定義一個長方形區(qū)域作為違規(guī)區(qū)域（如上圖左圖所示），違規(guī)區(qū)域的右邊是時鐘邊沿，左邊是預(yù)設(shè)的建立時間，同時需要設(shè)置高低門限。當(dāng)數(shù)據(jù)信號波形進(jìn)入這個區(qū)域時，即可判斷數(shù)據(jù)波形違規(guī)，示波器就觸發(fā)這個信號。

b、保持時間觸發(fā)：需要定義一個長方形區(qū)域作為違規(guī)區(qū)域（如上圖右圖所示），違規(guī)區(qū)域的左邊是時鐘邊沿，右邊是預(yù)設(shè)的保持時間，同時需要設(shè)置高低門限。當(dāng)數(shù)據(jù)信號波形進(jìn)入這個區(qū)域時，即可判斷數(shù)據(jù)波形違規(guī)，示波器就觸發(fā)這個信號。

c、建立時間和保持時間觸發(fā)：同時定義建立時間違規(guī)區(qū)域和保持時間違規(guī)區(qū)域，當(dāng)數(shù)據(jù)信號進(jìn)入任何一個區(qū)域時，即可判斷數(shù)據(jù)波形違規(guī)，示波器就觸發(fā)這個信號。

12、超時（Timeout）觸發(fā)

超時觸發(fā)與脈沖寬度觸發(fā)有類似之處，當(dāng)相比于設(shè)定的電壓值，波形保持高電壓一定的時間，示波器則觸發(fā)（High Too Long）；如果是低電壓超時，則波形保持低電壓低于設(shè)定的電壓值一定的時間，示波器則觸發(fā)（Low Too Long）；或者是波形保持相當(dāng)長時間而不穿越設(shè)定的電壓值，示波器則觸發(fā)（Unchanged Too Long）。所以超時觸發(fā)用于捕獲保持長時間電壓不改變或小改變的波形。

13、窗口（Window）觸發(fā)

窗口觸發(fā)允許使用者定義一個電壓范圍，當(dāng)波形超出這個電壓范圍，或者進(jìn)入這個電壓范圍，或者保持在這個電壓范圍外超過或不足一段時間，或者保持在這個電壓范圍內(nèi)超過或不足一段時間，示波器則觸發(fā)。所以這個觸發(fā)用于捕獲電壓發(fā)生某些特殊變化的波形。

14、視頻（Video/TV）觸發(fā)

有大量的視頻觸發(fā)模式可選，使得你可以觸發(fā)預(yù)定義的視頻標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的視頻波形?？蛇x的視頻模式包括：525（NTSC），625（PAL），480p和576p（EDTV），720p，1080i，和1080p（HDTV），和用戶自定義。（其中525,625,480p,576p,720p,1080i和1080p都是世界上常用的視頻標(biāo)準(zhǔn)。）

15、條件限定（And Qualifier）觸發(fā)

條件限定觸發(fā)是一個很好的觸發(fā)功能，但是很少看到有用戶在使用。條件限定觸發(fā)指的是單個或多個通道能夠與任何其他觸發(fā)模式形成“與”的邏輯關(guān)系，當(dāng)滿足單個或多個通道的限定條件，同時滿足觸發(fā)條件，示波器才能夠進(jìn)行觸發(fā)。
舉一個條件限定觸發(fā)的例子：觸發(fā)PCI總線的讀或?qū)懶盘枴?br style="margin: 0px;padding: 0px;max-width: 100%;box-sizing: border-box !important;word-wrap: break-word !important;">
16、串行和協(xié)議觸發(fā)（Serial）觸發(fā)

前面所述的觸發(fā)條件大都是單個波形的觸發(fā)，能否進(jìn)行串行信號協(xié)議觸發(fā)（觸發(fā)連續(xù)的一串?dāng)?shù)據(jù)或協(xié)議）呢？現(xiàn)在各種示波器也有了這個功能，但是很多都是用軟件來實(shí)現(xiàn)的，也有用硬件FPGA來實(shí)現(xiàn)的（比如Infiniim 9000A和InfiniiVision 7000B系列示波器，內(nèi)置FPGA，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加速處理和串行協(xié)議觸發(fā)）。軟件實(shí)現(xiàn)的問題是可能會丟掉很多滿足觸發(fā)條件的數(shù)據(jù)，因?yàn)橛密浖?shí)現(xiàn)是先捕獲波形，再從波形里搜索串行協(xié)議觸發(fā)條件，而示波器是沒有辦法全時間實(shí)時捕獲波形的，所以可能或丟失很多觸發(fā)條件。如果要軟觸發(fā)發(fā)揮作用，可以增大示波器的存儲深度，在存儲深度內(nèi)，搜索觸發(fā)條件可以做到捕獲的時間內(nèi)不丟失觸發(fā)條件。

17、InfiniiScan觸發(fā)

InfiniiScan觸發(fā)是一種特殊的觸發(fā)功能，是使用軟件來實(shí)現(xiàn)的，但是卻做到了所有的硬件所沒辦法實(shí)現(xiàn)的觸發(fā)功能，對于觸發(fā)象DDR總線讀寫信號這樣的復(fù)雜信號具有非常大的幫助。
InfiniiScan包括5種觸發(fā)功能：

1、測量觸發(fā)：任何測量參數(shù)（如建立保持時間參數(shù)），設(shè)置你想觸發(fā)的參數(shù)范圍（如建立時間范圍），InfiniiScan一旦檢測到設(shè)置范圍違規(guī)的波形，即進(jìn)行觸發(fā)和顯示。

2、串行觸發(fā)：InfiniiScan也可以實(shí)現(xiàn)串行觸發(fā)，可以觸發(fā)高達(dá)80bits的串行碼型(而用硬件一般受限到40bits)；可以觸發(fā)高達(dá)20Gbps的信號速率（而用硬件一般受限到6.25Gbps）；支持靈活的時鐘恢復(fù)方式，可以選用串行數(shù)據(jù)分析軟件上的各種時鐘恢復(fù)方式（如: 1級PLL，2級PLL等）。

3、邊沿非單調(diào)性觸發(fā)：對于非單調(diào)的上升或下降邊沿進(jìn)行觸發(fā)。

4、矮電平觸發(fā)：硬件已經(jīng)支持矮電平觸發(fā)了，這個功能沒有什么意義了。

5、區(qū)域限定觸發(fā)：這是InfiniiScan最有特色的觸發(fā)功能，也是InfiniiScan的亮點(diǎn)所在。InfiniiScan支持在示波器的屏幕上任意用鼠標(biāo)畫8個窗口進(jìn)行觸發(fā)，而且8個窗口可以是“與”或“或”的關(guān)系，每個窗口都可以選擇波形必須相交或不能相交進(jìn)行觸發(fā)，這樣，InfiniiScan可以觸發(fā)幾乎任何復(fù)雜的信號。

下面介紹一個典型的例子：InfiniiScan幫助做DDR 1&2&3總線讀寫信號分離。
DDR 1&2&3總線的DQS（源同步時鐘）和DQ(源同步數(shù)據(jù)）信號負(fù)責(zé)雙向傳輸“讀”和“寫”數(shù)據(jù)。DQS和DQ都是三態(tài)信號，當(dāng)“寫”操作時，DQS的上升和下降邊沿處于DQ的中間位置；當(dāng)“讀”操作時，DQS的上升和下降邊沿處于DQ邊沿的位置。所以導(dǎo)致，累積顯示波形時，屏幕上是雜亂的一團(tuán)，沒法進(jìn)行各種參數(shù)的測量。但是因?yàn)镈QS的“寫”操作波形和“讀”操作波形是不同的，這樣可以采用畫圖的方式進(jìn)行觸發(fā)。首先畫一個不準(zhǔn)交叉的圖形，以隔離“三態(tài)”波形，然后畫必須交叉圖形，以觸發(fā)“讀”或“寫”波形。當(dāng)DQS只觸發(fā)“讀”或“寫”波形時，因?yàn)槭静ㄆ魍ǖ罆r同步的，所以捕獲的DQ波形也是“讀”或“寫”波形。從而可以單獨(dú)獲得“讀”或“寫”的眼圖，然后再進(jìn)行“讀”或“寫”波形的參數(shù)測量。

18、多級觸發(fā)

現(xiàn)代的高端示波器也支持多級觸發(fā)，硬件可以支持到二級，加上InfiniiScan觸發(fā)，可以支持到三級。多級觸發(fā)的含義是設(shè)置一個觸發(fā)條件（這個觸發(fā)條件可以是：邊沿、毛刺、矮電平、窗口、視頻等），等待這個觸發(fā)條件滿足后，再觸發(fā)另一個設(shè)置的條件（這個觸發(fā)條件也可以是：邊沿、毛刺、矮電平、窗口、視頻等），然后捕獲波形。類似于“邊沿再邊沿觸發(fā)”，只是可選擇的觸發(fā)條件更多。

多級觸發(fā)對我們捕獲特別異常的波形比較有用，比如：捕獲一個毛刺出現(xiàn)后的第1000個脈沖；在被測件重新設(shè)置后用示波器捕獲第1000個毛刺波形。

-END-

（免責(zé)聲明：整理本文出于傳播相關(guān)技術(shù)知識，版權(quán)歸原作者所有。）