技(jì)術交流

    示(shi)波器是電(diàn)氣工程師(shi)的基礎儀(yi)器，但我經(jīng)常發現有(you)些✔️工🍓程師(shi)不能有效(xiao)地使用其(qí)觸發功能(néng)。觸發常被(bèi)認爲非常(cháng)複雜，現在(zai)存在這樣(yàng)一種趨勢(shì)，即如果有(yǒu)任何問題(ti)，直接到實(shí)驗室去求(qiú)助專家來(lai)幫助設置(zhi)觸發。本❓文(wen)的目的在(zai)于幫助工(gōng)程師了🎯解(jiě)觸發的基(ji)本原理以(yǐ)及有效使(shǐ)用觸發的(de)策略。

    什麽(me)是觸發？ 任(rèn)何示波器(qì)的存儲器(qì)都是有限(xiàn)的，因此所(suǒ)有示波器(qì)都必須使(shi)用觸發。觸(chu)發是示波(bō)器應該發(fā)現的用戶(hu)感興趣的(de)事件。換句(jù)話說，它是(shì)用戶想要(yao)在波形中(zhōng)尋找的東(dong)西。觸發可(ke)以是一個(gè)事件（即波(bō)形中的問(wen)題），但不是(shi)所有的觸(chù)發都是事(shì)件。觸發實(shí)例包括邊(biān)沿觸發、毛(máo)刺信号觸(chu)發和數字(zì)碼型觸發(fa)。 示波器必(bì)須使用觸(chù)發的原因(yin)在于其存(cún)儲器的容(róng)量有限。例(lì)如，Agilent 90000 系列示(shi)波器具有(you) 20 億采樣的(de)存儲器深(shen)度。但是，即(ji)便擁有如(rú)此大容量(liang)的存儲器(qì)，示波器仍(réng)需要一些(xiē)事件來區(qū)分哪 20 億個(ge)采樣需要(yao)顯示給用(yòng)戶。盡管 20 億(yi)的采樣聽(ting)起來似乎(hu)非常龐大(dà)，但這仍不(bú)足以确保(bǎo)示波器存(cún)儲器能夠(gou)捕獲到感(gan)興趣的事(shì)件。 示波器(qì)的存儲器(qì)可視爲一(yī)個傳送帶(dài)。無論什麽(me)時候進行(háng)新的采樣(yang)，采樣都會(hui)存儲到存(cún)儲器中。存(cún)儲器存滿(mǎn)時，最舊的(de)采樣就會(huì)被删除，以(yǐ)便保存最(zuì)新采樣。當(dang)觸發事件(jiàn)發生時，示(shì)波器就會(hui)捕獲足夠(gòu)的采樣，以(yǐ)将觸發事(shì)件存儲在(zai)存儲器要(yào)求的位置(zhi)（通常是在(zài)中間），然後(hòu)将這些數(shu)據顯示給(gei)用戶。 重複(fu)采樣模式(shi)與單次采(cǎi)樣模式過(guò)去，最常見(jian)的示波器(qì)運行模式(shi)是重複模(mó)式。這意味(wei)着一旦示(shì)波器觸發(fa)并将數據(jù)顯示給用(yong)戶，它将立(lì)即開始搜(sou)索下一個(gè)觸發事件(jian)。這就是示(shì)波器波形(xing)更新如此(cǐ)頻繁的原(yuán)因。 任何一(yī)款示波器(qì)要想進行(háng)觸發并将(jiang)數據顯示(shì)給用戶，都(dōu)需要時間(jian)來重新準(zhǔn)備觸發。這(zhe)個時間也(yě)稱爲“挂起(qǐ)時間”。在挂(guà)起時間内(nei)，示波器不(bú)能捕獲任(rèn)何波形。因(yīn)此，挂起時(shi)間越短，錯(cuo)失的事件(jian)越少。例如(ru)，如果有一(yi)個毛刺信(xìn)号恰巧在(zài)挂起時間(jian)内出現，那(nà)麽它将不(bú)能在示波(bo)器的顯示(shi)屏上顯示(shì)。如果這個(ge)毛刺信号(hao)是一個罕(han)見事件，則(zé)用戶可能(néng)認爲波形(xing)中沒有毛(máo)刺信号，而(ér)事實上它(tā)卻是存在(zài)的。因此，示(shì)波器的挂(gua)起時間越(yue)短，錯失波(bō)形中重要(yao)事件的幾(jǐ)率就越低(di)。 表述此概(gài)念的另一(yī)種方法是(shì)“更新速率(lü)”，即每秒鍾(zhōng)的波形數(shù)量。示波器(qi)具有 100000 波形(xing)/秒的更新(xīn)速率。單次(ci)采樣模式(shi)用于查找(zhao)單一觸發(fā)，而不會繼(jì)續采集更(geng)多波形。因(yīn)此，當用戶(hu)想要查找(zhao)某個事件(jiàn)，檢查導緻(zhì)該事件的(de)原因和事(shì)件發生後(hòu)所出現的(de)問題時，便(bian)可使用單(dān)次采樣模(mo)式。這種模(mó)式對于分(fèn)析不重複(fú)并且每次(ci)操作都會(hui)發生變化(huà)的波形尤(yóu)其重要。 自(zì)動模式與(yu)觸發模式(shì) 如果沒有(you)發生觸發(fa)事件，将會(huì)出現什麽(me)情況呢？這(zhe)一個非常(chang)好的問題(tí)。在這種情(qíng)況下，屏幕(mù)上的波形(xíng)将不會更(geng)新。這不是(shi)我們想要(yào)的情況，因(yīn)爲用戶可(kě)能不知道(dao)如何改變(biàn)觸發來獲(huo)得屏幕上(shang)的波形。例(lì)如，如果探(tan)頭滑落，示(shì)波器将可(kě)能停止觸(chu)發。不過，如(rú)果屏幕不(bu)能更新，信(xin)号丢失将(jiang)很不明顯(xian)。 爲了解決(jue)這個問題(ti)，示波器擁(yong)有一個稱(cheng)爲“自動（Auto）”觸(chu)發的模式(shi)。在此模式(shi)下，如果在(zai)一段時間(jian)内無法找(zhǎo)到觸發，示(shi)波器将自(zì)動觸發以(yǐ)更新屏幕(mu)。通常，示波(bō)器上有一(yī)些指示器(qì)（例如前面(miàn)闆上的 LED）來(lái)指示上一(yi)個觸發是(shi)真實觸發(fā)還是自動(dong)觸發。這樣(yàng)，如果用戶(hu)看到“自動(dong)（Auto）”指示器，他(ta)們就會知(zhī)道所設置(zhi)的觸發沒(mei)有發生。例(lì)如，如果用(yong)戶設置的(de)觸發爲毛(mao)刺信号，他(tā)們将會知(zhī)道示波器(qi)沒有檢測(cè)出毛刺信(xìn)号。 然而，當(dāng)您回顧上(shàng)一段的内(nei)容時就會(hui)發現，當自(zi)動觸發發(fa)生時，它就(jiu)意味着每(mei)次觸發之(zhi)後，示波器(qi)進行重新(xin)準備時具(ju)有挂起時(shí)間。爲了完(wán)全避免這(zhe)一時間，示(shi)波器應改(gǎi)爲“觸發（triggered）”模(mo)式。（這在某(mǒu)些示波器(qì)中稱爲“正(zheng)常”模式）。在(zài)“觸發（triggered）”模式(shì)中，除非發(fā)現觸發事(shi)件，否則示(shì)波器将不(bú)會進行觸(chù)發。因此，如(ru)果用戶将(jiāng)觸發模式(shi)設置爲毛(máo)刺信号并(bìng)且示波器(qi)一直沒有(yǒu)進行觸發(fā)，那麽用戶(hù)就可以确(que)信毛刺信(xìn)号沒有發(fā)生（至少示(shì)波器能夠(gou)檢測出）。普(pu)通觸發模(mo)式 邊沿觸(chu)發 邊沿觸(chù)發是所有(you)觸發模式(shi)中最普通(tong)的一種觸(chu)發。它的使(shǐ)用如此頻(pin)繁的原因(yin)在于，所有(yǒu)波形都有(you)邊沿，隻要(yao) 觸發電平(píng)設置正确(què)，這種觸發(fā)模式就能(neng)正常工作(zuò)。同時，這一(yī)優勢也是(shì)其最大的(de)劣勢，因爲(wèi)它能對大(da)多數 波形(xíng)非常頻繁(fán)地進行觸(chù)發，所以它(tā)和自動觸(chu)發（Auto Trigger）非常相(xiang)似。 毛刺信(xìn)号/脈沖寬(kuān)度/超時觸(chù)發 雖然許(xu)多問題隻(zhi)需使用邊(biān)沿觸發便(bian)可以輕松(song)找出，但是(shì)有時工程(chéng)師必須使(shi)用更複雜(za)的觸發。其(qi)中，最簡單(dān) 的觸發便(biàn)是脈沖觸(chù)發。脈沖觸(chù)發被定義(yi)爲一段高(gao)于（正脈沖(chòng)）或者低于(yu)（負脈沖）某(mǒu)個阈值電(diàn)平的時間(jiān)。 最常見的(de)脈沖觸發(fa)是毛刺觸(chu)發，它常用(yong)于對小于(yú)最小寬度(du)的脈沖進(jin)行觸發。這(zhè)是一個違(wei)反觸發的(de)實例，因 爲(wèi)示波器無(wú)論在何時(shi)觸發都會(hui)指示出一(yi)個問題。 具(ju)有最大時(shí)間值的脈(mò)寬觸發的(de)一個令人(rén)困惑的方(fāng)面是發生(sheng)觸發的時(shi)間。在某些(xiē)情況下，用(yong)戶可能想(xiǎng)要在超 過(guò)時間值時(shi)示波器立(li)即進行觸(chù)發。這稱爲(wèi)“超時”觸發(fa)，因爲示波(bō)器并不需(xu)求一個完(wan)整的脈沖(chong)來進行觸(chù)發 。換句話(huà)說，即使不(bu)發生第二(er)個跳變，超(chao)時觸發。 相(xiang)反，我們所(suǒ)說的“脈沖(chòng)”觸發隻有(you)等到第二(èr)個跳變出(chū)現後才會(hui)進行觸發(fā)。也就是說(shuo)，對于正脈(mò)沖來說， 即(ji)使超過最(zuì)大時間，也(ye)要一直等(deng)到下降沿(yán)才會發生(shēng)觸發。這意(yì)味着時間(jian)限制點之(zhi)後的觸發(fa)可以良好(hao)地進行 。因(yīn)此，超時觸(chù)發的使用(yong)率比脈寬(kuān)觸發高得(dé)多。由于這(zhè)并不直觀(guān)，所以我們(men)爲用戶提(tí)供了兩種(zhong)選擇，用戶(hù) 可以使用(yong)超時觸發(fa)，也可以使(shi)用脈沖末(mò)端觸發。如(rú)果選擇超(chāo)時選項，則(ze)此時的脈(mo)寬觸發将(jiang)與超時觸(chu)發完全 相(xiàng)同。 有關脈(mo)寬觸發的(de)另一個令(lìng)人費解的(de)地方是它(ta)們并不全(quan)是違反觸(chu)發。雖然毛(máo)刺信号很(hen)明顯是違(wéi)反觸發，但(dàn)長 脈沖也(ye)可能是一(yi)個正常事(shì)件。因此，這(zhe)取決于是(shi)否規定了(le)脈沖寬度(dù)爲違反觸(chu)發的一個(ge)條件。 上升(shēng)時間和下(xià)降時間 違(wei)反觸發的(de)下一種類(lei)型是上升(shēng)時間觸發(fā)和下降時(shi)間觸發。它(tā)們可用于(yu)查找上升(shēng)或下降太(tai)快或太慢(màn)的邊沿。 此(cǐ)類觸發由(yóu)兩個觸發(fa)電平（邏輯(ji)高和邏輯(jí)低）和信号(hao)在這兩個(gè)電平之間(jiān)的最長時(shi)間和最短(duan)時間來定(dìng)義。 上升時(shi)間觸發和(he)下降時間(jiān)觸發的一(yī)個令人困(kun)惑的方面(miàn)是觸發電(dian)壓阈值并(bìng)不依賴于(yu)自動測量(liàng)電壓阈值(zhi)。例如 ，測量(liàng)出信号的(de)上升時間(jiān)并且期望(wang)上升時間(jiān)觸發能夠(gou)在同一時(shi)間值上進(jìn)行觸發本(běn)來是非常(chang)正常的。但(dàn)在許 多情(qíng)況下，測量(liàng)阈值默認(rèn)爲信号電(dian)壓範圍的(de)10% 和 90%。因爲觸(chù)發阈值是(shi)獨立的，所(suǒ)以用戶很(hěn)容易錯誤(wù)地 設置不(bu)同的阈值(zhí)，例如 5% 和 95%。在(zai)這種情況(kuang)下，用戶可(ke)能會感到(dao)很困惑，因(yin)爲測量顯(xian)示的是上(shang)升時間 值(zhi)，但是使用(yong)相同的時(shí)間值卻不(bú)能使示波(bo)器進行觸(chù)發。 建立觸(chu)發與保持(chi)觸發 另一(yi)類違反觸(chù)發是建立(li)觸發和保(bǎo)持觸發。當(dang)然，這要求(qiu)使用數據(jù)信号和時(shí)鍾信号。這(zhe)種觸發還(hai)要求規定(dìng)建 立時間(jiān)、保持時間(jian)或者兩者(zhe)都要規定(ding)。當檢測建(jiàn)立時間和(he)保持時間(jiān)違反觸發(fa)條件時，示(shì)波器将進(jìn)行觸發。 矮(ai)脈沖觸發(fa) 毛刺信号(hào)是一個非(fēi)常窄的脈(mo)沖，而矮脈(mò)沖是一個(gè)非常矮的(de)脈沖。矮脈(mò)沖是由三(sān)個電壓電(dian)平來定義(yì)的。如果 一(yī)個信号通(tōng)過兩個阈(yù)值（同一方(fāng)向），然後又(yòu)再次通過(guo)其中一個(ge)阈值而未(wèi)通過第三(sān)個阈值，那(na)麽将出現(xiàn)矮 脈沖觸(chu)發。例如，如(rú)果三個阈(yu)值爲 1V、2V 和 3V，信(xìn)号從 0V 向 2.3V 前(qián)進，然後返(fǎn)回到 0V，這就(jiù)是一 個矮(ai)脈沖，因爲(wèi)它上升時(shi)通過 1V、2V ，然後(hou)下降時又(yòu)通過 2V. 這個(gè)觸發最令(lìng)人困惑的(de)地方是三(sān)個阈值電(dian)平的定義(yi)。通常，阈值(zhí)電平定義(yi)爲 10%、50% 和 90% 時恰(qià)好合 适，但(dan)它不是直(zhi)觀的，爲什(shi)麽需要三(san)個阈值電(diàn)平，而不是(shi)兩個阈值(zhi)電平呢？ 窗(chuāng)口觸發 窗(chuang)口觸發（Window）是(shì)一種高級(jí)觸發，它使(shǐ)用兩個電(dian)壓阈值和(he)兩個時間(jiān)值。窗口觸(chu)發即是當(dāng)信号進入(ru)或退 出某(mǒu)個電壓範(fàn)圍時進行(hang)觸發。另外(wai)，時間也可(kě)以是一個(gè)範圍，因此(ci)可以指定(ding)信号在某(mǒu)個電壓範(fan)圍之内（或(huò) 之外）的最(zui)短時間和(he)最長時間(jian)作爲觸發(fā)條件。這爲(wei)進行各種(zhǒng)不同的觸(chù)發提供了(le)極大的靈(líng)活性。 序列(lie)觸發 序列(liè)觸發具有(yǒu)在示波器(qì)進行觸發(fa)之前，首先(xiān)查找一個(ge)事件，然後(hou)搜索另一(yī)個事件的(de)能力。例如(rú)，序列觸發(fa) 使用戶可(kě)以查找一(yi)個信号邊(biān)沿，該信号(hào)邊沿後緊(jǐn)随另一個(gè)信号脈沖(chong)。軟件觸發(fa) 示波器中(zhōng)最常見的(de)觸發是硬(yìng)件觸發。在(zài)這種情況(kuàng)下，因爲對(duì)觸發進行(háng)實時處理(lǐ)，所以即使(shǐ)是最罕見(jiàn)的觸發 事(shì)件也可以(yi)被捕獲。然(rán)而，一些事(shì)件非常複(fú)雜，以至于(yú)硬件觸發(fa)無法捕獲(huò)。爲了觸發(fā)這些事件(jian)，需要将軟(ruan) 件觸發與(yǔ)硬件觸發(fā)一起使用(yong)。當進行硬(ying)件觸發時(shi)，軟件觸發(fā)将搜索捕(bǔ)獲到的事(shi)件迹線。如(rú)果找到此(cǐ)迹線， 那麽(me)示波器就(jiù)會進行觸(chu)發。然而，盡(jin)管此類觸(chu)發功能很(hen)強大，但無(wu)法進行實(shi)時觸發。對(dui)于頻繁發(fā)生的事件(jiàn) 來說，這沒(mei)有什麽問(wen)題，但對于(yu)罕見事件(jian)而言，這卻(què)是一個巨(ju)大的缺陷(xiàn)。在這種情(qing)況下，軟件(jian)觸發将可(ke)能 錯失大(dà)多數罕見(jian)事件實例(lì)，而示波器(qì)可能需要(yào)很長時間(jiān)才能觸發(fā)。即使如此(cǐ)，讓示波器(qì)自動查找(zhao)事件還是(shi) 要好得多(duō)，盡管它要(yào)花費幾分(fen)鍾的時間(jian)，但這總比(bǐ)找不到任(rèn)何事件要(yao)強。 觸發策(ce)略 進行觸(chu)發以顯示(shì)波形 迄今(jīn)爲止，這是(shi)最簡單的(de)案例，因爲(wèi)它使用的(de)是自動觸(chu)發。設置此(ci)觸發的最(zui)簡單的方(fang)法是輕松(song)按下示波(bo)器 前面闆(pan)上的“Autoscale”按鈕(niu)。這是顯示(shi)示波器波(bo)形的最快(kuài)速的方法(fǎ)。在許多情(qing)況下，這已(yǐ)足以使用(yòng)戶 了解之(zhi)後出現的(de)情況。 進行(háng)觸發以調(diao)試模拟問(wèn)題 如果簡(jiǎn)單的觸發(fā)不能夠揭(jiē)示問題，下(xia)一種方法(fǎ)是尋找簡(jiǎn)單的模拟(nǐ)問題。這裏(li)嘗試的主(zhǔ)要觸發模(mo)式是毛刺(ci)信 号、矮脈(mo)沖、上升時(shí)間和下降(jiang)時間。這些(xiē)模式可揭(jie)示出大多(duo)數常見的(de)模拟問題(tí)。另外，用戶(hu)還可以使(shǐ)用建 立和(he)保持觸發(fā)，以确保建(jiàn)立和保持(chi)觸發不是(shi)問題的根(gēn)源。 在這種(zhong)情況下，示(shì)波器應使(shǐ)用标準可(kě)重複模式(shi)來運行。（對(dui)于大多數(shu)示波器來(lái)說，這簡稱(cheng)爲“Run”）。 某些模(mo)拟問題（例(li)如非單調(diao)邊沿）隻有(you)使用軟件(jian)觸發才能(neng)夠檢測出(chū)來。在這種(zhong)情況下，請(qing)确保将硬(yìng)件觸發 和(hé)軟件觸發(fa)設置爲相(xiang)同的邊沿(yan)和斜率。這(zhè)是一個很(hen)常見的問(wen)題，它使用(yòng)戶誤以爲(wei)沒有觸發(fā)發生，實際(ji)上是 由于(yu)硬件觸發(fā)設置不正(zheng)确造成的(de)。 如果您注(zhù)意到波形(xing)在示波器(qi)上顯示時(shí)間非常短(duǎn)，您可以使(shǐ)用軟件觸(chù)發中的區(qū)域觸發對(duì)其進行觸(chù)發。區域觸(chu) 發允許我(wǒ)們将一部(bu)分格子線(xiàn)指定爲“必(bì)須交叉”的(de)區域，隻有(yǒu)波形穿過(guò)那個區域(yù)，示波器才(cai)會進行觸(chù)發。 或者，此(cǐ)區域也可(ke)以設置爲(wei)“不得交叉(chā)”，以便過濾(lü)出您不想(xiǎng)看到的波(bo)形。 在這種(zhǒng)情況下，将(jiang)示波器設(she)置爲觸發(fā)模式是非(fei)常明智的(de)，如此一來(lái)，在沒有發(fa)現事件時(shi)，示波器就(jiù)不會進 行(háng)觸發。這也(yě)意味着這(zhè)個特殊問(wen)題并未發(fā)生，并且可(kě)在問題的(de)根源中排(pái)除這個問(wen)題。因此，這(zhè)是一個排(pái)除 問題的(de)過程。 進行(hang)觸發以調(diao)試軟件或(huo) FPGA 問題 在前(qian)兩種情況(kuang)下，示波器(qì)是根據某(mǒu)個特定的(de)模拟問題(tí)進行觸發(fā)。但是，在許(xǔ)多情況（例(li)如軟件或(huo) FPGA 問 題）下，我(wǒ)們的目标(biao)并不是對(dui)問題進行(hang)觸發，而僅(jin)僅是想通(tōng)過對波形(xing)的跟蹤來(lái)嘗試着找(zhao)出邏輯問(wèn)題，而不 是(shì)模拟問題(ti)。 在這種情(qing)況下，将示(shi)波器設置(zhì)爲使用深(shēn)存儲器和(he)單次模式(shi)運行非常(chang)重要。（對于(yú)安捷倫示(shi)波器來說(shuō)，這是 “Single”按鈕(niǔ)，而非“Run”按鈕(niu)）。深存儲器(qì)爲您提供(gong)最大數量(liang)的波形，這(zhè)些波形還(hái)可以爲您(nín)提供捕 獲(huo)問題的最(zui)佳時機。對(duì)于大多數(shu)示波器來(lái)說，無論“Time per Division”旋(xuan)鈕何時改(gai)變，存儲器(qi)深度都 可(ke)進行自動(dòng)設置，此外(wai)，存儲器深(shen)度也可手(shou)動設置。對(dui)于 示波器(qi)來說，此設(she)置在“Acquisition”菜單(dan)中 完成。 觸(chù)發事件應(ying)設置爲在(zài)感興趣區(qu)域的某個(gè)地方發生(shēng)的已知事(shi)件。最常見(jian)的選項是(shì)脈沖、數字(zì)碼型和串(chuàn)行觸發 。脈(mò)沖觸發是(shì)最簡單的(de)觸發，因爲(wei)它隻需指(zhi)定脈沖長(zhǎng)度。碼型觸(chu)發和串行(hang)觸發非常(chang)特殊，因爲(wei)它們支持(chi)用 戶指定(dìng)特定值。例(lì)如，常見串(chuan)行觸發是(shì)對一個特(te)定地址執(zhi)行寫操作(zuo)。一旦找到(dao)感興趣的(de)事件，那麽(me)跟蹤此 迹(jì)線就會找(zhǎo)到問題的(de)根源。對于(yú)串行總線(xian)來說，啓動(dòng)數據的串(chuàn)行解碼功(gong)能非常有(yǒu)用。這樣不(bú)僅可以顯(xian)示模 拟波(bo)形，還可将(jiang)波形轉換(huàn)成數據包(bao)，從而使通(tōng)過數據進(jìn)行跟蹤變(biàn)得非常容(rong)易。 總結 觸(chù)發是一個(ge)非常強大(da)的示波器(qi)特性，但是(shi)通常用戶(hu)必須不能(néng)僅限于了(le)解簡單的(de)邊沿觸發(fa)。其關鍵是(shì)了解用 戶(hù)是否正在(zài)尋找模拟(ni)問題或者(zhě)正在跟蹤(zōng)一個邏輯(ji)問題。示波(bō)器在這兩(liǎng)方面都可(kě)提供出色(sè)的功能，但(dàn)這取決 于(yu)用戶使用(yong)正确的策(cè)略。