怎樣使用示波器觸發(fā)進(jìn)行調(diào)試

• 什么是示波器的觸發(fā)
• 普通觸發(fā)模式
• 示波器觸發(fā)策略

應(yīng)用方法：

• 邊沿觸發(fā)
• 矮脈沖觸發(fā)
• 序列觸發(fā)

示波器是電氣工程師的基礎(chǔ)儀器，但我經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有些工程師不能有效地使用其觸發(fā)功能。觸發(fā)常被認(rèn)為非常復(fù)雜，現(xiàn)在存在這樣一種趨勢(shì)，即如果有任何問(wèn)題，直接到實(shí)驗(yàn)室去求助專(zhuān)家來(lái)幫助設(shè)置觸發(fā)。本文的目的在于幫助工程師了解觸發(fā)的基本原理以及有效使用觸發(fā)的策略。

什么是觸發(fā)？

任何示波器的存儲(chǔ)器都是有限的，因此所有示波器都必須使用觸發(fā)。觸發(fā)是示波器應(yīng)該發(fā)現(xiàn)的用戶感興趣的事件。換句話說(shuō)，它是用戶想要在波形中尋找的東西。觸發(fā)可以是一個(gè)事件（即波形中的問(wèn)題），但不是所有的觸發(fā)都是事件。觸發(fā)實(shí)例包括邊沿觸發(fā)、毛刺信號(hào)觸發(fā)和數(shù)字碼型觸發(fā)。
　　
示波器必須使用觸發(fā)的原因在于其存儲(chǔ)器的容量有限。例如，Agilent90000系列示波器具有20億采樣的存儲(chǔ)器深度。但是，即便擁有如此大容量的存儲(chǔ)器，示波器仍需要一些事件來(lái)區(qū)分哪20億個(gè)采樣需要顯示給用戶。盡管20億的采樣聽(tīng)起來(lái)似乎非常龐大，但這仍不足以確保示波器存儲(chǔ)器能夠捕獲到感興趣的事件。
　　
示波器的存儲(chǔ)器可視為一個(gè)傳送帶。無(wú)論什么時(shí)候進(jìn)行新的采樣，采樣都會(huì)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器存滿時(shí)，最舊的采樣就會(huì)被刪除，以便保存最新采樣。當(dāng)觸發(fā)事件發(fā)生時(shí)，示波器就會(huì)捕獲足夠的采樣，以將觸發(fā)事件存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器要求的位置（通常是在中間），然后將這些數(shù)據(jù)顯示給用戶。

重復(fù)采樣模式與單次采樣模式
　　
過(guò)去，最常見(jiàn)的示波器運(yùn)行模式是重復(fù)模式。這意味著一旦示波器觸發(fā)并將數(shù)據(jù)顯示給用戶，它將立即開(kāi)始搜索下一個(gè)觸發(fā)事件。這就是示波器波形更新如此頻繁的原因。
　　
任何一款示波器要想進(jìn)行觸發(fā)并將數(shù)據(jù)顯示給用戶，都需要時(shí)間來(lái)重新準(zhǔn)備觸發(fā)。這個(gè)時(shí)間也稱(chēng)為“掛起時(shí)間”。在掛起時(shí)間內(nèi)，示波器不能捕獲任何波形。因此，掛起時(shí)間越短，錯(cuò)失的事件越少。例如，如果有一個(gè)毛刺信號(hào)恰巧在掛起時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，那么它將不能在示波器的顯示屏上顯示。

如果這個(gè)毛刺信號(hào)是一個(gè)罕見(jiàn)事件，則用戶可能認(rèn)為波形中沒(méi)有毛刺信號(hào)，而事實(shí)上它卻是存在的。因此，示波器的掛起時(shí)間越短，錯(cuò)失波形中重要事件的幾率就越低。
　
表述此概念的另一種方法是“更新速率”，即每秒鐘的波形數(shù)量。例如，Agilent7000系列示波器具有100000波形/秒的更新速率。
　　
單次采樣模式用于查找單一觸發(fā)，而不會(huì)繼續(xù)采集更多波形。因此，當(dāng)用戶想要查找某個(gè)事件，檢查導(dǎo)致該事件的原因和事件發(fā)生后所出現(xiàn)的問(wèn)題時(shí)，便可使用單次采樣模式。這種模式對(duì)于分析不重復(fù)并且每次操作都會(huì)發(fā)生變化的波形尤其重要。

自動(dòng)模式與觸發(fā)模式
　　
如果沒(méi)有發(fā)生觸發(fā)事件，將會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？這一個(gè)非常好的問(wèn)題。在這種情況下，屏幕上的波形將不會(huì)更新。這不是我們想要的情況，因?yàn)橛脩艨赡懿恢廊绾胃淖冇|發(fā)來(lái)獲得屏幕上的波形。例如，如果探頭滑落，示波器將可能停止觸發(fā)。不過(guò)，如果屏幕不能更新，信號(hào)丟失將很不明顯。
　　
為了解決這個(gè)問(wèn)題，示波器擁有一個(gè)稱(chēng)為“自動(dòng)（Auto）”觸發(fā)的模式。在此模式下，如果在一段時(shí)間內(nèi)無(wú)法找到觸發(fā)，示波器將自動(dòng)觸發(fā)以更新屏幕。通常，示波器上有一些指示器（例如前面板上的LED）來(lái)指示上一個(gè)觸發(fā)是真實(shí)觸發(fā)還是自動(dòng)觸發(fā)。這樣，如果用戶看到“自動(dòng)（Auto）”指示器，他們就會(huì)知道所設(shè)置的觸發(fā)沒(méi)有發(fā)生。例如，如果用戶設(shè)置的觸發(fā)為毛刺信號(hào)，他們將會(huì)知道示波器沒(méi)有檢測(cè)出毛刺信號(hào)。
　　
然而，當(dāng)您回顧上一段的內(nèi)容時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)自動(dòng)觸發(fā)發(fā)生時(shí)，它就意味著每次觸發(fā)之后，示波器進(jìn)行重新準(zhǔn)備時(shí)具有掛起時(shí)間。為了完全避免這一時(shí)間，示波器應(yīng)改為“觸發(fā)（triggered）”模式。（這在某些示波器中稱(chēng)為“正常”模式）。在“觸發(fā)（triggered）”模式中，除非發(fā)現(xiàn)觸發(fā)事件，否則示波器將不會(huì)進(jìn)行觸發(fā)。因此，如果用戶將觸發(fā)模式設(shè)置為毛刺信號(hào)并且示波器一直沒(méi)有進(jìn)行觸發(fā)，那么用戶就可以確信毛刺信號(hào)沒(méi)有發(fā)生（至少示波器能夠檢測(cè)出）。

普通觸發(fā)模式

邊沿觸發(fā)
　　
邊沿觸發(fā)是所有觸發(fā)模式中最普通的一種觸發(fā)。它的使用如此頻繁的原因在于，所有波形都有邊沿，只要觸發(fā)電平設(shè)置正確，這種觸發(fā)模式就能正常工作。同時(shí)，這一優(yōu)勢(shì)也是其最大的劣勢(shì)，因?yàn)樗軐?duì)大多數(shù)波形非常頻繁地進(jìn)行觸發(fā)，所以它和自動(dòng)觸發(fā)（AutoTrigger）非常相似。

毛刺信號(hào)/脈沖寬度/超時(shí)觸發(fā)
　　
雖然許多問(wèn)題只需使用邊沿觸發(fā)便可以輕松找出，但是有時(shí)工程師必須使用更復(fù)雜的觸發(fā)。其中，最簡(jiǎn)單的觸發(fā)便是脈沖觸發(fā)。脈沖觸發(fā)被定義為一段高于（正脈沖）或者低于（負(fù)脈沖）某個(gè)閾值電平的時(shí)間。最常見(jiàn)的脈沖觸發(fā)是毛刺觸發(fā)，它常用于對(duì)小于最小寬度的脈沖進(jìn)行觸發(fā)。這是一個(gè)違反觸發(fā)的實(shí)例，因?yàn)槭静ㄆ鳠o(wú)論在何時(shí)觸發(fā)都會(huì)指示出一個(gè)問(wèn)題。
　　
具有最大時(shí)間值的脈寬觸發(fā)的一個(gè)令人困惑的方面是發(fā)生觸發(fā)的時(shí)間。在某些情況下，用戶可能想要在超過(guò)時(shí)間值時(shí)示波器立即進(jìn)行觸發(fā)。這稱(chēng)為“超時(shí)”觸發(fā)，因?yàn)槭静ㄆ鞑⒉恍枨笠粋€(gè)完整的脈沖來(lái)進(jìn)行觸發(fā)。換句話說(shuō)，即使不發(fā)生第二個(gè)跳變，超時(shí)觸發(fā)仍將進(jìn)行。

相反，我們所說(shuō)的“脈沖”觸發(fā)只有等到第二個(gè)跳變出現(xiàn)后才會(huì)進(jìn)行觸發(fā)。也就是說(shuō)，對(duì)于正脈沖來(lái)說(shuō)，即使超過(guò)最大時(shí)間，也要一直等到下降沿才會(huì)發(fā)生觸發(fā)。這意味著時(shí)間限制點(diǎn)之后的觸發(fā)可以良好地進(jìn)行。因此，超時(shí)觸發(fā)的使用率比脈寬觸發(fā)高得多。由于這并不直觀，所以我們?yōu)橛脩籼峁┝藘煞N選擇，用戶可以使用超時(shí)觸發(fā)，也可以使用脈沖末端觸發(fā)。如果選擇超時(shí)選項(xiàng)，則此時(shí)的脈寬觸發(fā)將與超時(shí)觸發(fā)完全相同。
　　
有關(guān)脈寬觸發(fā)的另一個(gè)令人費(fèi)解的地方是它們并不全是違反觸發(fā)。雖然毛刺信號(hào)很明顯是違反觸發(fā)，但長(zhǎng)脈沖也可能是一個(gè)正常事件。因此，這取決于是否規(guī)定了脈沖寬度為違反觸發(fā)的一個(gè)條件。

上升時(shí)間和下降時(shí)間
　　
違反觸發(fā)的下一種類(lèi)型是上升時(shí)間觸發(fā)和下降時(shí)間觸發(fā)。它們可用于查找上升或下降太快或太慢的邊沿。此類(lèi)觸發(fā)由兩個(gè)觸發(fā)電平（邏輯高和邏輯低）和信號(hào)在這兩個(gè)電平之間的最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間來(lái)定義。
　　
上升時(shí)間觸發(fā)和下降時(shí)間觸發(fā)的一個(gè)令人困惑的方面是觸發(fā)電壓閾值并不依賴(lài)于自動(dòng)測(cè)量電壓閾值。例如，測(cè)量出信號(hào)的上升時(shí)間并且期望上升時(shí)間觸發(fā)能夠在同一時(shí)間值上進(jìn)行觸發(fā)本來(lái)是非常正常的。但在許多情況下，測(cè)量閾值默認(rèn)為信號(hào)電壓范圍的10%和90%。因?yàn)橛|發(fā)閾值是獨(dú)立的，所以用戶很容易錯(cuò)誤地設(shè)置不同的閾值，例如5%和95%。在這種情況下，用戶可能會(huì)感到很困惑，因?yàn)闇y(cè)量顯示的是上升時(shí)間值，但是使用相同的時(shí)間值卻不能使示波器進(jìn)行觸發(fā)。

建立觸發(fā)與保持觸發(fā)
　　
另一類(lèi)違反觸發(fā)是建立觸發(fā)和保持觸發(fā)。當(dāng)然，這要求使用數(shù)據(jù)信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)。這種觸發(fā)還要求規(guī)定建立時(shí)間、保持時(shí)間或者兩者都要規(guī)定。當(dāng)檢測(cè)建立時(shí)間和保持時(shí)間違反觸發(fā)條件時(shí)，示波器將進(jìn)行觸發(fā)。

矮脈沖觸發(fā)
　　
毛刺信號(hào)是一個(gè)非常窄的脈沖，而矮脈沖是一個(gè)非常矮的脈沖。矮脈沖是由三個(gè)電壓電平來(lái)定義的。如果一個(gè)信號(hào)通過(guò)兩個(gè)閾值（同一方向），然后又再次通過(guò)其中一個(gè)閾值而未通過(guò)第三個(gè)閾值，那么將出現(xiàn)矮脈沖觸發(fā)。例如，如果三個(gè)閾值為1V、2V和3V，信號(hào)從0V向2.3V前進(jìn)，然后返回到0V，這就是一個(gè)矮脈沖，因?yàn)樗仙龝r(shí)通過(guò)1V、2V，然后下降時(shí)又通過(guò)2V。
　　
這個(gè)觸發(fā)最令人困惑的地方是三個(gè)閾值電平的定義。通常，閾值電平定義為10%、50%和90%時(shí)恰好合適，但它不是直觀的，為什么需要三個(gè)閾值電平，而不是兩個(gè)閾值電平呢？
窗口觸發(fā)
　　
窗口觸發(fā)（Window）是一種高級(jí)觸發(fā)，它使用兩個(gè)電壓閾值和兩個(gè)時(shí)間值。窗口觸發(fā)即是當(dāng)信號(hào)進(jìn)入或退出某個(gè)電壓范圍時(shí)進(jìn)行觸發(fā)。另外，時(shí)間也可以是一個(gè)范圍，因此可以指定信號(hào)在某個(gè)電壓范圍之內(nèi)（或之外）的最短時(shí)間和最長(zhǎng)時(shí)間作為觸發(fā)條件。這為進(jìn)行各種不同的觸發(fā)提供了極大的靈活性。

序列觸發(fā)
　　
序列觸發(fā)具有在示波器進(jìn)行觸發(fā)之前，首先查找一個(gè)事件，然后搜索另一個(gè)事件的能力。例如，序列觸發(fā)使用戶可以查找一個(gè)信號(hào)邊沿，該信號(hào)邊沿后緊隨另一個(gè)信號(hào)脈沖。