超清晰解析！示波器觸發(fā)技術(shù)
[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(hào)捕獲和電路故障調(diào)試。示波器的觸發(fā)有兩個(gè)重要作用： 1）捕獲感興趣的信號(hào)波形； 2）確定時(shí)間參考零點(diǎn)，穩(wěn)定顯示波形。 2、觸發(fā)器簡(jiǎn)單工作原理 簡(jiǎn)單的邊
1）捕獲感興趣的信號(hào)波形；
2）確定時(shí)間參考零點(diǎn)，穩(wěn)定顯示波形。
2、觸發(fā)器簡(jiǎn)單工作原理
簡(jiǎn)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(gè)觸發(fā)電平，觸發(fā)信號(hào)與觸發(fā)電平比較，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)穿越觸發(fā)電平后，電壓比較器立即產(chǎn)生一個(gè)快沿觸發(fā)脈沖，去驅(qū)動(dòng)下一級(jí)硬件，這樣即可進(jìn)行邊沿觸發(fā)。
觸發(fā)信號(hào)的來(lái)源可以是信號(hào)自身，亦可以是一個(gè)同步的觸發(fā)信號(hào)（或外觸發(fā)信號(hào)）。示波器的捕獲板內(nèi)部有開(kāi)關(guān)，可以把任何一個(gè)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(duì)于穩(wěn)定顯示Burst類(lèi)型的波形是非常重要的。如下圖所示，如果沒(méi)有Hold Off，示波器第一次觸發(fā)在Burst波形的第一個(gè)脈沖，第二次有可能觸發(fā)在Burst波形的第三個(gè)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(dòng)的波形。示波器采用Hold Off解決這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)示波器第一次觸發(fā)后，必須在經(jīng)過(guò)Hold Off時(shí)間后，才能夠進(jìn)行第二次觸發(fā)，這樣，如果設(shè)置Hold Off時(shí)間大于Burst波形串的時(shí)間，則第二次也會(huì)觸發(fā)到第二個(gè)Burst波形的第一個(gè)脈沖，這樣整個(gè)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(lèi)型，也是示波器默認(rèn)的觸發(fā)類(lèi)型。邊沿觸發(fā)分為上升邊沿觸發(fā)（默認(rèn)類(lèi)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(jiǎn)單看看數(shù)據(jù)信號(hào)的眼圖（并不準(zhǔn)確，尤其邊沿抖動(dòng)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(cè)一個(gè)邊沿，等一定的時(shí)間或一定數(shù)量的事件，再觸發(fā)另一個(gè)邊沿?；谑录氖侵附?jīng)過(guò)多少個(gè)邊沿（邊沿?cái)?shù)量可以設(shè)置）再觸發(fā)；基于時(shí)間的是指經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間（時(shí)間長(zhǎng)度可以設(shè)置）再觸發(fā)。
6、邊沿轉(zhuǎn)換時(shí)間（Edge Transition）觸發(fā)
邊沿轉(zhuǎn)換時(shí)間觸發(fā)指的是觸發(fā)上升邊沿的上升時(shí)間或下降邊沿的下降時(shí)間違規(guī)。設(shè)定一個(gè)邊沿時(shí)間（上升時(shí)間或下降時(shí)間），可以選擇大于這個(gè)時(shí)間觸發(fā)或小于這個(gè)時(shí)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(gè)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(gè)通道組成的碼型，每個(gè)通道按照預(yù)設(shè)的門(mén)限可以判斷信號(hào)是0或1，多個(gè)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(shí)，有多個(gè)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(shí)間觸發(fā)（觸發(fā)點(diǎn)可選為碼型結(jié)束時(shí)或預(yù)設(shè)時(shí)間結(jié)束時(shí)）
d、碼型長(zhǎng)度少于預(yù)設(shè)時(shí)間（預(yù)設(shè)碼型最長(zhǎng)時(shí)間，示波器觸發(fā)少于預(yù)設(shè)時(shí)間的碼型）
e、碼型長(zhǎng)度在預(yù)設(shè)時(shí)間范圍內(nèi)觸發(fā)（預(yù)設(shè)碼型最短時(shí)間長(zhǎng)度或最長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)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(gè)時(shí)鐘通道來(lái)進(jìn)行碼型判斷，可以用時(shí)鐘的上升沿判斷碼型，也可以用時(shí)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(gè)邏輯通道和4個(gè)模擬通道）。比如：觸發(fā)DDR的讀或?qū)憼顟B(tài)，一個(gè)通道接時(shí)鐘（以時(shí)鐘的上升沿判斷碼型），其他通道接命令信號(hào)（如：CS, WE, CAS等），查表知道讀和寫(xiě)對(duì)應(yīng)的碼型，即可穩(wěn)定觸發(fā)讀或?qū)懖ㄐ?。下圖是使用混合信號(hào)示波器捕獲“讀”信號(hào)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(lèi)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(mén)限，以確定什么是矮脈沖（介于2個(gè)門(mén)限中間的脈沖即為矮脈沖）。有兩種類(lèi)型可選：正矮脈沖，負(fù)矮脈沖。
11、建立時(shí)間和保持時(shí)間（Setup and Hold）觸發(fā)
建立時(shí)間和保持時(shí)間觸發(fā)幫助捕獲電路中的建立時(shí)間、保持時(shí)間，或建立保持時(shí)間違規(guī)的信號(hào)波形。
使用建立時(shí)間和保持時(shí)間觸發(fā)，需要一個(gè)時(shí)鐘波形（被用作參考），需要一個(gè)數(shù)據(jù)波形作為觸發(fā)源。
b、保持時(shí)間觸發(fā)：需要定義一個(gè)長(zhǎng)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(shí)鐘邊沿，右邊是預(yù)設(shè)的保持時(shí)間，同時(shí)需要設(shè)置高低門(mén)限。當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)波形進(jìn)入這個(gè)區(qū)域時(shí)，即可判斷數(shù)據(jù)波形違規(guī)，示波器就觸發(fā)這個(gè)信號(hào)。
c、建立時(shí)間和保持時(shí)間觸發(fā)：同時(shí)定義建立時(shí)間違規(guī)區(qū)域和保持時(shí)間違規(guī)區(qū)域，當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)入任何一個(gè)區(qū)域時(shí)，即可判斷數(shù)據(jù)波形違規(guī)，示波器就觸發(fā)這個(gè)信號(hào)。
12、超時(shí)（Timeout）觸發(fā)
超時(shí)觸發(fā)與脈沖寬度觸發(fā)有類(lèi)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(shí)間，示波器則觸發(fā)（High Too Long）；如果是低電壓超時(shí)，則波形保持低電壓低于設(shè)定的電壓值一定的時(shí)間，示波器則觸發(fā)（Low Too Long）；或者是波形保持相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)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(shí)觸發(fā)用于捕獲保持長(zhǎng)時(shí)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(gè)電壓范圍，當(dāng)波形超出這個(gè)電壓范圍，或者進(jìn)入這個(gè)電壓范圍，或者保持在這個(gè)電壓范圍外超過(guò)或不足一段時(shí)間，或者保持在這個(gè)電壓范圍內(nèi)超過(guò)或不足一段時(shí)間，示波器則觸發(fā)。所以這個(gè)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(gè)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(gè)或多個(gè)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(gè)或多個(gè)通道的限定條件，同時(shí)滿足觸發(fā)條件，示波器才能夠進(jìn)行觸發(fā)。
舉一個(gè)條件限定觸發(fā)的例子：觸發(fā)PCI總線的讀或?qū)懶盘?hào)。
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(gè)波形的觸發(fā)，能否進(jìn)行串行信號(hào)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(gè)功能，但是很多都是用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也有用硬件FPGA來(lái)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(wèn)題是可能會(huì)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?gòu)牟ㄐ卫锼阉鞔袇f(xié)議觸發(fā)條件，而示波器是沒(méi)有辦法全時(shí)間實(shí)時(shí)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(chǔ)深度，在存儲(chǔ)深度內(nèi)，搜索觸發(fā)條件可以做到捕獲的時(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是卻做到了所有的硬件所沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)的觸發(fā)功能，對(duì)于觸發(fā)象DDR總線讀寫(xiě)信號(hào)這樣的復(fù)雜信號(hào)具有非常大的幫助。
InfiniiScan包括5種觸發(fā)功能：
1、測(cè)量觸發(fā)：任何測(cè)量參數(shù)（如建立保持時(shí)間參數(shù)），設(shè)置你想觸發(fā)的參數(shù)范圍（如建立時(shí)間范圍），InfiniiScan一旦檢測(cè)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(hào)速率（而用硬件一般受限到6.25Gbps）；支持靈活的時(shí)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(shí)鐘恢復(fù)方式（如: 1級(jí)PLL，2級(jí)PLL等）。
3、邊沿非單調(diào)性觸發(fā)：對(duì)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(gè)功能沒(méi)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(huà)8個(gè)窗口進(jìn)行觸發(fā)，而且8個(gè)窗口可以是“與”或“或”的關(guān)系，每個(gè)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(hào)。
下面介紹一個(gè)典型的例子：InfiniiScan幫助做DDR 1&2&3總線讀寫(xiě)信號(hào)分離。
DDR 1&2&3總線的DQS（源同步時(shí)鐘）和DQ(源同步數(shù)據(jù)）信號(hào)負(fù)責(zé)雙向傳輸“讀”和“寫(xiě)”數(shù)據(jù)。DQS和DQ都是三態(tài)信號(hào)，當(dāng)“寫(xiě)”操作時(shí)，DQS的上升和下降邊沿處于DQ的中間位置；當(dāng)“讀”操作時(shí)，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(shí)，屏幕上是雜亂的一團(tuán)，沒(méi)法進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量。但是因?yàn)镈QS的“寫(xiě)”操作波形和“讀”操作波形是不同的，這樣可以采用畫(huà)圖的方式進(jìn)行觸發(fā)。首先畫(huà)一個(gè)不準(zhǔn)交叉的圖形，以隔離“三態(tài)”波形，然后畫(huà)必須交叉圖形，以觸發(fā)“讀”或“寫(xiě)”波形。當(dāng)DQS只觸發(fā)“讀”或“寫(xiě)”波形時(shí)，因?yàn)槭静ㄆ魍ǖ罆r(shí)同步的，所以捕獲的DQ波形也是“讀”或“寫(xiě)”波形。從而可以單獨(dú)獲得“讀”或“寫(xiě)”的眼圖，然后再進(jìn)行“讀”或“寫(xiě)”波形的參數(shù)測(cè)量。
18、多級(jí)觸發(fā)
現(xiàn)代的高端示波器也支持多級(jí)觸發(fā)，硬件可以支持到二級(jí)，加上InfiniiScan觸發(fā)，可以支持到三級(jí)。多級(jí)觸發(fā)的含義是設(shè)置一個(gè)觸發(fā)條件（這個(gè)觸發(fā)條件可以是：邊沿、毛刺、矮電平、窗口、視頻等），等待這個(gè)觸發(fā)條件滿足后，再觸發(fā)另一個(gè)設(shè)置的條件（這個(gè)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(lèi)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(jí)觸發(fā)對(duì)我們捕獲特別異常的波形比較有用，比如：捕獲一個(gè)毛刺出現(xiàn)后的第1000個(gè)脈沖；在被測(cè)件重新設(shè)置后用示波器捕獲第1000個(gè)毛刺波形。
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