超越邊沿觸發(fā)：如何使用示波器觸發(fā)進行調(diào)試

簡介

　　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)常被認為非常復(fù)雜，現(xiàn)在存在這樣一種趨勢，即如果有任何問題，直接到實驗室去求助專家來幫助設(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，它是用戶想要在波形中尋找的東西。觸發(fā)可以是一個事件（即波形中的問題），但不是所有的觸發(fā)都是事件。觸發(fā)實例包括邊沿觸發(fā)、毛刺信號觸發(fā)和數(shù)字碼型觸發(fā)。

　　示波器必須使用觸發(fā)的原因在于其存儲器的容量有限。例如，Agilent 90000 系列示波器具有 20 億采樣的存儲器深度。但是，即便擁有如此大容量的存儲器，示波器仍需要一些事件來區(qū)分哪 20 億個采樣需要顯示給用戶。盡管 20 億的采樣聽起來似乎非常龐大，但這仍不足以確保示波器存儲器能夠捕獲到感興趣的事件。

　　示波器的存儲器可視為一個傳送帶。無論什么時候進行新的采樣，采樣都會存儲到存儲器中。存儲器存滿時，最舊的采樣就會被刪除，以便保存最新采樣。當(dāng)觸發(fā)事件發(fā)生時，示波器就會捕獲足夠的采樣，以將觸發(fā)事件存儲在存儲器要求的位置（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

　　過去，最常見的示波器運行模式是重復(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，它將立即開始搜索下一個觸發(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行觸發(fā)并將數(shù)據(jù)顯示給用戶，都需要時間來重新準備觸發(fā)。這個時間也稱為“掛起時間”。在掛起時間內(nèi)，示波器不能捕獲任何波形。因此，掛起時間越短，錯失的事件越少。例如，如果有一個毛刺信號恰巧在掛起時間內(nèi)出現(xiàn)，那么它將不能在示波器的顯示屏上顯示。如果這個毛刺信號是一個罕見事件，則用戶可能認為波形中沒有毛刺信號，而事實上它卻是存在的。因此，示波器的掛起時間越短，錯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，Agilent 7000 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)，而不會繼續(xù)采集更多波形。因此，當(dāng)用戶想要查找某個事件，檢查導(dǎo)致該事件的原因和事件發(fā)生后所出現(xiàn)的問題時，便可使用單次采樣模式。這種模式對于分析不重復(fù)并且每次操作都會發(fā)生變化的波形尤其重要。

自動模式與觸發(fā)模式

　　如果沒有發(fā)生觸發(fā)事件，將會出現(xiàn)什么情況呢？這一個非常好的問題。在這種情況下，屏幕上的波形將不會更新。這不是我們想要的情況，因為用戶可能不知道如何改變觸發(fā)來獲得屏幕上的波形。例如，如果探頭滑落，示波器將可能停止觸發(fā)。不過，如果屏幕不能更新，信號丟失將很不明顯。

　　為了解決這個問題，示波器擁有一個稱為“自動（Auto）”觸發(fā)的模式。在此模式下，如果在一段時間內(nèi)無法找到觸發(fā)，示波器將自動觸發(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）來指示上一個觸發(fā)是真實觸發(fā)還是自動觸發(fā)。這樣，如果用戶看到“自動（Auto）”指示器，他們就會知道所設(shè)置的觸發(fā)沒有發(fā)生。例如，如果用戶設(shè)置的觸發(fā)為毛刺信號，他們將會知道示波器沒有檢測出毛刺信號。

　　然而，當(dāng)您回顧上一段的內(nèi)容時就會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)自動觸發(fā)發(fā)生時，它就意味著每次觸發(fā)之后，示波器進行重新準備時具有掛起時間。為了完全避免這一時間，示波器應(yīng)改為“觸發(fā)（triggered）”模式。（這在某些示波器中稱為“正?！蹦Ｊ剑?。在“觸發(fā)（triggered）”模式中，除非發(fā)現(xiàn)觸發(fā)事件，否則示波器將不會進行觸發(fā)。因此，如果用戶將觸發(fā)模式設(shè)置為毛刺信號并且示波器一直沒有進行觸發(fā)，那么用戶就可以確信毛刺信號沒有發(fā)生（至少示波器能夠檢測出）。

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，這一優(yōu)勢也是其最大的劣勢，因為它能對大多數(shù)波形非常頻繁地進行觸發(fā)，所以它和自動觸發(fā)（Auto Trigger）非常相似。

毛刺信號/脈沖寬度/超時觸發(fā)

　　雖然許多問題只需使用邊沿觸發(fā)便可以輕松找出，但是有時工程師必須使用更復(fù)雜的觸發(fā)。其中，最簡單的觸發(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（負脈沖）某個閾值電平的時間。最常見的脈沖觸發(fā)是毛刺觸發(fā)，它常用于對小于最小寬度的脈沖進行觸發(fā)。這是一個違反觸發(fā)的實例，因為示波器無論在何時觸發(fā)都會指示出一個問題。

　　具有最大時間值的脈寬觸發(fā)的一個令人困惑的方面是發(fā)生觸發(fā)的時間。在某些情況下，用戶可能想要在超過時間值時示波器立即進行觸發(fā)。這稱為“超時”觸發(fā)，因為示波器并不需求一個完整的脈沖來進行觸發(fā)。換句話說，即使不發(fā)生第二個跳變，超時觸發(fā)仍將進行。