超越边沿触发 使用示波器触发进行调试

1、超越边沿触发 使用示波器触发进行调试是电气工程师的基础仪器，但我常常发觉有些工程师不能有效地用法其触发功能。触发常被认为十分复杂，现在存在这样一种趋势，即假如有任何问题，挺直到试验室去求助专家来协助设置触发。本文的目的在于协助工程师了解触发的基本原理以及有效用法触发的策略。什么是触发？任何示波器的存储器都是有限的，因此全部示波器都必需用法触发。触发是示波器应当发觉的用户感爱好的大事。换句话说，它是用户想要在波形中寻觅的东西。触发可以是一个大事（即波形中的问题），但不是全部的触发都是大事。触发实例包括边沿触发、毛刺信号触发和数字码型触发。示波器必需用法触发的缘由在于其存储器的容量有限。例如，ag

2、ilent90000系列示波器具有20亿采样的存储器深度。但是，即便拥有如此大容量的存储器，示波器仍需要一些大事来区别哪20亿个采样需要显示给用户。尽管20亿的采样听起来似乎十分浩大，但这仍不足以确保示波器存储器能够捕捉到感爱好的大事。示波器的存储器可视为一个传送带。无论什么时候举行新的采样，采样都会存储到存储器中。存储器存满时，最旧的采样就会被删除，以便保存最新采样。当触发大事发生时，示波器就会捕捉足够的采样，以将触发大事存储在存储器要求的位置（通常是在中间），然后将这些数据显示给用户。重复采样模式与单次采样模式过去，最频繁的示波器运行模式是重复模式。这意味着一旦示波器触发并将数据显示给用户

3、，它将立刻开头搜寻下一个触发大事。这就是示波器波形更新如此常见的缘由。任何一款示波器要想举行触发并将数据显示给用户，都需要时光来重新预备触发。这个时光也称为“挂起时光”。在挂起时光内，示波器不能捕捉任何波形。因此，挂起时光越短，错失的大事越少。例如，假如有一个毛刺信号恰巧在挂起时光内浮现，那么它将不能在示波器的显示屏上显示。假如这个毛刺信号是一个罕见大事，则用户可能认为波形中没有毛刺信号，而实际上它却是存在的。因此，示波器的挂起时光越短，错失波形中重要大事的几率就越低。表述此概念的另一种办法是“更新速率”，即每秒钟的波形数量。例如，agilent7000系列示波器具有100000波形/秒的更新

4、速率。单次采样模式用于查找单一触发，而不会继续采集更多波形。因此，当用户想要查找某个大事，检查导致该大事的缘由和大事发生后所浮现的问题时，便可用法单次采样模式。这种模式对于分析不重复并且每次操作都会发生变幻的波形尤其重要。自动模式与触发模式假如没有发生触发大事，将会浮现什么状况呢？这一个十分好的问题。在这种状况下，屏幕上的波形将不会更新。这不是我们想要的状况，由于用户可能不知道如何转变触发来获得屏幕上的波形。例如，假如探头滑落，示波器将可能停止触发。不过，假如屏幕不能更新，信号走失将很不显然。为了解决这个问题，示波器拥有一个称为“自动（auto）”触发的模式。在此模式下，假如在一段时光内无法找

5、到触发，示波器将自动触发以更新屏幕。通常，示波器上有一些指示器（例如前面板上的）来指示上一个触发是真切触发还是自动触发。这样，假如用户看到“自动（auto）”指示器，他们就会知道所设置的触发没有发生。例如，假如用户设置的触发为毛刺信号，他们将会知道示波器没有检测出毛刺信号。然而，当您回顾上一段的内容时就会发觉，当自动触发发生时，它就意味着每次触发之后，示波器举行重新预备时具有挂起时光。为了彻低避开这一时光，示波器应改为“触发（triggered）”模式。（这在某些示波器中称为“正常”模式）。在“触发（triggered）”模式中，除非发觉触发大事，否则示波器将不会举行触发。因此，假如用户将触发

6、模式设置为毛刺信号并且示波器向来没有举行触发，那么用户就可以确信毛刺信号没有发生（起码示波器能够检测出）。一般触发模式边沿触发边沿触发是全部触发模式中最一般的一种触发。它的用法如此常见的缘由在于，全部波形都有边沿，只要触发电平设置正确，这种触发模式就能正常工作。同时，这一优势也是其最大的劣势，由于它能对大多数波形十分频繁地举行触发，所以它和自动触发（auto trigger）十分相像。毛刺信号/脉冲宽度/超时触发虽然许多问题只需用法边沿触发便可以轻松找出，但是有时工程师必需用法更复杂的触发。其中，最容易的触发便是脉冲触发。脉冲触发被定义为一段高于（正脉冲）或者低于（负脉冲）某个阈值电平的时光。

7、最频繁的脉冲触发是毛刺触发，它常用于对小于最小宽度的脉冲举行触发。这是一个违背触发的实例，由于示波器无论在何时触发都会指示出一个问题。具有最大时光值的脉宽触发的一个令人困窘的方面是发生触发的时光。在某些状况下，用户可能想要在超过时光值时示波器立刻举行触发。这称为“超时”触发，由于示波器并不需求一个完整的脉冲来举行触发。换句话说，即使不发生其次个跳变，超时触发仍将举行。相反，我们所说的“脉冲”触发惟独等到其次个跳变浮现后才会举行触发。也就是说，对于正脉冲来说，即使超过最大时光，也要向来等到下降沿才会发生触发。这意味着时光限制点之后的触发可以良好地举行。因此，超时触发的用法率比脉宽触发高得多。因为

8、这并不直观，所以我们为用户提供了两种挑选，用户可以用法超时触发，也可以用法脉冲末端触发。假如挑选超时选项，则此时的脉宽触发将与超时触发彻低相同。有关脉宽触发的另一个令人费解的地方是它们并不全是违背触发。虽然毛刺信号很显然是违背触发，但长脉冲也可能是一个正常大事。因此，这取决于是否规定了脉冲宽度为违背触发的一个条件。升高时光和下降时光违背触发的下一种类型是升高时光触发和下降时光触发。它们可用于查找升高或下降太快或太慢的边沿。此类触发由两个触发电平（规律高和规律低）和信号在这两个电平之间的最长时光和最短时光来定义。升高时光触发和下降时光触发的一个令人困窘的方面是触发阈值并不依靠于自动测量电压阈值。

9、例如，测量出信号的升高时光并且期望升高时光触发能够在同一时光值上举行触发原来是十分正常的。但在许多状况下，测量阈值默认为信号电压范围的10% 和 90%。由于触发阈值是自立的，所以用户很简单错误地设置不同的阈值，例如 5% 和 95%。在这种状况下，用户可能会感到很困窘，由于测量显示的是升高时光值，但是用法相同的时光值却不能使示波器举行触发。建立触发与保持触发另一类违背触发是建立触发和保持触发。固然，这要求用法数据信号和时钟信号。这种触发还要求规定建立时光、保持时光或者两者都要规定。当检测建立时光和保持时光违背触发条件时，示波器将举行触发。矮脉冲触发毛刺信号是一个十分窄的脉冲，而矮脉冲是一个十

10、分矮的脉冲。矮脉冲是由三个电压电平来定义的。假如一个信号通过两个阈值（同一方向），然后又再次通过其中一个阈值而未通过第三个阈值，那么将浮现矮脉冲触发。例如，假如三个阈值为 1v、2v 和 3v，信号从 0v 向 2.3v 前进，然后返回到 0v，这就是一个矮脉冲，由于它升高时通过 1v、2v ，然后下降时又通过 2v。这个触发最令人困窘的地方是三个阈值电平的定义。通常，阈值电平定义为 10%、50% 和 90% 时恰好合适，但它不是直观的，为什么需要三个阈值电平，而不是两个阈值电平呢？窗口触发窗口触发（window）是一种高级触发，它用法两个电压阈值和两个时光值。窗口触发即是当信号进入或退出某

11、个电压范围时举行触发。另外，时光也可以是一个范围，因此可以指定信号在某个电压范围之内（或之外）的最短时光和最长时光作为触发条件。这为举行各种不同的触发提供了极大的灵便性。序列触发序列触发具有在示波器举行触发之前，首先查找一个大事，然后搜寻另一个大事的能力。例如，序列触发用法户可以查找一个信号边沿，该信号边沿后紧随另一个信号脉冲。所示的是 agilent 90000 示波器的序列触发实例。 注重，图中所示的即是通道 2 上的脉冲如何紧随通道 1 上的边沿。图1：序列触发。软件触发示波器中最频繁的触发是硬件触发。在这种状况下，由于对触发举行实时处理，所以即使是最罕见的触发大事也可以被捕捉。然而，一

12、些大事十分复杂，以至于硬件触发无法捕捉。为了触发这些大事，需要将软件触发（例如 agilent infiniuum 示波器上的 infiniiscan）与硬件触发一起用法。当举行硬件触发时，软件触发将搜寻捕捉到的大事迹线。假如找到此迹线，那么示波器就会举行触发。然而，尽管此类触发功能很强大，但无法举行实时触发。对于频繁发生的大事来说，这没有什么问题，但对于罕见大事而言，这却是一个巨大的缺陷。在这种状况下，软件触发将可能错失大多数罕见大事实例，而示波器可能需要很长时光才干触发。即使如此，让示波器自动查找大事还是要好得多，尽管它要花费几分钟的时光，但这总比找不到任何大事要强。触发策略举行触发以显示

13、波形迄今为止，这是最容易的案例，由于它用法的是自动触发。设置此触发的最容易的办法是轻松按下示波器前面板上的“autoscale”按钮。这是显示示波器波形的最迅速的办法。在许多状况下，这已足以用法户了解之后浮现的状况。举行触发以调试模拟问题假如容易的触发不能够揭示问题，下一种办法是寻觅容易的模拟问题。这里尝试的主要触发模式是毛刺信号、矮脉冲、升高时光和下降时光。这些模式可揭示出大多数频繁的模拟问题。另外，用户还可以用法建立和保持触发，以确保建立和保持触发不是问题的根源。在这种状况下，示波器应用法标准可重复模式来运行。（对于大多数示波器来说，这简称为“run”）。某些模拟问题（例如非单调边沿）惟独

14、用法软件触发才干够检测出来。在这种状况下，请确保将硬件触发和软件触发设置为相同的边沿和斜率。这是一个很频繁的问题，它用法户误以为没有触发发生，事实上是因为硬件触发设置不正确造成的。假如您注重到波形在示波器上显示时光十分短，您可以用法软件触发中的区域触发对其举行触发。区域触发允许我们将一部分格子线指定为“必需交错”的区域，惟独波形穿过那个区域，示波器才会举行触发。或者，此区域也可以设置为“不得交错”，以便过滤出您不想看到的波形。在这种状况下，将示波器设置为触发模式是十分明智的，如此一来，在没有发觉大事时，示波器就不会举行触发。这也意味着这个特别问题并未发生，并且可在问题的根源中排解这个问题。因此

15、，这是一个排解问题的过程。举行触发以调试软件或 问题在前两种状况下，示波器是按照某个特定的模拟问题举行触发。但是，在许多状况（例如软件或 fpga 问题）下，我们的目标并不是对问题举行触发，而仅仅是想通过对波形的跟踪来尝试着找出规律问题，而不是模拟问题。在这种状况下，将示波器设置为用法深存储器和单次模式运行十分重要。（对于示波器来说，这是“single”按钮，而非“run”按钮）。深存储器为您提供最大数量的波形，这些波形还可以为您提供捕捉问题的最佳时机。对于大多数示波器来说，无论“time per division”旋钮何时转变，存储器深度都可举行自动设置，此外，存储器深度也可手动设置。对于 agilent infiniium 示波器来说，此设置在“acquisition”菜单中完成。触发大事应设置为在感爱好区域的某个地方发生的已知大事。最频繁的选项是脉冲、数字码型和串行触发。脉冲触发是最容易的触发，由于它只需指定脉冲长度。码型触发和串行触发十分特别，由于它们