觸發(實際就是隔離出感興趣的信號)是使用示波器過程中出現頻率高的幾個詞之一,但對于一部分不是經常使用示波器的工程師來說,他們對觸發還沒有深刻的了解。在使用示波器觀察信號的時候基本上都是使用默認的Auto觸發模式以及上升沿觸發,沒有針對所需要觀察的信號選擇更合適的觸發設置,在捕捉一些不規律的波形的時候可能會得到一些錯誤的信息。本文主要介紹觸發基本原理、觸發模式以及邊沿觸發和欠幅觸發兩種觸發方式,幫助工程師對觸發形成一些基本的理解。
1、示波器觸發電路原理
信號從外部進入示波器時會分為兩路。如下圖所示,一路信號進入ADC采樣量化,然后不斷存儲到緩存器;另外一路信號進入觸發器,當這個信號滿足觸發條件的時候,觸發電路會控制示波器繼續采樣一段時間后停止。在內存中有一部分數據是包括觸發點前后一段時間的數據,這個區別于傳統的模擬示波器先觸發再采樣的原理。觸發電路將會控制示波器停止采集和顯示。
圖1 示波器觸發原理
2、觸發模式
示波器的觸發模式分為下列三種。
Auto(自動觸發):在此模式下,示波器將按照特定的時間間隔強制觸發,不管信號有沒有滿足觸發條件。
Normal(正常觸發):只有在滿足觸發條件的時候示波器才進行觸發。在觸發一個信號之后示波器繼續等待下一個滿足觸發條件的信號。
Single(單次觸發):當信號滿足觸發條件時,示波器把捕獲到的波形顯示之后停止采集。
下文使用SDS1204X-E示波器、SDG2122X信號源來模擬不同情況下幾種常用的觸發模式和觸發方式的應用。
3、邊沿觸發
SDS1204X-E有多種觸發方式,一般有邊沿觸發、斜率觸發、脈寬觸發、視頻觸發、窗口觸發、間隔出發、超時觸發、欠幅觸發、碼型觸發、總線觸發。
邊沿觸發:示波器常用的觸發方式,也是示波器默認的觸發方式。示波器會把輸入信號與事先設置的觸發電平比較,當輸入信號幅度變化從低幅度越過觸發電平時(此時是上升沿觸發,反之則是下降沿觸發),示波器就會觸發輸入信號,并在顯示屏顯示。
下圖就是在Auto模式下使用邊沿觸發(上升沿)觸發電平設置正確和錯誤的對比,在圖2中,觸發電平高于信號,示波器并沒有接收到觸發電路的控制信號,但是在Auto模式下信號被強制觸發顯示,就能在示波器屏幕中看到信號一直在亂刷的情況。在圖3中我們明顯可以看到信號被正確采集的情況,這是一個帶有毛刺的頻率為1MHz的方波信號。
圖2 信號幅度沒有達到觸發電平
圖3 毛刺被成功觸發
在我們測試一些復雜信號的時候,為了得到穩定觸發的信號,除了需要注意觸發模式和觸發方式之外,還需要注意噪聲抑制和觸發釋抑。
噪聲抑制:噪聲抑制功能打開后,可以降低噪聲誤觸發的可能性。
觸發釋抑:在觸發多邊沿信號時還需要注意觸發釋抑。觸發釋抑指一次觸發之后到下一次重新啟用觸發電路示波器等待的時間,可以穩定觸發重復信號。即該信號在有多個邊沿,這些邊沿滿足了觸發條件時也會被觸發導致屏幕不斷出現已經滿足了觸發條件的信號造成觸發顯示不穩定。如下圖4所示,可以看到顯示并不穩定。
圖4 觸發釋抑關閉
針對這種情況我們可以打開觸發釋抑,根據脈沖串的間距,我們需要把釋抑時間設置在3ms~10ms之間。圖5設置觸發釋抑時間為3.01ms,示波器在觸發一個脈沖之后的3.01ms之內觸發電路停止,之后再次啟用準備觸發,此時該信號已經穩定觸發。
圖5 觸發釋抑時間設置為3.01ms,穩定觸發
4、欠幅觸發
欠幅觸發:用于觸發跨過了一個觸發電平但沒有跨過另一個觸發電平的脈沖,具體如圖6所示:
圖6 欠幅觸發
邊沿觸發不是的觸發方式,有時候需要查找異常信號的時候,我們使用默認的邊沿觸發并不能準確地找到這個異常信號。例如要查找一個在一串脈沖中偶爾有一個幅度比較低的信號,這個時候我們應該根據信號的特性選擇欠幅觸發。如果還是選擇默認的邊沿觸發我們可以在示波器上看到圖7的圖像。我們可以偶爾看到有一個矮脈沖出現。
圖7 繼續使用默認的邊沿觸發
我們根據具體情況使用欠幅觸發,觸發的脈沖寬度設置為>=2ns。我們可以看到實際的信號情況如圖8所示,再配合Single單次觸發得到一個穩定的波形。
圖8 選擇欠幅觸發配合Single單次觸發
除此之外SDS1004X-E系列示波器還有斜率觸發、總線觸發等多種觸發方式,當切換觸發方式的時候屏幕會顯示對應觸發方式的說明,工程師們可以根據自己所要觀察的信號靈活切換觸發方式,穩定觸發信號方便觀察。
該文章來源于“鼎陽硬件設計與測試智庫”。