我用過(guò)的第一臺(tái)專業(yè)示波器是一臺(tái)舊式的同步掃描儀。要在舊示波器上獲得穩(wěn)定顯示是一門藝術(shù)。現(xiàn)在我喜歡所有的觸發(fā)工具，甚至包括最基本示波器的觸發(fā)工具。

示波器觸發(fā)系統(tǒng)將示波器的時(shí)基與輸入信號(hào)同步，產(chǎn)生穩(wěn)定的顯示。在模擬示波器中，觸發(fā)系統(tǒng)啟動(dòng)掃描發(fā)生器，以便水平掃描與垂直信號(hào)同步。數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）用不同的方法產(chǎn)生相同效果。在DSO中，數(shù)字轉(zhuǎn)換器連續(xù)工作，觸發(fā)事件對(duì)采集存儲(chǔ)器中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，鎖定信號(hào)數(shù)據(jù)以進(jìn)行顯示、測(cè)量和進(jìn)一步處理。

今天的DSO包括相對(duì)簡(jiǎn)單的邊沿觸發(fā)、復(fù)雜一些的“智能”觸發(fā)以及更復(fù)雜的“增強(qiáng)”觸發(fā)。我們來(lái)看看這些不同的觸發(fā)實(shí)現(xiàn)。

邊沿觸發(fā)

邊沿觸發(fā)是最常用的觸發(fā)方法。邊緣觸發(fā)的原理是，在用戶指定斜率（正、負(fù)或任一）下、當(dāng)觸發(fā)源跡線超過(guò)觸發(fā)閾值電平時(shí)，示波器觸發(fā)。在示波器觸發(fā)之前，要求信號(hào)通過(guò)遲滯間隔轉(zhuǎn)換，觸發(fā)遲滯可提供抗噪能力。大多數(shù)示波器使用0.3至0.5垂直分度的遲滯電平。

觸發(fā)源包括輸入通道、外部觸發(fā)輸入、線路電源以及某些情況下的內(nèi)置快速邊沿信號(hào)。每個(gè)觸發(fā)源的斜率、極性和觸發(fā)閾值都可以獨(dú)立于其它觸發(fā)源進(jìn)行設(shè)置。圖1所示為典型中檔示波器的邊沿觸發(fā)設(shè)置。

圖1：邊沿觸發(fā)設(shè)置的元素包括觸發(fā)源、電平、斜率和耦合。

除了設(shè)置觸發(fā)源、觸發(fā)電平和斜率，還有耦合選項(xiàng)：交流或直流耦合以及低頻或高頻抑制。頻率選擇性耦合路徑用于衰減無(wú)關(guān)信號(hào)。低頻抑制在觸發(fā)信號(hào)路徑中插入了50kHz高通濾波器，高頻抑制則使用50kHz低通濾波器。這些頻率選擇性耦合模式適合開(kāi)關(guān)電源故障診斷等應(yīng)用。高頻抑制使其更容易觸發(fā)市電相關(guān)的信號(hào)，低頻抑制則簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器信號(hào)的觸發(fā)。

一些示波器有一個(gè)“查找電平（Find Level）”按鈕。按下該按鈕，示波器將自動(dòng)查找當(dāng)前觸發(fā)源的觸發(fā)電平。另一個(gè)方便之處是用一個(gè)觸發(fā)圖標(biāo)（圖1右側(cè)）匯總了觸發(fā)設(shè)置。

觸發(fā)隔離

觸發(fā)隔離是在每次采集包含多個(gè)觸發(fā)事件時(shí)使用的觸發(fā)功能。它讓示波器忽略額外的觸發(fā)事件，使顯示穩(wěn)定，就像每次采集只有一個(gè)觸發(fā)事件一樣。觸發(fā)隔離可以基于時(shí)間或觸發(fā)事件。圖2顯示了一個(gè)基于時(shí)間的觸發(fā)隔離的例子。正在采集的波形是持續(xù)時(shí)間為7μs的8個(gè)突發(fā)脈沖串。

有八種可能的觸發(fā)事件。觸發(fā)事件是正常情況下會(huì)導(dǎo)致示波器觸發(fā)的信號(hào)條件。可以將觸發(fā)隔離想像成一個(gè)命令，其作用是忽略指定時(shí)間或事件數(shù)的條件下會(huì)發(fā)生的觸發(fā)。

圖2：基于時(shí)間的隔離觸發(fā)可在脈沖突發(fā)波形上（從第一個(gè)到最后一個(gè)正向沿的持續(xù)時(shí)間為7μs）獲得穩(wěn)定的觸發(fā)。

在圖2中，隔離被設(shè)置為忽略突發(fā)脈沖持續(xù)時(shí)間為7μs時(shí)的觸發(fā)。當(dāng)示波器觸發(fā)功能被啟動(dòng)后，任何的觸發(fā)之后都會(huì)有7μs的時(shí)間間隔。因?yàn)橥话l(fā)脈沖的持續(xù)時(shí)間是7μs，所以下一次觸發(fā)將在下一個(gè)突發(fā)的開(kāi)始。

基于事件的隔離有異曲同工的效果。在這個(gè)例子中，隔離是由八個(gè)觸發(fā)事件實(shí)現(xiàn)的。這是突發(fā)脈沖的整個(gè)持續(xù)時(shí)間。同樣，采集將與每個(gè)突發(fā)脈沖同步。請(qǐng)注意，隔離并不保證觸發(fā)發(fā)生在突發(fā)脈沖的某一特定點(diǎn)上，只是與突發(fā)脈沖同步。同步將保持到信號(hào)中斷，當(dāng)連接恢復(fù)后，將重新同步，但可能是在不同的點(diǎn)上。

“啟動(dòng)隔離計(jì)數(shù)器”確定了每次采集開(kāi)始時(shí)，隔離計(jì)數(shù)器是被清零（選擇“采集開(kāi)始”），還是持續(xù)累計(jì)（選擇“上次觸發(fā)時(shí)間”）。請(qǐng)記住，觸發(fā)輸入始終處于活動(dòng)狀態(tài)。如果觸發(fā)脈沖到達(dá)，即使不在采集過(guò)程中，也可能會(huì)在隔離條件下進(jìn)行計(jì)數(shù)，除非隔離計(jì)數(shù)器在采集開(kāi)始時(shí)被重啟。同樣，如果正與之同步的進(jìn)程是連續(xù)的，則可以選擇從上次觸發(fā)時(shí)間開(kāi)始計(jì)數(shù)來(lái)計(jì)數(shù)所有觸發(fā)事件。

觸發(fā)隔離是一個(gè)有用的工具，但使用它確實(shí)需要一些經(jīng)驗(yàn)。查看示波器手冊(cè)以及制造商提供的任何應(yīng)用筆記或教程可能會(huì)有幫助。

智能觸發(fā)

中檔示波器通常包含一組功能強(qiáng)大的智能觸發(fā)系統(tǒng)，這些觸發(fā)系統(tǒng)基于觸發(fā)信號(hào)的時(shí)序和幅值參數(shù)。智能觸發(fā)器可能包括：毛刺、寬度、窗口、間隔（周期）、漏碼、邏輯模式、欠幅、TV和壓擺率。

下面我們以寬度觸發(fā)作為智能觸發(fā)的一個(gè)例子。寬度觸發(fā)對(duì)信號(hào)寬度敏感，通常應(yīng)用于矩形脈沖。“脈沖寬于”、 “脈沖窄于”、 “范圍內(nèi)”和“范圍外”等觸發(fā)條件的規(guī)定，使其成為用于觸發(fā)復(fù)雜信號(hào)的強(qiáng)大工具。

圖3顯示的波形是用來(lái)演示如何使用寬度觸發(fā)功能的。這是個(gè)脈寬調(diào)制波形，具有從500ns到4μs的8個(gè)不同寬度。

圖3：使用寬度觸發(fā)功能在2.5μs的脈沖寬度時(shí)觸發(fā)示波器。

如前所述，可以使用四種寬度條件來(lái)定義觸發(fā)。圖3顯示的寬度觸發(fā)的脈沖寬度在2.3μs和2.7μs之間。圖3的寬度觸發(fā)器對(duì)話框顯示了在“范圍內(nèi)”寬度條件下觸發(fā)的設(shè)置。寬度為2.5μs的脈沖是觸發(fā)事件。其它智能觸發(fā)的工作原理相似，可根據(jù)信號(hào)特征提供各種各樣的觸發(fā)事件。

排除觸發(fā)

排除觸發(fā)是在波形異常時(shí)觸發(fā)，而在“正常”波形的情況下避免觸發(fā)。它基于使用“范圍外”觸發(fā)條件的智能觸發(fā)。排除觸發(fā)可用于發(fā)現(xiàn)波形異常和毛刺。使用排除觸發(fā)的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要了解任何異常情況，因?yàn)橛|發(fā)是基于容易測(cè)量的標(biāo)稱波形特性。

圖4是一個(gè)標(biāo)稱寬度為48ns、周期為250ns的時(shí)鐘波形示例。我們可以設(shè)置一個(gè)排除觸發(fā)，它在“正常”脈沖的情況下不會(huì)觸發(fā)，而是在與正常脈沖不同的脈沖即異常脈沖出現(xiàn)時(shí)觸發(fā)。使用排除觸發(fā)功能，只有在滿足觸發(fā)條件時(shí)示波器才會(huì)采集數(shù)據(jù)。捕捉異常脈沖并不取決于示波器的更新速率。

圖4：使用基于寬度的排除觸發(fā)功能可以找出時(shí)鐘信號(hào)中的異常脈沖。當(dāng)脈沖寬度不是標(biāo)稱的48ns時(shí)會(huì)觸發(fā)示波器。

寬度參數(shù)用于確定時(shí)鐘信號(hào)的平均寬度，在本例中為48ns。你可以使用該值作為排除觸發(fā)的基礎(chǔ)。使用寬度觸發(fā)的條件是寬度在標(biāo)稱值48ns的±800ps范圍之外，也就是說(shuō)只有與標(biāo)稱值至少差800ps的脈沖才會(huì)觸發(fā)示波器。

采集后觸發(fā)

許多示波器提供在采集后工作的特殊觸發(fā)功能，包括數(shù)字或軟件輔助觸發(fā)、區(qū)域觸發(fā)和測(cè)量觸發(fā)。此類觸發(fā)功能使用自動(dòng)觸發(fā)獲得一個(gè)跡線，并在采集后搜索數(shù)據(jù)以找到所需的觸發(fā)條件。如果找到觸發(fā)條件，則移動(dòng)跡線顯示，將觸發(fā)事件置于示波器觸發(fā)指示器處。

測(cè)量觸發(fā)

測(cè)量觸發(fā)可根據(jù)測(cè)量結(jié)果觸發(fā)示波器。示波器的任何測(cè)量參數(shù)都可以使用，包括“小于”、“大于”、“在范圍內(nèi)”、“在范圍外”或“不關(guān)心”等測(cè)量條件，用于觸發(fā)特定的測(cè)量值。示波器首先采集數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)測(cè)量條件，則測(cè)量位置將移到觸發(fā)指示點(diǎn)。圖5是基于寬度測(cè)量的測(cè)量觸發(fā)的示例。

圖5：測(cè)量觸發(fā)系統(tǒng)掃描采集到的波形，檢查每一個(gè)測(cè)量實(shí)例。當(dāng)找到用戶定義的條件時(shí)，示波器將發(fā)生的事件與觸發(fā)點(diǎn)對(duì)齊。

在本例中，觸發(fā)條件為10ns的正脈沖寬度。如果采集的波形包含該寬度的脈沖，則示波器將觸發(fā)點(diǎn)與該脈沖的末端對(duì)齊。

軟件輔助觸發(fā)

軟件輔助觸發(fā)用于查找離硬件觸發(fā)點(diǎn)最近的觸發(fā)電平交叉點(diǎn)，然后調(diào)整波形的時(shí)間偏移，使其與指定的觸發(fā)電平和斜率對(duì)齊。軟件觸發(fā)提供了可在其中搜索閾值交叉點(diǎn)的觸發(fā)點(diǎn)時(shí)間門控。通過(guò)它還可手動(dòng)設(shè)置軟件觸發(fā)遲滯。

多級(jí)或條件觸發(fā)

多級(jí)觸發(fā)涉及兩個(gè)或更多觸發(fā)源。事件的設(shè)置與基本觸發(fā)（邊沿、寬度、模式等）完全相同，但是一個(gè)或多個(gè)觸發(fā)事件用于使示波器待命，并由最終觸發(fā)源完成觸發(fā)。

最早的多通道觸發(fā)功能是限定條件的觸發(fā)，它使用兩個(gè)事件。這種觸發(fā)在事件A發(fā)生時(shí)讓示波器待命，在事件B到來(lái)時(shí)觸發(fā)源實(shí)施觸發(fā)。在正常觸發(fā)模式下，它會(huì)在事件B之后自動(dòng)復(fù)位。事件A可以是邊沿、狀態(tài)、邏輯模式或模式狀態(tài)（在用戶定義的事件數(shù)或時(shí)間內(nèi)持續(xù)的模式）。B事件的選項(xiàng)取決于事件A的類型。如果事件A是數(shù)字模式或模式狀態(tài)，則事件B只能是邊沿。

在對(duì)總線上的IC進(jìn)行故障排除時(shí)，限定條件的觸發(fā)非常有用。只有在開(kāi)啟后，才能查看IC上的信號(hào)。通過(guò)芯片選擇使觸發(fā)系統(tǒng)待命，然后由所需的總線信號(hào)觸發(fā)。

級(jí)聯(lián)觸發(fā)是基于多個(gè)事件的更復(fù)雜的觸發(fā)，它在單個(gè)最初（“A”）事件或連續(xù)多個(gè)事件（最多三個(gè)）發(fā)生時(shí)使觸發(fā)系統(tǒng)待命，然后在指定條件下觸發(fā)示波器。它為每一組事件提供了觸發(fā)隔離和復(fù)位功能，以進(jìn)一步確認(rèn)觸發(fā)事件滿足觸發(fā)條件。圖6是合成的屏幕圖像，顯示了一個(gè)典型的級(jí)聯(lián)觸發(fā)系統(tǒng)以及每個(gè)級(jí)的設(shè)置。

圖6：顯示三級(jí)級(jí)聯(lián)觸發(fā)器設(shè)置的合成屏幕圖像。C2經(jīng)歷一個(gè)高于0.5V的正邊沿后，示波器就位待命。在C1的正邊沿穿越0V、上升時(shí)間大于325ps時(shí)，將發(fā)生觸發(fā)。

參考圖6，示波器觸發(fā)將在通道2上的正邊沿超過(guò)0.5V（事件A）時(shí)就位，然后是200ns的隔離，接著是通道1上超過(guò)0V（事件B）的正邊沿。滿足了這兩個(gè)就位條件，示波器在上升時(shí)間超過(guò)325ps時(shí)就會(huì)觸發(fā)（事件C）。

圖6中，參數(shù)P1測(cè)量在整個(gè)捕獲窗口完成多次采集的上升時(shí)間。P2門控上升時(shí)間的測(cè)量以便僅顯示與觸發(fā)點(diǎn)相關(guān)的值。P2的值是觸發(fā)發(fā)生時(shí)的上升時(shí)間。所有上升時(shí)間的范圍通常是300ps至344ps。對(duì)應(yīng)于觸發(fā)的上升時(shí)間測(cè)量值為326ps。

級(jí)聯(lián)觸發(fā)可將測(cè)量、邏輯模式或智能觸發(fā)作為觸發(fā)資格鏈中的事件。這是個(gè)非常靈活的觸發(fā)工具。

觸發(fā)帶寬

示波器的信號(hào)路徑和觸發(fā)路徑通常不同，從而使邊沿觸發(fā)帶寬（通常較低）不同于信號(hào)路徑帶寬。智能觸發(fā)帶寬通常遠(yuǎn)低于邊沿觸發(fā)帶寬。制造商的數(shù)據(jù)表顯示了兩種觸發(fā)模式的觸發(fā)帶寬。

結(jié)論

現(xiàn)代DSO提供了多種觸發(fā)類型和功能，包括簡(jiǎn)單的邊沿觸發(fā)、復(fù)雜的智能觸發(fā)和增強(qiáng)觸發(fā)。了解這些觸發(fā)的特性和應(yīng)用可確保你第一次就捕獲到所需的信號(hào)，加快了測(cè)量結(jié)果的獲取，提高了測(cè)試吞吐量。