超越邊沿觸發：如何使用示波器觸發進行調試

簡介

　　示波器是電氣工程師的基礎儀器，但我經常發現有些工程師不能有效地使用其觸發功能。觸發常被認為非常復雜，現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置觸發。本文的目的在于幫助工程師了解觸發的基本原理以及有效使用觸發的策略。

什么是觸發？

　　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。觸發是示波器應該發現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。觸發可以是一個事件（即波形中的問題），但不是所有的觸發都是事件。觸發實例包括邊沿觸發、毛刺信號觸發和數字碼型觸發。

　　示波器必須使用觸發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。當觸發事件發生時，示波器就會捕獲足夠的采樣，以將觸發事件存儲在存儲器要求的位置（通常是在中間），然后將這些數據顯示給用戶。

重復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模式。這意味著一旦示波器觸發并將數據顯示給用戶，它將立即開始搜索下一個觸發事件。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并將數據顯示給用戶，都需要時間來重新準備觸發。這個時間也稱為“掛起時間”。在掛起時間內，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出現，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，而不會繼續采集更多波形。因此，當用戶想要查找某個事件，檢查導致該事件的原因和事件發生后所出現的問題時，便可使用單次采樣模式。這種模式對于分析不重復并且每次操作都會發生變化的波形尤其重要。

自動模式與觸發模式

　　如果沒有發生觸發事件，將會出現什么情況呢？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。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）”觸發的模式。在此模式下，如果在一段時間內無法找到觸發，示波器將自動觸發以更新屏幕。通常，示波器上有一些指示器（例如前面板上的 LED）來指示上一個觸發是真實觸發還是自動觸發。這樣，如果用戶看到“自動（Auto）”指示器，他們就會知道所設置的觸發沒有發生。例如，如果用戶設置的觸發為毛刺信號，他們將會知道示波器沒有檢測出毛刺信號。

　　然而，當您回顧上一段的內容時就會發現，當自動觸發發生時，它就意味著每次觸發之后，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，示波器應改為“觸發（triggered）”模式。（這在某些示波器中稱為“正常”模式）。在“觸發（triggered）”模式中，除非發現觸發事件，否則示波器將不會進行觸發。因此，如果用戶將觸發模式設置為毛刺信號并且示波器一直沒有進行觸發，那么用戶就可以確信毛刺信號沒有發生（至少示波器能夠檢測出）。

普通觸發模式

邊沿觸發

　　邊沿觸發是所有觸發模式中最普通的一種觸發。它的使用如此頻繁的原因在于，所有波形都有邊沿，只要觸發電平設置正確，這種觸發模式就能正常工作。同時，這一優勢也是其最大的劣勢，因為它能對大多數波形非常頻繁地進行觸發，所以它和自動觸發（Auto Trigger）非常相似。

毛刺信號/脈沖寬度/超時觸發

　　雖然許多問題只需使用邊沿觸發便可以輕松找出，但是有時工程師必須使用更復雜的觸發。其中，最簡單的觸發便是脈沖觸發。脈沖觸發被定義為一段高于（正脈沖）或者低于（負脈沖）某個閾值電平的時間。最常見的脈沖觸發是毛刺觸發，它常用于對小于最小寬度的脈沖進行觸發。這是一個違反觸發的實例，因為示波器無論在何時觸發都會指示出一個問題。

　　具有最大時間值的脈寬觸發的一個令人困惑的方面是發生觸發的時間。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。這稱為“超時”觸發，因為示波器并不需求一個完整的脈沖來進行觸發。換句話說，即使不發生第二個跳變，超時觸發仍將進行。