在上期文章《RIGOL技術(shù)站 | 示波器的觸發(fā)功能》一文中，小編介紹了示波器觸發(fā)的原理、概念、重要性等知識，對示波器的觸發(fā)功能有了初步的了解和認識。本篇文章小編將繼續(xù)為大家介紹模擬觸發(fā)、數(shù)字觸發(fā)及數(shù)字觸發(fā)的幾種不同類型，充分了解示波器的觸發(fā)功能，以便在測量的過程中更好地幫助工程師！
01、觸發(fā)的實現(xiàn)
數(shù)字示波器主要由以下幾個部分組成：
· AFE模擬前端電路：主要包括衰減器和放大器，用于信號調(diào)理；
· ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器：將探測的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字域處理信號；
· Trigger觸發(fā)單元：將捕獲用戶設(shè)置的觸發(fā)事件；
· Timebase時基：控制采樣時間，觸發(fā)位置處理；
· 波形數(shù)據(jù)處理：完成數(shù)字波形的采樣，獲取，存儲和數(shù)據(jù)處理；
· 顯示處理：完成波形繪制，波形相關(guān)的運算，分析等功能。
數(shù)字示波器的觸發(fā)也存在模擬觸發(fā)和數(shù)字觸發(fā)兩類，數(shù)字觸發(fā)與模擬觸發(fā)最主要的差異在于觸發(fā)數(shù)據(jù)的來源不同：
· 模擬觸發(fā)的數(shù)據(jù)來自模擬前端，因此觸發(fā)單元處理的是模擬信號；
· 而數(shù)字觸發(fā)的數(shù)據(jù)來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，觸發(fā)單元處理的是經(jīng)過ADC量化處理后的數(shù)字信號。
模擬觸發(fā)和數(shù)字觸發(fā)由于數(shù)據(jù)來源和類型不同，因此處理原理也就有差異。其基本的原理框圖如下：
▲數(shù)字示波器-模擬觸發(fā)
▲數(shù)字示波器-數(shù)字觸發(fā)
模擬觸發(fā)
模擬觸發(fā)有一些不足之處，其中觸發(fā)抖動是影響觸發(fā)穩(wěn)定度的重要因素。下圖是一個模擬觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)波形的典型效果，從圖中我們可以看到，由于信號觸發(fā)位置不固定，存在觸發(fā)抖動。
▲模擬觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)波形
造成模擬觸發(fā)系統(tǒng)存在抖動的原因，主要有以下3個因素：
· 路徑誤差
在“數(shù)字示波器-模擬觸發(fā)”框圖中，可以看到被測信號經(jīng)過了采樣和觸發(fā)兩條路徑，路徑上的噪聲干擾和延遲抖動存在差異。因此ADC得到的數(shù)據(jù)和觸發(fā)單元得到的數(shù)據(jù)存在差異；
· 量化誤差
由于ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器固有的量化誤差和采樣失真，會使得ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)和真實數(shù)據(jù)存在偏差；
· 比較器誤差
在模擬觸發(fā)中，信號與比較器比較門限進行比較，由于模擬器件的特性，無法給出精確的邊沿時刻。
因此，模擬觸發(fā)輸出的觸發(fā)信號無法精確地指示ADC采樣后的數(shù)據(jù)的觸發(fā)位置，最終在顯示波形時，表現(xiàn)為波形觸發(fā)位置抖動，如下圖所示：
▲模擬觸發(fā)-觸發(fā)抖動示意圖
數(shù)字觸發(fā)
與模擬觸發(fā)不同，數(shù)字觸發(fā)的觸發(fā)數(shù)據(jù)直接使用ADC采樣后的數(shù)據(jù)，因此，采樣和觸發(fā)單元處理的是相同的數(shù)據(jù)。數(shù)字觸發(fā)技術(shù)使用數(shù)字信號處理方法進行觸發(fā)比較和位置測定，可以精確地捕獲觸發(fā)事件，并輸出精細的觸發(fā)位置。下面介紹幾種常見的數(shù)字觸發(fā)技術(shù)。
邊沿觸發(fā)
邊沿觸發(fā)是指當觸發(fā)單元檢測到跳變沿（上升沿、下降沿、任意沿）時觸發(fā)，原理圖如下。
▲邊沿觸發(fā)
邊沿觸發(fā)是示波器觸發(fā)功能中最常用、最實用、最簡單的一種觸發(fā)類型。
精細觸發(fā)
當采樣點數(shù)比屏幕的像素個數(shù)少時，需要對原始數(shù)據(jù)進行插值。為了更精確地查找觸發(fā)位置位于個插值點，需要對插值后的數(shù)據(jù)進行閾值比較和觸發(fā)位置處理，這個過程我們稱之為精細觸發(fā)。
如下圖所示，在ADC原始采樣點進行插值運算，使得在觸發(fā)電平Trig_level前后兩個原始點A和B之間，再進行一次觸發(fā)比較找到更準確的觸發(fā)點C。
▲精細觸發(fā)
若ADC采樣率為10GSa/s，采樣點間隔100ps；當插值倍數(shù)為100倍時，則等效采樣率提升100倍，觸發(fā)分辨率也就提升100倍，觸發(fā)系統(tǒng)能以1ps分辨率進行觸發(fā)處理。
▲精細觸發(fā)
總線觸發(fā)/協(xié)議觸發(fā)
當我們使用示波器測量總線和協(xié)議信號時，如果使用軟件進行數(shù)據(jù)的解碼和解析，會因為軟件操作的非實時性，導(dǎo)致丟失很多觸發(fā)事件。協(xié)議觸發(fā)是利用硬件/FPGA進行實時處理。觸發(fā)系統(tǒng)對實時數(shù)據(jù)進行解碼和解析，對協(xié)議相關(guān)數(shù)據(jù)和特性進行觸發(fā)。常見的有RS232、I2C、SPI、CAN、LIN、I2S總線等。
▲I2C總線觸發(fā)
區(qū)域觸發(fā)
區(qū)域觸發(fā)，也稱為模板觸發(fā)，是基于一般觸發(fā)功能的基礎(chǔ)上，再對采集數(shù)據(jù)進行區(qū)域比較判決，判斷波形與檢測區(qū)域是否滿足“相交”或“不相交”條件，判決條件滿足后才將波形顯示到屏幕上。
▲區(qū)域觸發(fā)
區(qū)域觸發(fā)能實現(xiàn)更直觀的觸發(fā)類型，提升捕獲觸發(fā)事件的概率。
02、總結(jié)
正如同之前的分析，模擬觸發(fā)系統(tǒng)存在觸發(fā)類型單一，無法實現(xiàn)復(fù)雜的觸發(fā)調(diào)節(jié)的缺點。而數(shù)字觸發(fā)系統(tǒng)基于數(shù)學(xué)信號處理，避免了模擬器件受溫度等因素的影響，具有觸發(fā)精確等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)基于復(fù)雜事件條件的觸發(fā)，并支持多種觸發(fā)類型。
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▲DS70000系列數(shù)字示波器
▲UltraVisionIII平臺框圖
