一文详解示波器的触发功能(下)

在上期文章《RIGOL技术站 | 示波器的触发功能》一文中，小编介绍了示波器触发的原理、概念、重要性等知识，对示波器的触发功能有了初步的了解和认识。本篇文章小编将继续为大家介绍模拟触发、数字触发及数字触发的几种不同类型，充分了解示波器的触发功能，以便在测量的过程中更好地帮助工程师!

01触发的实现How to achieve Trigger?

数字示波器主要由以下几个部分组成：

AFE模拟前端电路：主要包括衰减器和放大器，用于信号调理;

ADC模数转换器：将探测的模拟信号转换为数字域处理信号;

Trigger触发单元：将捕获用户设置的触发事件;

Timebase时基：控制采样时间，触发位置处理;

波形数据处理：完成数字波形的采样，获取，存储和数据处理;

显示处理：完成波形绘制，波形相关的运算，分析等功能。

数字示波器的触发也存在模拟触发和数字触发两类，数字触发与模拟触发最主要的差异在于触发数据的来源不同：

模拟触发的数据来自模拟前端，因此触发单元处理的是模拟信号;

而数字触发的数据来自模数转换器ADC，触发单元处理的是经过ADC量化处理后的数字信号。

模拟触发和数字触发由于数据来源和类型不同，因此处理原理也就有差异。其基本的原理框图如下：

▲数字示波器-模拟触发

▲数字示波器-数字触发

模拟触发

模拟触发有一些不足之处，其中触发抖动是影响触发稳定度的重要因素。下图是一个模拟触发系统触发波形的典型效果，从图中我们可以看到，由于信号触发位置不固定，存在触发抖动。

▲模拟触发系统触发波形

造成模拟触发系统存在抖动的原因，主要有以下3个因素：

路径误差

在“数字示波器-模拟触发”框图中，可以看到被测信号经过了采样和触发两条路径，路径上的噪声干扰和延迟抖动存在差异。因此ADC得到的数据和触发单元得到的数据存在差异;

量化误差

由于ADC模数转换器固有的量化误差和采样失真，会使得ADC转换后的数据和真实数据存在偏差;

比较器误差

在模拟触发中，信号与比较器比较门限进行比较，由于模拟器件的特性，无法给出精确的边沿时刻。因此，模拟触发输出的触发信号无法精确地指示ADC采样后的数据的触发位置，最终在显示波形时，表现为波形触发位置抖动，如下图所示：

▲模拟触发-触发抖动示意图

数字触发

与模拟触发不同，数字触发的触发数据直接使用ADC采样后的数据，因此，采样和触发单元处理的是相同的数据。数字触发技术使用数字信号处理方法进行触发比较和位置测定，可以精确地捕获触发事件，并输出精细的触发位置。下面介绍几种常见的数字触发技术。

边沿触发边沿触发是指当触发单元检测到跳变沿(上升沿、下降沿、任意沿)时触发，原理图如下。

▲边沿触发

边沿触发是示波器触发功能中最常用、最实用、最简单的一种触发类型。

精细触发当采样点数比屏幕的像素个数少时，需要对原始数据进行插值。为了更精确地查找触发位置位于个插值点，需要对插值后的数据进行阈值比较和触发位置处理，这个过程我们称之为精细触发。

如下图所示，在ADC原始采样点进行插值运算，使得在触发电平Trig_level前后两个原始点A和B之间，再进行一次触发比较找到更准确的触发点C。

▲精细触发

若ADC采样率为10GSa/s，采样点间隔100ps;当插值倍数为100倍时，则等效采样率提升100倍，触发分辨率也就提升100倍，触发系统能以1ps分辨率进行触发处理。

▲精细触发

总线触发/协议触发当我们使用示波器测量总线和协议信号时，如果使用软件进行数据的解码和解析，会因为软件操作的非实时性，导致丢失很多触发事件。协议触发是利用硬件/FPGA进行实时处理。触发系统对实时数据进行解码和解析，对协议相关数据和特性进行触发。常见的有RS232、I2C、SPI、CAN、LIN、I2S总线等。

▲I2C总线触发

区域触发区域触发，也称为模板触发，是基于一般触发功能的基础上，再对采集数据进行区域比较判决，判断波形与检测区域是否满足“相交”或“不相交”条件，判决条件满足后才将波形显示到屏幕上。

▲区域触发

区域触发能实现更直观的触发类型，提升捕获触发事件的概率。

02总结

Summary正如同之前的分析，模拟触发系统存在触发类型单一，无法实现复杂的触发调节的缺点。而数字触发系统基于数学信号处理，避免了模拟器件受温度等因素的影响，具有触发精确等优点，能够实现基于复杂事件条件的触发，并支持多种触发类型。

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