每個工程師剛剛開始接觸示波器的時候，都是從最基礎的數(shù)字信號的信號質量開始測量的。找一塊板子，接一個時鐘信號，一個數(shù)據(jù)信號，測量它們的最大/最小電壓(Max/Min)、建立/保持時間" title="保持時間">保持時間(Setup/Hold Time)、上升/下降時間(Rise/Fall Time)等基礎參數(shù)。這些基礎參數(shù)的測量老工程師們都耳熟能詳，也都知道怎么去測量它們，但很多朋友卻不知道，如果能靈活地使用示波器的各種觸發(fā)功能進行輔助，將會使測量時間大大縮短，測量結果更加精準。下面我們來看一看示波器的觸發(fā)功能在信號質量測量時的一些經(jīng)典應用。
最古老的也是最經(jīng)典的觸發(fā) – 邊沿觸發(fā)" title="邊沿觸發(fā)">邊沿觸發(fā) 帶給我們的啟示
邊沿觸發(fā)從示波器誕生之日起就與示波器密不可分，最早的模擬示波器只有一種觸發(fā)功能，就是邊沿觸發(fā)。邊沿觸發(fā)非常簡單和常用，以至于很多工程師用了幾年的示波器都沒有意識到這是一種觸發(fā)功能。邊沿觸發(fā)包括上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)，以上升沿觸發(fā)為例，示波器的觸發(fā)器會比較觸發(fā)電平(Trigger Level)前后兩個點的電壓，當后一個點的電壓高于前一個點時，就會判定為上升沿觸發(fā)；下降沿觸發(fā)則反之。
信號的最大/最小電壓(Max/Min)測量是一個常規(guī)的測量項目，一般常用的方法有兩種，一種是直接用示波器的自動測量，打開統(tǒng)計功能，找出最大/最小值，第二種是打開示波器的無限余輝，累積一段時間后，用光標測量最大/最小值。但這兩種方法都有一個小缺點，就是無法直觀地看到Max/Min電壓所對應的波形。對于Debug而言，更希望能清楚地看到這個最壞的波形，以便能找到調試的思路。利用傳統(tǒng)的邊沿觸發(fā)，通過調節(jié)邊沿觸發(fā)的觸發(fā)電平，我們就可以輕松地看到最大/最小電壓所對應的波形并進行測量。
選擇上升沿觸發(fā)，將觸發(fā)模式調成 Normal (注1)。然后慢慢調高觸發(fā)電平，直到觸發(fā)事件變得非常稀少(示波器面板上Trig’d綠色指示燈的亮/滅間隔明顯變長 或 屏幕波形刷新速度明顯變慢)，這意味著電壓的上升已處于極限位置，此時觸發(fā)點的波形就是最大電壓的波形。同理，選擇下降沿觸發(fā)，調低觸發(fā)電平，可以精確定位最小電壓所對應的波形。
圖1: 測量時一般觸發(fā)電平位于峰峰值的50%位置，很難觸發(fā)到最大/最小電壓對應的波形
圖2: 通過調節(jié)觸發(fā)電平的大小，使最大電壓清晰地浮出水面
建立/保持時間測量的技巧
建立/保持時間測量是一個讓人很頭疼的項目。這個測量的偶然性太大，這次你測出來的是一個很不錯的結果，下次測量時卻可能遠遠超出規(guī)范。測試工程師最擔心的就是自己測量出來的結果和客戶的測量結果不一致而受到質疑，怎么才能找出最差的狀況作為測量結果，讓客戶無話可說呢？很多工程師采用重復測量若干次，取最差值作為測量結果的方法。這種有限枚舉的方法有一定的可取性，但仍有很大的偶然性。更好的辦法是利用泰克示波器的建立/保持時間違規(guī)觸發(fā)功能，直接找到最差的建立/保持時間。不僅可以大大節(jié)省測量時間，還能保證測量結果的說服力。
泰克示波器的建立/保持觸發(fā)的原理是當觸發(fā)器偵測到數(shù)據(jù)信號的建立時間" title="建立時間">建立時間或保持時間違規(guī)(小于設定值)時，示波器就會觸發(fā)。當我們需要測量建立時間時，將保持時間的限定設為0 (確保保持時間不會違規(guī))，緩慢調低建立時間的限定，當觸發(fā)事件變得稀少時，即可定位最差的建立時間，此時我們就可以進行測量了。同理，測量保持時間時將建立時間的限定設為0，調節(jié)保持時間的限定即可定位最差的保持時間。
圖3: 建立/保持觸發(fā)是測量建立/保持時間的好助手
上升/下降時間的另一種測法
上升/下降時間的測量同樣可以用觸發(fā)的方式來進行輔助，以直觀地看到最差的上升/下降時間時的波形。選擇觸發(fā)方式為Transition觸發(fā)，輸入低電壓和高電壓的值，選擇觸發(fā)條件為“Greater Than”，即跳變沿時間大于設定值時觸發(fā)。然后慢慢調高設定值的大小，直至觸發(fā)事件變得稀少時，即可精確觸發(fā)上升/下降時間最大的波形。
圖4: 利用跳變沿時間觸發(fā)定位最差的上升/下降時間的波形
尋找高速串行總線中的長碼型" title="碼型">碼型事件
高速串行總線中的碼型復雜多變。不同的碼型往往擁有不同的信號特性。比如，在接收端, 跳變沿比特位( transition bit)往往電壓幅度較低，非跳變沿比特位(non-transition bit )則幅度較高，過長的連續(xù)1或連續(xù)0可能引起電壓的跌落(Droop)。有的時候我們希望能觀察和測量一些特定的碼型的狀況，比如連續(xù)4以上個“1”或“0”時的碼型。這個時候我們可以使用脈沖寬度" title="脈沖寬度">脈沖寬度觸發(fā)(Pulse Width Trigger）或者超時觸發(fā)(Timeout Trigger)來定位感興趣的碼型。
所謂脈沖寬度觸發(fā)，即分別設定脈沖寬度的上限和下限，當脈沖寬度介于上下限之間時，示波器就會觸發(fā)。以PCI-E一代 2.5Gbps信號為例，當我們想觸發(fā)連續(xù)4個以上“1 ”時，可以設定一個小于1.6ns (連續(xù)4bit的標準脈寬)且大于1.2ns (連續(xù)3bit的標準脈寬)的下限 (如1.4ns)，設定一個大于1.6ns的上限，脈沖類型選擇正向脈沖，就可以精確觸發(fā)了。超時觸發(fā)和脈沖寬度觸發(fā)類似，差別在于超時觸發(fā)只需設定寬度的下限，無需設定上限。在此例中，這兩種觸發(fā)方式都是可行的。
圖5 利用脈沖寬度觸發(fā)定位長“1”碼型
由于篇幅的關系，只能簡單地介紹幾種對于提高測量效率有用的觸發(fā)方式，拋磚引玉，希望能給大家的信號測量帶來一點幫助。
注1：示波器的觸發(fā)分為兩種模式，一種是Normal模式，一種是Auto模式。Normal模式下，只有當觸發(fā)事件發(fā)生時，屏幕波形才會刷新；Auto模式下，如果限定時間內(一般是0.5秒)沒有觸發(fā)事件發(fā)生，示波器就會強制觸發(fā)。當觸發(fā)事件概率較低時，我們一般會使用Normal觸發(fā)，只觀察我們感興趣的觸發(fā)波形。