Trigger-示波器的靈魂-了解各種觸發設定

要讓波形顯示在螢幕上,需要設定條件,條件滿足了示波器才會開始把波形畫在螢幕上,這個啟動畫波形的動作稱為觸發( Trigger )。觸發可說是示波器的靈魂,為了讓工程師們抓到各種稀奇古怪的訊號,到底一台基本的示波器有哪些Trigger條件可供設定呢? 請來看這個影片

大抵上示波器有以下幾種觸發模式,讓我來為各位一一說明。

Edge Trigger

這是一種以電壓做為條件的 Trigger ,只要訊號跨過某電壓(Trigger level)就觸發,基本上它可以抓到任何波形,除非你測量的是完全沒有波動的DC電壓。

Edge Trigger通常用來觸發週期性的訊號,由於觸發前後的訊號都一樣,因此波型在螢幕上看起來很穩定,如下圖。Trigger Point是螢幕上方中央的橘色三角形,Trigger Level是螢幕左邊的橘色小三角形,上方有個T字。

Edge Raising Trigger
Edge Raising Trigger

但如果把Edge Trigger拿來觸發資料訊號,由於資料變幻莫測,因此只有Trigger的那一點是穩定的(如下圖),前後的波型都很混亂的疊加在一起。其實上圖的週期性波形也是疊加出來的,只是因為每次疊加形狀都一樣,看起來就會定住不動。

Trigger data wave form
Trigger data wave form

Pulse Width Trigger

這是一種以時間來當作條件的Trigger模式,如下圖只要波寬大於23.5us就觸發,因此示波器上的Trigger Point只看得到滿足此條件的波形。在觸發點之前的波寬,可能有寬有窄,但一定不會小於23.5us,我相信有部分人會看到自己的螢幕上出現了小於23.5us的波寬,那是因為Trigger mode設定在Auto所導致。

會用到pulse width觸發條件,通常都是用來抓取很久才出現一次的怪異訊號,若你使用Auto mode,示波器在久久等不到觸發條件的情況之下,會自動在內部產生觸發訊號,此時畫出來的波形會是任意時間點截取的波形,而不是滿足觸發條件的波形。要解決這個問題,必須要將Trigger mode設定為Normal Mode,在這個模式之下,示波器一定會等到條件滿足才會開始畫波形,否則螢幕上的軌跡,會一直停留在上個波形。

關於Auto mode與Normal mode,各位可以參考這篇數位示波器Trigger Mode的差別 Auto/Normal/Single

Pulse width trigger
Pulse width trigger

Pattern Trigger

這個模式比較像一個簡單的邏輯分析儀,只是Channel數量只有2個或4個,用來方便做簡單的邏輯偵測,條件滿足了就觸發。我拿I2C的訊號來做例子,I2C傳送一串資料之前一定會先有一個Start Condition,它的條件是Clock=H, Data=Falling。若要觸發這種訊號,就需要用Pattern Trigger(如下圖)。

當然也許你會說,這種波形用Edge Trigger不就好了,沒錯,若起始資料前面是一片空白的話,確實可以這麼做。若你想找的波形是夾在眾多資料裡面,用Edge就不方便找了。

使用Pattern Trigger有幾個小地方要注意

  • 每個Channel的Trigger Level要個別設定
  • 一組Pattern裡面只能有1個Edge Trigger

關於I2C的介紹,請看這篇I2C簡介

Pattern trigger
Pattern trigger

Video Trigger

這是拿來觀察類比的視訊訊號用的,也就是三色紅黃白AV端子(Audio/Video)裡面的黃色那一路的訊號。它完全是類比訊號,有兩種格式,分別是NTSC與PAL。由於電視畫面是一條條掃描線組成的,若要抓到某一條掃描線,那還真得依靠示波器不可,示波器有提供Line Trigger讓你設定要抓第幾條線。

但是這裡我要告訴各位,大部分示波器的Video Trigger只提供傳統NTSC/PAL的觸發,若您要觀察的對像是HDTV的YPbPr色差訊號,您可是得多花點銀子買它們的Video模組才會有HDTV的選項喔。

Video trigger
Video trigger

Alternate Trigger

以往在同一個畫面顯示多個Channel軌跡時,所有的Channel都使用相同的觸發來源與Timebase。如下圖,CH1和CH2同樣採用CH1為觸發源,並同時取樣,因此螢幕上的波形就代表同一個當下CH1, CH2的狀況,於是你知道在某個時間點,所有Channel的波形變化。

Alternate trigger
Alternate trigger

但上圖的波形頻率相差較大,遷就弦波的話方波會太密,不好觀察;反之,遷就方波的話弦波又會太稀疏,也是不好觀察。於是示波器提供了Alternate Trigger,讓你可以先觸發弦波,再觸發方波,依序輪流觸發。

某種方面來說,Alternate Trigger 提供了資源共享的機制,它可以讓多個Channel彼此輪流使用Trigger與Timebase,將不同訊號放在同一個螢幕上。

若把上圖的波形以Alternate Trigger 來設定的話,你就可以看到大小適中的波形,但你一定要了解,他們並不是在同一個時刻觀察到的喔! 它是兩個不同時間所觀察到的波形,因為它開宗明義就告訴你交替觸發(Alternate Trigger)。

上下波形是不同時間觸發的
上下波形是不同時間觸發的

基本上上述這些Trigger已經非常夠用了,在一些高階的示波器還有更多特殊的觸發功能,例如Glitch、Runt、Window、Interval等等,不過我相信若你會用到這些功能,基本觸發應該已經很熟練了,希望大家都可以善用觸發功能喔!

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