示波器的数字触发技术（下）

3.1实时采集中的低触发抖动

在采集和触发过程中使用相同样本值，使 R&S 示波器的触发抖动小于 1ps rms(典型值,最小值可大达到500ps) 。图 8 显示了在触发点采用 2GHz 时钟信号（该信号上升时间为 400ps）测定触发抖动实例。

正如在第 2-1 节讨论的，R&S 示波器实时数字触发单元是在 A/D 转换器和采集存储器间的处理路径中实现的。不同于使用后处理方法实现的“软件增强”触发系统，在采集每个波形后，R&S 示波器实时数字触发单元不需要额外地处理信号，最小化盲区时间。RTO示波器首次将最低触发抖动和每秒1 百万次的波形捕获率在正常采集模式实现。

图 8：采用 2GHz、峰峰值 500mV 正弦波信号测定的内在触发抖动

应用提示

R&S®RTO 示波器的 OCXO 选件可将时基精度提高到 ±0.02 ppm。这对于需要长存储采集，高触发偏移的采集，或罕见触发事件间的时间关系应用都是十分有效的。

3.2 优化触发灵敏度

对于触发灵敏度有两个相互矛盾的要求：对于噪声信号的稳定触发，要求触发系统在触发门限周围实现一定迟滞（参阅图 9）。另一方面，对于小振幅信号，较大的迟滞又会限制触发系统的灵敏度。

传统示波器的触发灵敏度一般限制到一个垂直刻度以上。此外，对于噪声信号的稳定触发，采用“噪声抑制”模式可以选择较大的迟滞。

图 9：触发迟滞能够实现对噪声信号的稳定触发

R&S 的数字触发系统允许从 0 到 5 个格的特殊触发迟滞设置，以便根据图 10 中的相应信号特征优化触发灵敏度。

• 采用“Auto”迟滞模式，R&S 的固件根据使用的垂直刻度自动确定相关迟滞。
•“Manual”迟滞模式支持手动增大迟滞，以便对具有高噪声电平的信号进行稳定触发（参阅图 9）

• 将迟滞设置为 0 可以为快速边沿信号提供最高的触发灵敏度。

提到触发灵敏度，我们就不得不提到 R&S 示波器的另一个优点：即使在最小的1mV/div垂直刻度下，低噪声前端也可以保证精确触发，且没有带宽限制。

图 10：RTO 触发门限迟滞可以自由设定。最高灵敏度设置为 0。

3.3 最小可检测脉冲宽度

触发系统的另一个关键参数是最小可检测脉冲宽度。它与示波器能够检测到并产生触发的最窄脉冲相对应。R&S 示波器支持对脉冲、毛刺、间隔和小至50ps 的上升/下降时间进行稳定触发。

图 11 显示了对小于50ps的脉冲宽度进行稳定触发的例子。在这个例子中，用带有过冲的3.5V TTL电平的脉冲心慌演示 R&S®RTO 的触发灵敏度。这个特例的重要性在于，需要将触发迟滞设置为 0以获得最小。在图 11 中，可以看到所有采集的波形都满足脉冲宽度窄于 50ps 的触发条件。

图 11：采用设置为窄于50ps 脉冲宽度触发

3.4 触发事件无遗漏

触发判决后，模拟触发电路需要一些时间，以便在触发电路能够再次触发前对其进行重新设置。在这个重新设置期间，示波器不能响应新的触发事件---即重新设置期间发生的触发事件被遗漏。

与之不同，R&S 示波器的数字触发系统能够用时间数字转换器 （Time-to-Digital-Converters, TDC） 在 400ps间隔内（参阅图 12），以 250fs 分辨率测定各个触发事件。这对于复杂触发条件的应用很重要，例如使用事件计数条件的触发释抑 （hold-off），或 A-B 触发序列，触发前需要若干 B 事件。 [p]

图 12：数字触发系统能够在 400ps 间隔内，以250fs 分辨率检测触发事件

应用提示

采用最小 300ns 死区时间的超级分段 （ultra-segmented） 模式支持快速重复触发事件采集。

3.5 对触发信号进行灵活的滤波

R&S示波器中的采集和触发专用集成电路 (ASIC) 支持在实时路径中灵活设置数字低通滤波器截止频率。相同滤波器设置可用于触发信号或测量信号（参阅图 13）。仅仅以触发目的对触发信号的低通滤波仅抑制高频噪声，而与此同时捕获和显示未滤波的测量信号。

图 13：对采集和触发信号进行灵活的滤波器设置

图 14 为相关应用举例。用户在此设置矮脉冲 (Runt) 触发来捕获低于 1 逻辑电平的数据脉冲。因为跨越矮脉冲电平窗口存在过冲，设置 Runt 触发门限是非常困难的。仅对触发信号应用低通滤波器不失为一条解决途径，这样我们就可以对原始的测量信号进行分析了。

图 14：矮脉冲触发，通过对触发信号应用低通滤波抑制快速过冲

3.6 由触发单元辨别通道延迟

示波器输入通道间的定时关系（延迟时间）对于测量以及对于两个或多个信号间的触发条件设置是至关重要的。不同电缆长度、探头或探测点位置也会在通道间引起延迟。标准数字示波器提供信号延迟校准功能 （De-skew），以补偿在不同输入上的延迟。延迟校准一般在 A/D 转换器后的采集路径中处理，因此不能被标准模拟触发器看到。这会在屏幕中显示不一致的信号，从而导致触发系统测定的信号和显示的信号不一致。
采用 R&S数字示波器，采集单元和触发单元使用相同的经过数字化处理的数据（参阅图 15）。因此，即使使用通道延迟校准，显示器上所看到的波形和由触发单元处理过的信号也是一致的。使用数字延迟滤波器，可以以 1ps 步长设置延迟校准。

多个通道间设定触发条件的例子包括：对一条通道上（例如以“边沿”为）触发条件的触发和对其它通道上某种电平组合（“高”或“低”状态）的触发。

图 15：为了实现对通道组合的适当触发，R&数字触发器可以使用通道延迟校准功能

3.7 带时间标签的历史查看功能

很多情况下我们不能准确找出误差的真正原因，而必须回头查看历史上采集的信号。R&S示波器可以访问之前采集的波形。不论目前使用的是何种测量功能，保存在存储器中的历史波形数据可以立即用于分析。此外，每个波形有单独的时间标签，可清晰确定触发事件的发生时间。依靠存储器选件，用户可以得到用于高效调试的大量数据。

历史查看工具控制波形回放，参阅图 15。时间标签可以是相对于系统时钟绝对时间或者是相对于上一次触发波形的相对时间。在后一种模式中时间标签的时间分辨率是 1ps。对于需要长期稳定时间基准的应用，可以选择恒温振荡器（硬件选件 R&S®RTO-B4）的高精度时基。

应用提示

在波形数据回放期间，所有处理和分析工具，诸如数学测试、测量函数、模板测试或直方图工具都可以使用。

图 16：历史查看工具可访问采集存储器中所有波形

4 结论

本文对比传统模拟触发，讨论了数字触发技术的优点。数字触发技术可直接在 A/D 转换器样本上操作。这个架构为采集和触发数据提供一致的定时，提供更精确的测量结果。

R&S数字示波器的特点是实时数字触发。在提供非常高的波形捕获率和分析速率的同时，它产生的触发抖动非常低。

由于在整个带宽上的高触发灵敏度以及使用针对触发信号的可调数字滤波器，R&S数字触发技术能够实现更加精确的测量。

这些优点结合其它特点，如模拟前端的高动态范围 （ENOB）、高波形捕获率和分析速率以及直观的用户界面，使R&S示波器成为强有力的调试和分析工具。