是德科技 使用 InfiniiScan 區域觸發來觸發 偶發異常和復雜信號

序言

調試數字設計時，如何設置示波器觸發指定或獨特的信號問題十分困難，甚至不可能實現。Keysight InfiniiScan 區域觸發是所有 InfiniiVision 3000T、4000 和 6000X 系列示波器的標配特性，可以與傳統示波器觸發相結合來幫助您觸發問題信號。如果您能夠看到問題信號，您就可以使用 InfiniiScan 區域觸發功能觸發該信號。

下面，我們將通過部分實例來幫助您更好地了解 InfiniiScan 區域觸發的功能。本應用指南將介紹以下 4 種測量應用:

– 非單調邊沿觸發

– 建立和保持時間違規觸發

– 觸發單獨的 "1" 和 "0"

– 串行總線仲裁觸發

非單調邊沿觸發

具有非單調邊沿的數字信號表示信號在上升或下降過程中改變方向或瞬時靜止。圖 1 是一個偶發的隨機非單調邊沿實例。InfiniiVision X 系列示波器具有高達1,000,000 個波形/秒的波形更新速率，可以讓我們清晰地看到故障信號，同時觸發數字脈沖序列的任意上升沿?，F在，我們需要考慮如何觸發并只顯示問題信號，不顯示具有正確邊沿的正常信號。如果我們可以觸發示波器只顯示問題信號，則我們可以探測系統中的其他信號以尋找關聯，進而解決信號完整性問題。

部分示波器(包括 Keysight 3000T、4000和 6000 X 系列示波器)能夠根據 "長于"或"短于" 上升時間或下降時間條件觸發邊沿。該功能可以幫助解決觸發問題，但設置示波器以建立類似上述情景的獨特觸發條件可能需要大量的時間。應用InfiniiScan 區域觸發，我們可以在示波器的電容觸摸屏上異常信號顯示區域劃一個框 (區域)，并指定波形 "必須交叉" 劃出的區域 (或基于 XY 坐標的下載區域)，以單獨捕獲和顯示異常波形。如圖 2 所示，示波器只顯示符合條件的波形。

注意，我們也可以更改條件為"不得交叉"，以便讓示波器只顯示具有正常上升沿的波形 (如圖 3 所示)?；蛘?，我們可以在示波器的觸摸屏上將之前劃出的 "必須交叉" 區域框滑動至相鄰的正常信號波形區域。

Inf ini iScan 區域觸發的工作原理是什么？啟用區域觸發后，示波器將以高達200,000 個波形/秒的速率捕獲所有滿足傳統示波器指定觸發條件的波形(假定輸入觸發速率達到或超過捕獲速率)。簡單的上升沿或下降沿觸發最為常用，但包括串行觸發的其他傳統觸發條件也可以用作預選條件。然后，示波器將所有捕獲的波形分別同預定義 "區域" (多達 2 個條件區域) 進行比較，以查看波形是否通過 "必須交叉" 區域，且不會通過 "不得交叉" 區域。借助高達 200,000 個波形/秒、基于硬件的捕獲波形速率，Keysight InfiniiScan區域觸發功能可提供簡單可靠的隨機和偶發異常信號捕獲方法。一般來說，如果您能夠在示波器更新速率1,000,000 個波形/秒且 InfiniiScan 觸發觸發關閉時發現異常，那么示波器在啟用 InfiniiScan 區域觸發條件下僅顯示異常信號的可能性很大。

建立和保持時間違規觸發

數字數據從一個器件傳輸到另一個器件時通常會使用時鐘信號進行同步。但是，數據信號在時鐘邊沿出現前必須確保穩定一段時間 (高或低)，以確保數據采樣準確、可靠。這段時間稱為最短必要 "建立時間"。此外，數據信號還必須在時鐘邊沿出現后在盡可能短的時間內保持穩定(高或低)。這段時間稱為最短必要 "保持時間"。

圖 4 顯示了一個實例: 示波器在通道 1 上觸發并捕獲時鐘信號 (黃色軌跡)，同時使用通道 2 捕獲數據信號 (綠色軌跡，作為眼圖)。使用示波器的計時光標，我們可以確定數據信號的上升沿和下降沿通常在時鐘上升沿之前 40 ns 出現。我們也觀察到數據信號上升沿和下降沿存在偶發漂移，違反了存儲設備最短 30 ns 建立時間的要求。

為了同步示波器僅在出現違規時觸發并顯示波形，我們可以使用示波器先進的建立和保持時間觸發模式。但是，您可以采用一個更簡單的方法: 在違規信號區域中繪制一個 "必須交叉" 區域框 (如圖 5 所示)。將 X1 計時光標置于數據信號的交叉點，我們現在可測得建立時間約為 20 ns，違反了器件 30 ns 的技術指標求。此時，我們可以使用示波器的通道 3 和通道 4 探測系統中的其他信號，以便找出造成違規的原因。

如圖 6 所示，借助示波器的電容式觸摸屏，您只需滑動區域框即可僅觸發非違規信號。

觸發單獨的 “1” 和 “0”

表征串行總線信號的質量經常需要測量獨立的 "1" 和/或單獨的 "0"。對于 NRZ 類信號，單獨的 "1" 表示指定數目 "0" 之前和之后的單一高比特。單獨的 "0" 是指定數目"1" 之前和之后的單一低比特。

測量單獨比特的目的通常是表征器件的輸出能力，確定器件能否生成有效比特，同時不會影響其他鄰近的脈沖，以避免引入碼間干擾/失真。目前，市場極少示波器能夠觸發位于一個以上相反極性比特之前和/或之后的單獨比特?，F在，我們設置Keysight InfiniiVision X 系列示波器來觸發位于至少三個 "0" 之后和至少兩個 "0" 之前的獨立 "1"。

圖 7 是一個示波器觸發 10 Mbps FlexRay串行總線信號上升沿的實例。此時，示波器顯示屏的中央只顯示了該信號的一個隔離上升沿。該信號的串行波特率為 10Mbps，因此單一比特應為 100 ns 寬。設置示波器時基為 100 ns/格，這樣我們可以輕松確定區域框的大致寬度。

圖 8 顯示了我們劃出的兩個 "不得交叉" 區域框，目的是隔離位于三個或以上 0 之后和兩個或以上 0 之前的單一高比特。您可以將這些區域視為波形 "禁入區域"。既然我們已經隔離了 "1" 脈沖，我們就可以執行需要的波形表征測量，例如上升時間、下降時間、脈寬等。

圖 9 是一個示波器僅隔離具有類似條件的0 的實例: 位于三個或以上 1 之后和兩個或以上 1 之前。此次我們設置示波器觸發下降沿，然后劃出的 "不得交叉" 區域框。

InfiniiScan 區域觸發可以用于觸發單獨的"1" 和 "0"，也可以同步其他獨特的串行碼型。

串行總線仲裁觸發

如前所述，InfiniiScan 區域觸發可與串行總線觸發等更復雜的觸發功能結合使用。圖 10 是一個示波器觸發 ID 等同于025HEX 的控制器局域網 (CAN) 總線數據幀的實例。注意，您可以在示波器顯示屏底部看到時間相關的解碼軌跡，軌跡起始為幀 ID (025)。

CAN 總線以系統中多個節點的數據異步傳輸為基礎，例如車載系統。異步傳輸意味著多個節點可能會同時或接近同時傳輸數據。此時，仲裁程序將確定具有最高優先級的節點并允許該節點繼續傳輸數據。系統中優先級較低的節點必須暫停數據傳輸。

如圖 10 所示，幀 025HEX 中第一個脈沖具有兩個不同的低電平幅度: 有時較低，部分情況下會更低。信號達到最低電平證明有兩個節點正在同時嘗試傳輸數據，仲裁將由此開始。脈沖恢復為正常電平表明仲裁結束，幀 025HEX 優先級較高。

如何確保示波器僅顯示包括仲裁的幀？現有示波器觸發條件無法滿足要求，串行總線觸發與 InfiniiScan 區域觸發結合能夠解決此問題。圖 11 是一個使用區域觸發僅同步包含仲裁的 CAN 幀 025HEX 的實例。在本例中，首先設置示波器串行觸發幀ID: 025HEX。然后，在低電平脈沖周圍繪制 "必須交叉" 區域?；蛘?，如果在同一位置繪制 "不得交叉" 區域，示波器將觸發不包括仲裁、ID 等同于 025HEX 的幀。

總結

本應用指南列舉了幾個實例，介紹了如何使用 Keysight InfiniiVision 3000T、4000和 6000 X 系列示波器的 InfiniiScan 區域觸發功能來觸發包含偶發異常(或形狀異常)的信號。此外，我們也展示了使用InfiniiScan 區域觸發功能來觸發有效信號(非問題信號)的方法。這些信號十分復雜，在現有技術條件下，應用當今示波器的標準觸發功能可能很復雜甚至不可能實現觸發。

眾多新型數字存儲示波器 (DSO) 都具有觸發和分析復雜高速信號的功能。但是，使用這些高級示波器功能往往得不償失。是德科技 InfiniiVision 3000T、4000 和 6000X 系列 DSO 和 MSO 配備的 InfiniiScan 區域觸發特性卻并非如此。這個功能強大且易于使用的工具可支持您隔離特定信號形狀的測量。結合示波器高達1,000,000 個波形/秒的更新速率(使用6000 X 系列示波器可達到 450,000 個波形/秒)，您可以確保觸發所有發現的信號異常。