100MHz 数字存储示波表样机的研究与试制----数据采集系统设计(二)

3.3.2触发模式选择

触发模式的选择实际上是当系统检测到或没检测到触发脉冲时，为了稳定的显示信号波形，对系统所作响应的选择。触发模式分为以下几种：

（1）自动模式：这是一种最常用的触发模式。当示波器在一定时间内（根据SEC/div设定来确定）未检测到触发信号时强制示波器触发。

（2）正常模式：示波器工作在这种模式下时，只有检测到触发信号时才产生有效的触发。

（3）单次模式：如果希望示波器在捕获单次波形后停止，可使用单次触发。它是通过示波器面板上RUN/STOP键来实现的。当示波器检测到触发信号后，捕获这次触发的波形，然后停止。直到用户再次按下RUN/STOP键，再捕获一次触发的波形。各种触发模式流程如图3-7所示。

触发状态读数：示波器在显示屏顶端中间位置处显示各种图标，以指示触发状态：

◆Armed（准备）表示示波器正在捕获预触发数据。准备期间，示波器将忽略触发。

◆Ready（就绪）表示示波器已捕获所有预触发数据，并且准备好检测触发。

◆Trig‘d（已触发）表示示波器已被触发，正在捕获后触发数据。

◆Stop（停止）表示示波器已经停止捕获数据。按下RUN/STOP按钮重新启动捕获。

◆Auto（自动）表示示波器处于自动触发模式，并且正在无触发的状态下捕获波形。

3.3.3预触发

在许多实际应用中，大量的情况是事件的发生不能预测，往往观察事件发生前的情况比观察事件本身更重要，而且许多单次现象的测量也要求显示触发点以前的信号，以便寻找该现象产生的原因。例如，当一个半导体器件导通时，其输出信号的幅度可能很大，我们可以用它来触发示波器。但是，如果我们要研究该半导体器件开始导通时很小的输入信号时，我们就会发现这个信号因太小而不能准确的触发示波器。这就要求示波器具有预触发功能，即将输入信号作为源信号接入通道1或者通道2，然后用器件输出信号作为外触发来触发示波器。通过示波器的预触发功能，我们就可以了解到该器件的输入信号在导通前后的变化情况，从而看出器件响应的因果关系。

模拟示波器虽然有延迟线，但是，它也只能具有很小的视在延迟时间。数字存储示波器的预触发能力就很强。我们可以通过设置预触发深度的大小来方便的显示触发前后不同时刻的波形。通常，预触发是由延迟触发来实现的。延迟触发分为"＋"延迟触发和"-"延迟触发。所谓"＋"延迟触发，就是指触发前FIFO的写时钟等于读时钟。触发来后，"＋"延迟计数器INT1开始计数。延迟计数过程中，FIFO的写时钟同样等于读时钟。也就是说，触发前直到INT1计数结束FIFO里没有波形数据。当达到计数值后，保持FIFO写时钟，关闭FIFO的读时钟，等到采样数据写满FIFO后将数据拿去处理。它的功能实现在实际过程中就好像整个显示屏幕的波形向左移。如图3-8.所谓"-"延迟触发，就是指存在一个"-"延迟计数器INT2，在触发前FIFO里已经存储了INT2计数值数量（即预触发深度）的波形数据，并在触发到来之前保持预触发深度不变。当触发来之后，写满整个FIFO再读出送去处理。它的功能实现在实际过程中就好像整个显示屏幕的波形向右移。如图3-9.

"-"延迟触发功能是基于FIFO能够存储触发前的信号，它的触发点只是FIFO内的一个参考点，而不是获取的第一个数据点，触发点前后的数据都被存储。当示波表对被测信号连续采样时，触发信号不是用来启动FIFO，而是用来确定什么时候冻结FIFO.因此，恰当的设计逻辑电路就可以把触发信号之前任意预先确定时间长度内的波形显示出来。但通常由于受到存储器大小的限制，预触发深度还是有一个极限值的。

3.4采样

采样分为实时采样和非实时采样。其中，非实时采样包括顺序采样和随机采样两种。本项目中，我们采用了实时采样和随机采样技术。以下我们将对这三种采样方式做详细的介绍。

3.4.1实时采样

实时采样是一种最基本的采样方式。由奈奎斯特定理知，采样频率必须大于信号最高频率的两倍，才能不失真的恢复原信号。但实际上以接近奈奎斯特判定频率两倍的速率去采样的话是很难获得测量精度的，所以通常是以信号频率的5倍甚至10倍的频率去采样。实时采样的原理图如图3-10.实时采样是

在触发后的一个周期内，连续高速的对信号进行采样，一次捕捉完这个周期内信号的全部波形数据。它的特点是：1.采样频率高于信号频率；2.能够捕捉单次信号和缓慢信号。这时，示波器的带宽称为单次带宽或实时带宽，它主要取决于最大数字化采样速率（即A/D的最大转换速率）和所采用的显示恢复技术。

1.实时采样的实现

实时采样电路的主要结构如图3-