原创 F190C 系列示波表脉宽触发功能

需要的功能就是脉宽触发

        “脉宽触发”（有时也称做“限时触发”或“尖脉冲触发”）不仅仅测量脉冲沿而已。由脉冲宽度而不是脉冲沿触发是捕获一个正脉冲或负脉冲非常有效的方法。这是非常重要的功能。例如，在逻辑电路中，尖脉冲（比时钟脉冲快很多的脉冲）可能会导致产生一些严重的问题。光测量脉冲沿是不够的。这项独特地尖脉冲触发功能能用来调查其产生的原因，并确定对系统其他部分的影响。脉宽触发功能使这一切成为可能，从而提供重要的诊断信息。

        无论是对付同步逻辑错误，还是旋转编码器的问题或串行数据传送错误，象示波表190C 系列产品这样具有脉宽触发功能的示波器、能协助维修技术人员查找出甚至最隐而不露的棘手问题。提供脉宽触发功能的手持式示波器在市面上还尚不多见。但是，因为现场维修工程师们可能与在实验室中工作的工程师一样也非常需要此项功能。所以Fluke 在其190C 系列示波表包括了脉宽触发功能。

        这项独特地由尖脉冲触发功能能用来调查其产生的原因并确定对系统其他部分的影响，这就为维修工程师提供了重要的诊断工具。除尖脉冲之外，电路中的许多定时问题是由周期太长的脉冲而引起的（例如，会显示为有脉冲丢失）。为了捕获这些脉冲，可以将具有脉宽触发功能的示波器设置为由超出某一给定时间长度的脉冲触发。由长脉冲触发这项功能，对许多在数据流开始时经常出现长脉冲的总线协议也十分有用。为了应付所有可能发生的情况，scoprMeter190C 系列示波表的脉宽触发功能共提供四种时间阀值：‘less than’（<t）（小于）、‘greater than’（>t）（大于）、‘equal to’（=t）（等于）、‘not equal to’（≠t）（不等于）。

        此处可选择的时间段最小步长为0.01 分度，即50ns。这些示波器还提供触发前9 个分度和触发后1000 分度的延时。为了能够设置正确的触发条件，有必要了解一下所要查找的信号（如可能的脉冲宽度），或者正在调查的条件是否可能引起尖脉冲或比正常信号更长的脉冲（参见图1和图2）。

        图1. 在该项CMOS 设计中，450KHz 控制信号显示出不规则的中断。调查发现这些中断起源于因串扰缘故而在错误时间开启的多路调制器。红线（图上方）显示有中断的450KHz 信号。蓝线（图下方）显示造成不正确切换操作的串扰。示波器由信号中断触发，这些中断显示为比那些产生所需信号的脉冲宽度更宽很多的脉冲。450KHz 方波的脉宽大约为1.1ms；因此，触发设置选择了脉冲宽>1.2ms，能识别出错误的脉冲。要想从总信号中分隔出信号中断，使用脉宽触发是事关成败的重要手段。

        图2.很明显，在使用较高的时基速度时，与450KHz 控制信号不同步的子系统导致了串扰。多亏有了“数字余辉”模式，连
接脉冲可以用与有余辉显示功能的模拟示波器相似的方式显示出来。

追踪错误同步逻辑

        因信号通路中有缓慢的外围部件而引起的意外延时，是同步逻辑系统的一个典型问题。例如，在微处理器板上，单个时钟控制着所有定时功能。同时通过逻辑门的两个时钟派生的脉冲应产生与时钟脉冲同步的输出脉冲。因故障器件，或更糟糕地因不良设计而引起的某一个信号中任何意外延迟，有可能造成比时钟脉冲短很多的输出脉冲。这可能导致以后电路中的各种定时问题。如果怀疑是这类问题，则可以将ScopeMeter设定为比系统时钟脉冲更短的脉冲触发。比如，时钟脉冲为1ms 时，若将ScopeMeter 一个输入端上的时间阀值设置成t<1ms 触发，这样就能显示所有信号部分，象可能会导致意外电路行为的尖脉冲。然后，可以将仪器的第二个输入端设为监控逻辑电路其他部分，以便确定是由哪些器件引起的尖脉冲。更重要的是ScopeMeter 的触发前9 个角分度显示和触发后1000 分度显示使得有可能捕获事件前后的所有情况，并且以精细的时间分辨率对所有情况进行分析。并且，其拥有专利的捕获和重放功能自动记录事件，以便在此后需要时有更多时间对问题进行分析的时候，可以回放整个场景。

        图3.使用ScopeMeter 的脉宽触发功能捕获的比时钟脉冲更短的脉冲是一个很明确的迹象，表示在此逻辑电路中至少有一个外围部件不在正常工作。比500ns 系统时钟脉冲更短的负脉冲触发了示波器。

保持数控机械正常运行

        在几乎所有数控化工业设备中，旋转编码器是一个基本要素，也是一个产生麻烦的潜在根源。编码器通常是磁性的或光学的，如旋转鼓中成直角地旋转两组孔，而在所产生脉冲之间的距离即为旋转速度的直接度量。在某些系统中，旋转运动被换算为线性运动。然后编码器会对线性位移进行高精神测量。例如，在具有厚度要求精确在微米内的硅晶片精密研磨设备中，就有这样的系统。旋转编码器的脉冲被传送到定位装置。实际使用中就是一个电子脉冲计数器对由微控制器或PLC 定义的设定点进行计数。这就控制了机器中可以移动部件的位移，并在每次到达设定点时，将它们返回到零位。

        如果有灰尘进入系统而导致磁接触不良，或者在光学编码器中灰尘阻挡了旋转鼓中一个或多个孔，就会出现问题。PLC传送错误数据，其结果可能是灾难性的。例如，在晶片研磨中，丢失的脉冲会引起研磨工具前进到最大极限之外，因而产生过薄的晶片。

        使用ScopeMeter 的脉宽触发功能来检测编码器的错误相对很容易。丢失的负脉冲可能被当作异常过长的正脉冲；因此，只需要将一个输入端的时间阀值设为由长度超过所期望的脉冲间隔的正脉冲触发。在这种情况下，只需要监控编码器和定位装置之间数据总线上的信号，从而立即显示可能导致设备故障的任何编码器错误（参见图4 和图5）。

        图4.旋转编码器的输出脉冲显示信号不是一致的方波，这表示有些脉冲的宽度有误。由于波形覆盖，无法确定精确的长度。使用了“数字余辉”（Digital Persistence）模式来捕获较长时间段中出现的异常信号。

        图５.通过选择脉宽，由比正常编码器脉冲更宽的脉冲触发，信号表明：有时候忽略了编码器“时间槽”，因而产生错误的定位信息。

串行数据传送错误

        有时候很难确定在微控制器及其外围之间的串行数据传送错误，这是因为产生这些错误的原因可能是有故障器件，也可能是由微控制器生成的有误信息，甚至可能是串行数据总线本身的错误。总线传送的数据流实际上由一系列数字指令加上与这些指令相关的外围设备其地址而组成。指令或地址种的错误（如错误的逻辑电平或脉冲长度）也会造成外设反应不正常或根本没有反应，利用ScopeMeter 的“equal to”（等于），也就是t=xxxs PWT 时间阀值以及关于微控制器外设的定时和通讯协议的知识，可以将ScopeMeter 设定为由数据流前导脉冲触发（参见图6）。

        虽然很少有人怀疑串行数据分析器能很容易地完成此项任务，但是在从事开发项目的实验室之外， 还没能见到很多像ScopeMeter190C 系列产品所具有的不可思议的多功能性，也说明了为什么这些产品正在迅速成为现场维修工程师如今所不可缺少的工具。

        图6.使用ScopeMeter190C 系列产品的 脉冲触发功能分析RS-232 通信链路上的信号质量。示波器已设为由数据字母前面的信号空间触发。使用光标就可以很容易地确定波特率。传送8 比特花了203ms，即每个比特25.4ms。这相等于39.4kb/s 波特率。