原创大步跨入数字触发时代

 2012-4-9 13:48  1140 19 19 分类: 测试测量

罗德与施瓦茨中国有限公司

关键字：触发，数字触发，触发抖动，触发迟滞，精度

我们很幸运，生长在一个技术革命的年代，享受着各种技术革新带来的便利。我们又很彷徨，因为永远没有最好的方案，只有更好的选择。

自从聪明绝顶的工程师发明了触发，我们就有很好的工具观察电子信号了，这是一个里程碑式的发明。他能实现两个最大的功能：a) 能稳定显示和监测电子波形；b)能隔离不同特点波形。都说世界是我们眼里的世界，每个人看到的世界都有区别，这是社会科学的维度。好在自然科学有很多的工具，有个各种验证的方法。科学就是在不断的怀疑和不断验证中交替前进。

传统的模拟触发方式一直从模拟示波器到数字示波器，沿用至今，技术发展只是改善了触发电路的精度，增加了DSP 的修正，降低了电路本身的抖动。示意图如下：

从示意图明显可以判断，信号进入示波器是走了两个路径，一个是信号通过放大器和调理电路，顺利进入了A/D 转换器，进行数字采样，进入采集缓存存储器。另一路恰恰是不过A/D 转换器，从前端电路直接分离，走的是触发电路路径。两个路径的频响不同，噪声环境各异，所以在采集来看，两路的延时和幅度都有不同，导致在触发点的显示结果，总会有抖动变化.

模拟触发难道对于大的抖动我们束手无策，当然不会。我们总会有办法来降低触发抖动的，通常是采用触发后处理的方式，通过把处于不同位置触发点补偿到同一个触发位置，补偿的分辨率取决于采样分辨率或者增强分辨率,比如500fs。凡事总会有两面性，技术也是一样，帮你解决问题的同时，也带来负面影响，比如补偿处理的过程会牺牲处理速度，也就会降低刷新速率；补偿必须在ADC 采样芯片的动态范围内实现。补偿过程参考下列示意图：

总结一下传统模拟触发技术我们经常碰到的尴尬吧：

1，触发抖动总是存在的，而且跟硬件电路关联很大

2，我们数字后处理可以补偿掉一部分抖动，但是带来的负面效果是：极大降低了处理速度和刷新速率

3，必须在ADC 的动态范围内才能实现

4，触发带宽比前端模拟带宽小，极端条件下，等速率的信号进入示波器，不能稳定显示和触发

我们还依稀记得几年前，几个厂家在互相揭短,A 公司说B 公司的仪器带宽是假的，B 公司说A 公司的仪器触发带宽太水货了，满带宽触发都做不到。技术总是用来突破的，我们将大步跨入数字触发时代，还是那句话，没有最好，只有更好，我们需要革命性思维，我们需要创新型解决方法。那就用数字触发系统吧。数字触发系统怎么实现呢？

1，数字触发实际上是通过一个专用集成电路(ASIC)来实现，它是一个工作时钟在500M，门电路超过1500 万的片子。可想而知，随着采样速率越来越高，要求的处理速度越来越快，对于数字触发电路来讲，需要越来越快的吞吐量来保证。这得益于公司的研发人员开发了精妙的算法，以及高达20 路的并行处理架构，使得原来在一路上处理速度提高到并行的20 倍，保证了连续的大容量的处理能力。

2，单纯依靠数模转换的速率来判决触发事件的话，会显得分辨率太低，比如10G 采样率，分辨率就在100ps,为了增强触发判决速率，通常采用内插的方式。而且通常采样两级内插，第一级在触发信号进入数字比对时钟之前，做一次内插，相当于把分辨率提高了一倍，变成50ps,第二级在时钟比较电路之后，再TDC 电路做200 次内插，把触发的分辨率增强到250fs 了，整个提高了一个量级。

通过对数字触发原理的了解，也能很清楚地看到，数字触发能带来前所未有的一些优势，这些优势体现在

a) 非常高的触发灵敏度
到底有多高的灵敏度呢？通常用模拟触发的时候，触发的灵敏度基本上都会超过一格。而且通常要稳定触发带有高频干扰的信号时，需要在触发门限附近有触发迟滞，才能稳定触发，通过数字触发能达到0.1 格的触发灵敏度，给高频干扰信号的稳定出来带来可能性。模拟触发方式也有触发迟滞，但是通常是固定的迟滞，不可调节，通常也称之为高频抑制。