关于像示波器这样的仪器，一个首要的需求是快速且可靠地对已知信号流中的感兴趣事情进行检测和触发。对特定事情的检测越及时，电子规划进程中发生的问题就能够越快地被纠正，然后节约开发和出产测验时刻。
这一点关于示波器供货商来说相同重要。许多供货商供给100多个预界说的触发来协助用户将常见和不常见的信号条件快速分隔。这一方面进步了灵敏性，可是另一方面，挑选正确的触发自身要比实践捕获信号愈加困难，因为触发具有多种多样的类型、速度、带宽、延时和软件等，而且每一个触发都需求在灵敏性与死区时刻之间进行权衡。 了解每种类型的触发以及相应的权衡能够协助用户找出抱负的触发办法来进步成功触发事情的几率。
两方面要素决议了示波器的触发功用：
- 触发灵敏性描绘了界说触发阈值或条件来习惯各种被测信号条件状况以进步功率的简略程度。 大多数示波器供给了供货商界说的各种触发功用，包含参数最低值设定，比方电平或宽度等，可是没有供给一种办法来自界说这些参数。
- 触发死区时刻是指示波器在相邻两次收集之间无法检测到触发的时刻长度。这意味着假如感兴趣事情发生在死区时刻内，那么它将错失触发条件。触发死区时刻是一切触发架构的固有特性，可是咱们能够选用一些办法和技能来最小化这个时刻。 许多示波器供货商供给了根据软件的触发器来增强灵敏性，可是因为需求后处理，这类触发需求较长的死区时刻，因而不适合小概率和不频频发生事情的检测。
1. 传统触发
边缘触发（逻辑信号从高电平变成低电平或从低电平变成高电平时开端收集数据）是现在最常见的示波器触发形式。大部分简略的调试和测验功用都是经过边缘触发进行处理，可是有时候需求一些更杂乱的触发来阻隔特定形状的信号或接连阻隔多个形状的信号。示波器也包含了一些更高档的触发选项，供给了更高灵敏性来捕获例如I2C或SPI等串行协议以及高档事情和信号特性，比方毛刺、矮脉冲、宽度、转化速率、超时等。
图1.这是一个根据数字信号处理的示波器框图。 收集内存和信号处理单元决议了示波器的收集更新速率和死区时刻。
许多触发条件在硬件中履行，可是更为杂乱的触发选项和信号认证一般在类似于图1中的软件中履行。软件触发供给了最佳的灵敏性，可是也添加了必要的数据传输和处理时刻，在这个时刻段内示波器无法检测到新的触发，如图2所示。体系无法检测触发的时刻段称为死区时刻，这个时刻往往比实践收集数据记载时刻更长—换句话说，示波器触发体系的死区时刻或许占有超越95%。这使得检测小概率或低频率事情变得更为困难，而且导致测验时刻更长。 更糟糕的是，用户或许过错地假定预期事情没有发生，因为预期事情发生的概率太低以至于其在丈量进程中没有被检测到。
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图2.该图显现了传统示波器的数据收集和剖析进程，其间波形捕获（上）和接连处理（下）之间存在死区时刻。
假如示波器的可用触发或信号剖析才能无法满意使命的需求，那么用户的仅有挑选便是收集较长的波形片段，并将这些片段的原始数据下载到电脑上进行后期处理来找到特定事情。可是这添加了整个体系规划进程的杂乱度，一起因为数据传输延时和数据处理所需的时刻，整个测验的时刻变长了。
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2. 生成触发，无需权衡
尽管大部分根据软件或智能触发选项能够满意电子电路的规划和测验需求，可是假如不将小概率事情敏捷阻隔或纠正,这些事情往往会使得产品开发时刻拉长。因为示波器触发功用的局限性，用户只能运用供货商所供给的功用。
假如用户能够在示波器内自行开发自己的算法，那么就能够针对特定使命自界说仪器的功用，然后不受限于供货商供给的功用。比方，用户能够针对特定运用自行界说触发条件来专门捕获某个信号条件，这样就无需在PC上进行后续处理，然后大大削减测验时刻，如图3所示。
为示波器供给在线数据处理以及从头编程算法的灵敏性的关键技能是FPGA，FPGA从实质上来说是可编程芯片，它能够经过真实的并行机制高速履行自界说信号处理和操控算法。 FPGA的灵敏性让用户能够修正或许添加特定的触发算法，一起高吞吐量的数据处理可在收集进程中实时地剖析数据样本，而不是之后再进行处理。这能够防止死区时刻、防止触发遗失并协助用户更快地检测小概率事情。
用户界说触发的一个比方是检测不符合规范触发界说的信号波形或电平跃迁，如图3中所示的信号。这种数字信号展现了一种非单调边缘，其原因或许是信号反射或被测电路的电源毛病。规范边缘或宽度触发无法检测这种不希望的信号，而且运用惯例手法进行检测根本不或许。咱们需求研讨一种新的触发准确并接连地捕获这个事情。为了处理这一问题，咱们需求开发一个软件触发器；但是这种办法存在较大的触发死区时刻，无法快速检测小概率事情。或许，能够选用用户可编程的FPGA来供给多个窗触发，当一切窗触发一起检测到有用触发条件时，就会将收集的样本与掩模进行比照，然后发生一个组合触发来收集信号。
因为FPGA可接连实时地评价信号，因而示波器既能够捕获单个信号，也能够收集接连信号，而且在两次收集之间不会存在死区时刻。
图3.运用用户界说触发捕获特定信号跃迁；该功用在可重装备示波器的FPGA内完结。
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3. 可重装备示波器
多年来，测验工程师们运用LabVIEW等软件东西来替代传统台式仪器内的固定软件，完结了体系测验以及丈量成果剖析和显现的自动化，然后节约了测验本钱。 这种办法供给了灵敏性而且利用了最新的PC和CPU技能。 但是，用户的需求往往不只限于此，他们一般需求修正仪器的丈量办法来更好地满意运用的需求。
传统的现成仪器由供货商界说并仅供给固定的功用；而NI首先选用FPGA技能供给愈加敞开、灵敏的仪器。 所以，获得了兼具这两种特性的硬件： 固定、高质量的丈量技能；最新的数字总线集成；用户可定制的高度并行逻辑，这种逻辑供给了低延时并直接与I/O相关以便进行在线处理。
图4.可重装备示波器NI PXIe-5171R的功用框图。
凭借FPGA内供货商供给的敞开软件，用户能够扩展仪器的功用，比方自界说触发或额定守时或操控信号。 用户也能够在经过软件规划的仪器的FPGA中完结他们自己的算法，从头界说硬件功用来完结彻底不同的使命。 比方，示波器能够变成一个实时频谱剖析仪、瞬态记载仪、协议剖析仪、射频接收器或许其它仪器。
设备本钱是测验体系的一项首要本钱，因为需%&&&&&%买和保护的仪器数目更少，可重装备设备能够协助用户节约设备本钱。这一点关于需求长时刻（超越10年）运用的测验和仪器功用来说特别有用，比方军用或许航天测验体系，它们常常需求再现已被筛选（生命周期完毕）的旧仪器的功用。
可重装备仪器十分适用于这一运用，因为经过从头编程能够模仿旧仪器的功用。测验体系软件只需少数的从头编程和从头认证就可与新仪器合作作业，因而能协助用户节约本钱。
此类仪器的一个比方是NI PXIe-5171R reconfigurable oscilloscope，它运用Xilinx Kintex-7 FPGA实时处理来自8个输入通道的采样。 图4展现了用户可编程的FPGA怎么集成到数据途径中并供给对仪器的操控信号和守时信号的拜访。
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4. 定论
因为缺少灵敏性和实时剖析才能，传统的示波器触发办法在捕获小概率和杂乱事情上面对应战。 新办法利用了FPGA技能来自界说触发功用，以满意杂乱的触发条件以及实时信号处理和剖析需求。
观看演示视频，了解怎么经过自界说触发来防止死区时刻。
