你知道 HD3 具有數位觸發(Digital Trigger)功能嗎？

InfiniiVision HD3 系列的一個令人興奮的新功能是其數位觸發！雖然之前的 InfiniiVision 示波器採用的是類比觸發設計，但 HD3 的數位觸發具有更高的準確性和靈敏度、更好的抗噪能力，並且比類比觸發更穩定——這大幅提升了客戶的整體分析能力。

在本技術文章中，我們將介紹類比與數位觸發的區別、數位觸發的優勢，以及如何演示 HD3 數位觸發的強大功能。
內容
I.   類比 vs 數位觸發
II.  數位觸發帶來的優勢
III. 如何演示 HD3 的數位觸發

類比 vs 數位觸發

由於數位觸發是 InfiniiVision 的一項新功能，我們來了解數位觸發的概念以及它與類比觸發的區別。

從基本概念開始：示波器的觸發功能告訴設備的數據採集系統何時應該開始獲取數據，條件由使用者設置。簡單來說，觸發就像攝影師等待最佳時機按下快門來拍攝照片。觸發不僅負責拍攝這張“照片”，還決定何時對即將進入的信號拍照，並將其顯示在螢幕上。
在 HD3 問世之前，我們的 InfiniiVision 示波器使用的是類比觸發系統。

具有類比觸發的示波器擁有獨立的信號路徑與觸發路徑。在這種設計中，信號會先通過前置放大器（preamp），然後進入 ADC（類比數位轉換器） 進行數位化。同時，觸發比較器（trigger comparators） 會監視前置放大器的輸出，當輸出超過使用者設定的閾值時（例如通道 1 出現上升沿），觸發器就會啟動。

當觸發系統的條件滿足時，它會在輸出端產生觸發脈衝。當示波器的數據採集系統檢測到此觸發脈衝後，就會開始掃描信號數據，並將其顯示在螢幕上。

相比之下，HD3 系列的數位觸發系統使用的是單一路徑來進行觸發與信號處理。信號首先通過 ADC（類比數位轉換器） 進行數位化，然後觸發系統會直接分析數位處理後的數據，以確定何時觸發。

這種統一的觸發與信號路徑可以類比為相機的取景器 - 當光線通過鏡頭時，你可以直接看到影像，並確保焦點正確。同樣地，數位觸發不會將信號拆分成不同的路徑，而是基於相同的數位數據來決定觸發點，從而提高準確性與穩定性。

數位觸發帶來的優勢

類比觸發的缺陷

在類比觸發設計中，信號會被拆分成獨立的信號路徑與觸發路徑，這種設計會導致示波器難以準確判定觸發事件發生的時間點。即使是設計精良的類比觸發
示波器，也不可避免地會產生觸發抖動（Trigger Jitter）。
觸發抖動是指觸發條件達成與實際開始測量掃描之間的時間偏差。
回到我們的相機比喻，觸發抖動就像攝影師按下快門時，發現拍攝的對象並未完美對準畫面中央。

當觸發抖動過高時，會影響信號的可視性：
•  波形可能在螢幕上顯得模糊，因為觸發點在不同次數的採集中出現了細微偏移。
•  難以捕捉快速或間歇性事件，因為波形無法在螢幕上保持穩定對齊，導致某些關鍵細節被遮蔽。

此外，類比觸發還可能受到電壓誤差或不匹配的影響，這可能會導致觸發錯失或誤觸發。
舉個例子，電壓誤差可能導致示波器未能檢測到實際發生的觸發事件，即便信號確實已經越過了觸發閾值。這就像攝影師在等待被拍攝對象微笑，但如果對方微笑幅度不夠大，攝影師可能就看不到這個細節，最終錯過了拍照的時機。

數位觸發的優勢

數位觸發具備更高的觸發準確性與靈敏度：
•  更高的觸發準確性（Trigger Accuracy）：確保使用者能夠精確設定觸發條件，鎖定信號的特定部分，避免觸發錯誤或誤觸發。
•  更高的觸發靈敏度（Trigger Sensitivity）：指示波器能夠檢測的最小信號幅度，即對微小電壓變化的敏感度。更高的觸發靈敏度讓使用者能夠可靠地在螢幕上觸發並顯示極小的信號。

由於數位觸發採用統一的信號路徑，它的觸發抖動（jitter）顯著降低。這意味著，每次數據採集時，觸發點都能夠精確對齊，確保信號的一致性與穩定性。

數位觸發就像相機自動拍攝終點線的選手 - 相機能夠根據預設條件，自動在正確的時間點捕捉影像，而且是基於相同的數據源來決定何時拍照，確保準確性與一致性。

數位觸發器還能解決類比觸發電路可能產生的時間與電壓誤差。使用數位觸發時，示波器會在 ADC（類比數位轉換器）取樣值越過觸發閾值時觸發，即使只超過一位元也能觸發。

數位觸發的另一個優勢是其理想的重新鎖定（rearming）行為。數位觸發狀態機可以精確地跟隨信號的變化並執行一連串事件，而類比觸發則可能因誤觸發或部分觸發而導致比較器和定時電路準備下一個事件的速度變慢。

此外，數位觸發還提供更高的靈活性，使我們能夠隨時間增加新的觸發類型。例如，在 10.07 韌體版本中，我們新增了一種「邊沿-再邊沿（edge-then-edge）」觸發器，這正是因為數位觸發的特性才得以實現。這種觸發類型具有最大和最小時間值，若違反該時間窗口，則會重置並需要重新鎖定。這使得我們可以針對兩個事件之間的「間隔」進行觸發。

如何展示 HD3 的數位觸發

現在我們已經從概念上討論了數位觸發的優勢，接下來讓我們看看如何透過兩種客戶演示方式，來展示數位觸發如何在 HD3 上實現更高的觸發精度和靈敏度。您也可以點擊此處查看可列印版本的演示指南。

觸發精度

在此演示中，我們透過在具有電壓變動範圍的波形頂部觸發來展示觸發精度。理想的觸發器絕不會在低於設定閾值的波形上觸發，但所有觸發器都會有一定程度的觸發誤差。因此，這個演示提供了一種評估和視覺化觸發誤差的方法。

HD3 上的數位觸發精度極高，在此演示中，誤差僅為 0.001V！*

觸發精度演示步驟
1.  點擊 Default Setup，以確保示波器回到初始狀態。
2.  進入 Menu → Help → Demo，選擇 Fault Hunter Demo。
3.  在加載過程中彈出的對話框中點擊 Cancel，我們只需要示波器內的信號，不需要完整的演示內容。
4.  關閉 Fault Hunter 視窗。
5.  在 Fault Hunter Demo 控制選項底部點擊 Exit 退出演示模式。
6.  按下 Autoscale 鍵，使信號填滿整個螢幕。
7.  新增最大電壓測量值。
8.  點擊螢幕右上角黃色 T 標誌的 Trigger Menu。
9.  將觸發模式從「Auto」更改為「Trig’d」。
10.  按下前面板上的 Clear Display 鍵以重置測量數據。
11.  現在，您可以看到最大電壓顯示為 2.9V，但電壓在最高點並不穩定 - 如果觀察即時測量值，您會發現電壓範圍在最小值與最大值之間變動，顯示出信號頂部的某種波動或不穩定性。

12.  那麼，如果我們手動提高觸發電平，會發生什麼情況呢？
13.  打開 Trigger Menu，將觸發電平設置為 2.9V（注意：電壓是預設單位，因此直接輸入 2.9 並選擇 OK）。
14.  關閉 Trigger Window，然後按下 Clear Display 鍵以重置測量數據。
15.  在理想情況下，觸發最小值不應該捕獲任何低於 2.9V 的信號。但現實中，所有觸發器都存在一定誤差。現在，您可以看到 最小值略低於 2.9V，顯示為 2.8990V。

這種 誤差（tolerance） 是設定的觸發電平與實際測得的最小值之間的差異。在本示例中，誤差約為 0.001V，這極低 - 相比之下，其他示波器的誤差可能高達 0.1V 或更多。

16.  這展示了 極高的觸發精度！觸發精度至關重要，因為它讓使用者能夠設置非常準確的觸發電平。當觀察微小信號時，不僅需要高精度（precision），還需要高準確度（accuracy），以確保不會發生誤觸發或錯誤觸發信號的錯誤部分。

※ 關鍵點：
•  高精度：測量結果一致，但如果偏離真值，仍可能不準確。
•  高準確度：測量結果接近真值，確保觸發發生在正確位置。

觸發靈敏度演示

在這個演示中，我們展示如何透過增加垂直比例（vertical scale），仍能成功觸發微小波形，從而驗證觸發靈敏度。即使波形僅占螢幕的一小部分，我們依然能夠準確測量信號。這對於需要同時測量大信號與小信號的客戶特別有幫助，例如製造業或測試自動化應用。

如果您剛完成觸發精度（Trigger Accuracy）演示，請按下「Auto Scale」鍵，然後跳至步驟 8。

觸發靈敏度演示步驟
1.  點擊 Default Setup，將示波器恢復至初始狀態。
2.  進入 Menu → Help → Demo，選擇 Fault Hunter Demo。
3.  在加載過程中彈出的對話框中點擊 Cancel，我們只需要示波器內的信號，不需要完整的演示內容。
4.  關閉 Fault Hunter 視窗。
5.  在 Fault Hunter Demo 控制選項底部點擊 Exit 退出演示模式。
6.  按下 Autoscale 軟鍵，使信號填滿整個螢幕。
7.  新增最大電壓測量值。
8.  打開螢幕左上角的 Channel Menu，將垂直刻度（Vertical Scale）設置為 5V/div（直接輸入 5，然後點擊 OK，電壓單位 V 預設）。關閉 Channel Menu。
9.  大多數示波器無法觸發小於 1 格（division） 的波形，而 HD3 能夠觸發小於 0.7 格的波形！

即使波形僅佔示波器 ADC 的極小部分，我們仍能成功視覺化並觸發該信號，即使在大比例尺下也可實現高靈敏度觸發。

10.  再次打開 Channel Menu，將 垂直刻度（Vertical Scale）設置為 10V/div，然後關閉 Channel Menu。
11.  您會發現，我們仍然能夠成功觸發信號，並保持相當準確的測量結果。

這展示了數位觸發系統的高靈敏度！

•  觸發靈敏度 對於需要處理不同電壓信號的客戶至關重要，例如 製造業或測試自動化應用。
•  這些客戶的測試環境通常無法針對不同測試改變垂直刻度，它們的測試設定通常是固定的。
•  若使用類比觸發的示波器，這些客戶將無法在同一測試站內同時測量低電壓小信號與高電壓大信號。

HD3 的數位觸發確保即使信號僅佔螢幕極小部分，仍能準確觸發並測量！

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【相關產品介紹】
※ Keysight HD3 - 系列：14 位高解析度，設立示波器新高度 ( 瀏覽產品規格 )
Keysight InfiniiVision HD3 系列示波器採用便攜式設計，配備專用的應用特定集成電路 (ASIC)，可實現數位除錯，提供四倍的垂直解析度，並且注入噪音只有其他通用示波器的一半。使用這款示波器進行除錯，可以輕鬆識別設計中的小信號，即使在噪音中也能捕捉到最微小和最罕見的信號波動，確保產品品質。

	HD302MSO	HD304MSO
頻寬（-3 dB）	200 MHz
經計算所得的上升時間 (10 至 90%)	≤ 3.5ns
輸入通道數
類比	2	4
數位	16
ADC bits	14-bits
Noiser Flow	48 μVRMS noise floor on 50 Ω inputs at 2 mV/div and 1 GHz
波形更新率	1.3 M waveforms /sec
記憶體	20 to 100 Mpts options
最大取樣率	3.2 GSa/s per channel
串列協議選項	I2C, SPI, UART (RS232 / 422 / 485), CAN, CAN FD, CAN XL, and LIN

頻寬（-3 dB）	HD302MSO (2+16通道)	HD304MSO (4+16通道)
200 MHz（標配）	HD302MSO-200	HD304MSO-200
350 MHz	HD302MSO-350	HD304MSO-350
500 MHz	HD302MSO-500	HD304MSO-500
1 GHz	HD302MSO-01G	HD304MSO-01G