基于FPGA的数字示波器的触发/采集

信号触发原理

触发

只有满足一个预设的条件，示波器才会捕获一条波形，这个根据条件捕获波形的动作就是触发。

原理

示波器在没有触发的时候，会随机抓取一段时间的信号并生成图像，由于信号是连续不断的，随机抓取的位置并无规律，这些静态的图像逐个显示，就像放胶片电影一样，组合在一起就形成了动态的显示，最终在屏幕上的效果就是看到来回滚动的波形。
我们设定一个条件，用一个直流电平作为参考，当信号的电压大于直流电平的一瞬间作为抓取信号的起始点。如下图所示，红色细线就是参考的直流电平，由于每次抓取图像的位置是有规律的，都是在信号过直流电平的瞬间抓取，所以每次抓取的信号相位一样，连续显示的时候完全重叠，看上去就是一条稳定的波形。

作用

稳定的显示一个周期性的信号，也可以说是同步波形；
从快速而又复杂的信号中抓取想要观察的片段。

触发方式

自由触发

所谓自由触发是指，在任意的时刻，把待观测信号依照时间顺序，切成小的时域段落，然后绘制到显示器屏幕上。

常用触发

在实际工作中，示波器的常用触发方式是带有方向性的电平触发方式，比如：
正向通过触发电平：即信号电平值从低到高的通过触发电平，产生触发。
负向通过触发电平：即信号电平从高到低的通过触发电平，产生触发。
双向通过触发电平：即信号只要在触发电平附近来回变化则产生触发。

触发电路参考设计

电路功能描述

数字示波器触发-采样模块
触发电平可以配置，触发模块包括4种
- 自由触发，触发输出始终有效
- 自由触发，触发输出始终有效
- 正斜率触发，输入信号值以正斜率方式通过触发电平时触发
- 负斜率触发，输入信号值以负斜率方式通过触发电平时触发
- 电平值触发，输入信号值落入触发电平区间（触发电平值-/+电平区间宽度）时触发
信号触发有效后，RAM写入电路启动工作，从0地址开始将信号样值写入RAM，直到RAM写满

电路总体设计

RTL总体结构

SignalTap 数据捕获测试

signaltap捕获数据

实测

无放大信号

放大10倍信号

触发采集时序

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