示波器触发

示波器的触发

——挑战工程师的智慧

1．什么是触发？

触发电路的作用就是保证每次时基扫描或采集的时候，都从输入信号上与定义的相同的触发条件开始，这样每一次扫描或采集的波形就同步，可以每次捕获的波形相重叠，从而显示稳定的波形。通俗的讲就是“控制示波器显示什么”

模拟示波器触发和数字示波器的触发都是使重复信号稳定显示

对单次信号进行捕获

对重复信号中的异常波形和单次事件中的特殊波形进行隔离捕获。

触发设置是使用示波器最麻烦的一点，触发设置是依据信号的特征进行的，所以在设置之前首先要对被测信号有足够的了解。

其次，示波器提供了许多触发设置方式，这些触发器（功能）可以响应输入信号的不同条件，根据波形特征加以设定和正确、灵活地应用，会使你在实验中事半功倍，帮助快速发现问题。例如，一个比实际应该达到的宽度要窄脉冲在系统中作怪，若只使用电压门限的触发器是不可能捕获到这样脉冲的，这时候，高级触发控制使你可以单独关注波形中感兴趣的细节，把窄脉冲从正常信号中隔离出来，这样，即使没有长记录长度的支持，也能准确地定位异常信号，而且还提高了工作效率。所以对于不同的信号要采取不同的触发方式以便迅速准确地设置示波器的触发，从而找出自己感兴趣的信号。

另外，不要忽略触发耦合的作用。通过图1的示波器原理图可以看出，触发电路与信号引进示波器直到存储是并行处理的，也就是说触发电路不会影响到信号的显示。触发电路产生的只是控制信号，用来控制示波器的存储和显示。所以当使用触发耦合的时候对信号是不会有任何影响的。触发耦合有高频抑制、低频抑制、交流偶合和噪声抑制等，在应用中各有自己不同的用法（详见触发耦合）。

通道1

图1

2．触发的作用

当一个信号引进示波器，这时如果不对信号的显示作出相应的控制，那么显示则是杂乱无章的，见图2，每一屏的显示都不同，当示波器快速刷新的时候，我们看到的信号是混叠的，没有稳定的图像，无法观察和测量。

图2

为了解决这种情况，我们就需要规定示波器的触发条件，以达到稳定同步，把信号清楚的显示出来。

我们以最简单、最通用的边缘触发来说明一下触发的原理。首先我们分析一下我们所要观察的波形：正弦波在一个周期内的波形特征，只有一个唯一的上升和下降沿，那么我们可以选择上升沿作为触发条件，同时设置一个触发电平与上升沿相交，得到一个触发点。我们知道在正弦波的不同周期，该触发点的位置是相同并唯一的，这时当我们把该触发点定义在显示屏幕的特定位置时，示波器每刷新一屏，把满足触发条件的点都放在屏幕的相同位置，由于该点在波形中是唯一相同的，所有不同屏幕的触发点都相同在同一位置，那么屏幕上的显示就稳定同步了，同时刷新一屏只有第一个满足触发条件的点定义为触发点，其他被忽略。如图3。

示波器显示不正常触发

第一屏显示 第二屏显示 第三屏显示 第四屏显示 第一屏触发点 第二屏触发点 第三屏触发点 第四屏触发点 第一屏显示 第二屏显示 第三屏显示 第四屏显示

图3

在图3例子中，以上升沿，触发电平为0V 作为触发条件，为方便起见，我们把触发点放在屏幕的最左边零点位置，当每刷新一屏时，示波器把满足触发条件的点放在屏幕零点，波形就稳定地被显示在示波器的屏幕上。

3． 触发的类型

对于传统的模拟示波器，只是处理模拟的波形信息，只有简单的边缘触发方式。而新一带的数字存储示波器，由于有数据存储，并可以定义触发点在内存中的位置，对数字化的信息，可以设置更多更复杂的触发方式，满足了不同特征波形的触发和观察。

怎么样正确的设置触发条件来观察不同特征的波形呢？这是对每个工程师智慧的挑战。让我们看看以下的例子： 例1．

分析如上波形我们看到，当使用简单的边缘触发，选择上升沿、触发电平为幅值的50%作为触发条件的时候，每个大的周期都有两点满足触发条件，这样就破坏了触发点在一个扫描周期内的唯一性，当不能保证每次屏幕刷新都从窄的脉冲开始时就造成了混迭。

为稳定正确地显示该波形，最简单的办法是采取触发释抑(Hold off)，即在每次扫描时加入延迟时间（通常为信号周期的整数倍），使得扫描的每次触发总是从相同的信号沿开始。正常触发显示 所有屏幕触发点重叠在一起

第一屏显示 第二屏显示 扫描时基 当信号在示波器屏幕显示时，发生了混迭

从而得到稳定的波形显示。也就是确保每次屏幕刷新都从窄脉冲开始。这样就保证了触发点的唯一性

我们看到边沿触发除了有上升沿（下降沿）和触发电平标准条件设定，同时还有设定触发释抑波形特征条件。当标准条件不能限定波形特征时要用触发释抑来加强条件的限制，一般的经验是释抑时间略小于大周期的整数倍。

例2．信号如下图所示：

首先，分析这种特殊信号，目标是捕获在方波信号中存在的与正常脉冲宽度不一样的窄脉冲。如果我们只设定边缘触发，那么每个脉冲都满足条件，都产生触发，发生混叠，这时无法把我们所关心的窄脉冲隔离出来。

所以，我们是不能用边缘触发，而要选择更高级的触发方式：脉冲宽度触发。根据信号的特征（波形宽度问题），选用脉冲宽度触发功能，设定所要捕获波形的时间宽度（时间触发条件设定为= 或 <或 >或 ≠，在该例子中我们选择小于，设定触发电平。当波形满足电平触发条件的同时，又满足设定的波形脉冲宽度的触发条件，我们就捕获到所关心的窄脉冲了。

从上面这些例子我们可以看到，针对不同特征的波形，应当采取不同类型的触发方式，只有选择正确的触发方式，才能抓住我们想要观察的信号。随着示波器和应用领域的发展， 隔离时间调整 正确显示 关心的信号

触发电平

触发方式越来越多，各种示波器所具有的触发方式不尽相同，很多示波器具有多种触发类型，要根据信号的特征来选择。

4． 触发源和耦合 ● 触发源：通过图1可以看到，触发电路与被测信号处理电路是并行结构，所以触发

电路并不会影响到被测信号的数字化处理，那就决定了触发信号不光可以从被测信号引入，还可以通过其他通道、外触发通道等引入。当被测信号过于复杂或者没有特定的特征时，我们无法通过被测信号来完成触发，这时就需要其他触发源来完成触发。

如：一组成分十分复杂的信号，其周期和特征都不明显，触发条件无法设置，这时就可以通过信号源产生一个触发信号来完成触发并显示。

● 触发耦合：当触发源引进的触发信号存在很多干扰和噪声的时候，我们就要通过

触发耦合来净化接收的信号。使触发电路能够完成预期的工作，不出现误触发。 下表给出了一种示波器的触发偶合的方式和作用，其他种类不尽相同。注意触发

耦合与垂直通道偶合有本质区别，垂直耦合将影响到被测波形，而触发耦合只是

对

Tektronix 公司的TDS3000B 系列示波器的触发耦合方式

5． 触发与存储

传统的模拟示波器由于没有存储单元，触发只是示波器显示波形的一个起始信号，单单定义了波形的起点。但是新一代的存储示波器由于把模拟信号数字化，并且存储到内存之中，触发作为一个定义点也同样被存储到内存，这种模式就决定了可以把触发点放到内存中的任意一个位置。有了这个特性我们就可以看到触发之前的波形，

也就是我们所说的预触发。

被测信号 外触发信号