2021年03月30日 | 示波器的触发详解

前言：在使用示波器进行测量时，首先就是需要掌握选择何种触发方式来捕获特定的事件，所以充分理解触发的概念、原理以及设置方法是有效使用示波器的前提。

一、触发的定义

在文章的开始，我们给示波器的触发下一个明确的定义：

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。

二、触发的原理

触发是如何进行的？我们通过对过程的模拟，来看一下触发与未触发时的区别：

A、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。

（未触发时）示波器显示画面如下

B、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。

（触发时）示波器显示画面如下

三、触发的作用

触发的作用可以总结为两点：

1、稳定的显示一个周期性的信号，也可以说是同步波形；

2、从快速而又复杂的信号中抓取想要观察的片段。

稳定显示一个周期信号在第二节已有演示，如何抓取特定的片段在文末有一个实例，能够帮助我们快速掌握触发的使用方法。

四、了解几种触发模式

什么是示波器的触发模式？

我们知道示波器需要通过触发这样一种办法来使得示波器的扫描与被观测信号同步，从而显示稳定的波形，所谓的触发模式就是指一些为产生触发所选定的方式，以满足不同的观测效果，示波器的基础触发模式有三种：

自动模式与正常模式

在自动模式下，示波器首先按照触发条件进行触发，当超过设定的时间没有触发条件时，示波器将强制触发，显示信号。当我们对一个信号的特征不了解时，就应该选用“自动模式”，这种模式可以保证在其他触发设置都不正确时示波器也会有波形显示，尽管波形不一定是稳定的，但是可以为我们进一步调节示波器提供直观的判断。

正常模式与自动模式不同，正常模式下，示波器只有当触发条件满足时才产生扫描，如果没有触发就不进行扫描，屏幕上什么都没有，正常模式的作用在于观测波形的细节，特别是对于比较复杂的信号，当我们对一个特定的信号设置了特定的触发条件，尤其是满足触发条件的时间间隔比较长时，就应该选用正常模式。

下图是方波信号未触发时在两种模式下示波器屏幕上的显示情况：

单次模式

单次模式也称单序列触发，英文简称“SEQ”,这种模式和正常模式有点类似，就是只有当触发条件满足时才产生扫描，否则不扫描。而不同之处在于，这种扫描一旦完成，示波器的扫描系统就会进入一种休止状态，即后面再有满足触发条件的信号出现也不再进行扫描，必须通过手动的方法，才能进行下一次的触发动作。单次触发模式常用于捕捉单次或多次出现但不具有周期性的信号，比如说一个电路上电时产生的上电信号只会出现一次，如果不使用单次触发，很难捕获到这个信号。

在实际使用过程中，不同触发模式的选择要依据被观测信号特性和想要观测的内容做出判断，并没有固定的规则，而往往是一个交互的过程，即：选择不同的触发模式来了解信号的特性，又根据信号的特性和想要观测的内容选择有效的触发方式。

五、常用的触发调节

触发的核心在于如何设定条件，这是示波器使用中最重要的地方，也是许多用户认为最难掌握的地方，我们来认识一下常用的触发调节：

触发源

要使屏幕显示稳定的波形，则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的信号加到触发电路，作为触发条件的比较对象，这个比较的对象就是触发源。

最常见的触发源是内触发（INT），即用被测信号作为触发源，如通道1、通道2、通道3，使用时需要注意的是选择信号当前所在通道作为触发源，这是大部分初学者忽视的问题：将一个没有接入信号的通道作为触发源。

除了内触发（INT）外,还有外触发(EXT或AUX IN)和电源触发（LINE）两种触发源。外部触发是独立于信号通道的触发源，该触发源只能是低频与高频信号，与被测信号之间要具有周期性的关系；电源触发使用示波器的市电输入作为触发信号，这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的，感兴趣的朋友可以自行了解下。

触发电平和触发极性

触发电平在示波器显示中为一个电压值，单位是“mV”和“V”,另外在界面上都会有一个触发电平线以指示其相对于信号波形的位置，平板示波器的触发电平调节非常简单，通过手指触摸“Level”上线移动即可。

触发电平调节又叫同步调节，它使得扫描与被测信号同步。只有触发电平在信号幅度的范围之内时，信号才可能被触发。

触发极性的开关用来选择触发信号的极性。选择正的时候，在信号增加的方向上，当触发信号超过触发电平时就产生触发。选择负的时候，在信号减少的方向上，当触发信号超过触发电平时就产生触发。

触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点，所用的触发方式在此点上被关注。

六、触发类型

用作触发条件的形式有很多，常见的触发类型有：边沿触发、脉宽触发、逻辑触发、N边沿触发、欠幅触发、斜率触发、超时触发、视频触发、串行总线触发等等。

我们将以边沿触发、脉宽触发和逻辑触发为典型，逐一进行介绍：

边沿触发：

边沿触发是最常用最简单也是最有效的触发方式，90%以上的应用都可以只用边沿触发来进行，它是通过查找波形上特定的沿（上升沿或下降沿）来触发信号。

下图是边沿触发的原理示意：

以触发电平作为参考，当信号从低于触发电平变化到高于触发电平时产生的触发，就是上升沿触发，反之就是下降沿触发。

现在给示波器端口输入一个简单的正弦波信号，分别设置为上升沿触发和下降沿触发，我们来观察触发位置的变化(顶部中心位置字母“T”表示触发位置)

脉宽触发：

根据信号的脉冲宽度产生的触发简称脉宽触发，脉宽的范围定义可以是小于、大于、等于和不等于，根据极性可分为正脉宽和负脉宽。

正脉宽：从上升沿与触发电平相交点到相邻的下降沿与触发电平的相交点，两点之间的时间差；

负脉宽：从下降沿与触发电平相交点到相邻的上升沿与触发电平的相交点，两点之间的时间差。

现在输入频率为1KHz，即周期为1ms的一个方波信号，使用脉宽触发进行的设置方法如下：

逻辑触发：

逻辑触发需要设定每个通道的逻辑值，并设置通道之间的逻辑关系（与、或、非等等），当满足该逻辑关系，并达到设定的时间条件之后，任一通道的边沿变化时，就产生触发。

每个通道的逻辑值可以设置为：高（大于触发电平时为高）、低（于触发电平时为低）、无（无关）。

下图中，我们设定CH1为高时触发，CH2为低时触发，当同时满足这两个条件时，就能获取稳定的波形。

欠幅触发：

同过设置高低电平门限，触发那些跨过了一个电平门限但没有跨过另一个电平门限的脉冲。有两种类型可选：正矮脉冲，负矮脉冲。

斜率触发：

斜率触发是指当波形从一个电平到达另一个电平的时间符合设定的时间条件时，产生触发。

正斜率时间：波形从低电平达到高电平所用的时间。

负斜率时间：波形从高电平达到低电平所用的时间。

超时触发：

超时触发是指从信号与触发电平交汇处开始，触发电平之上（或之下）持续的时间超过设定的时间时，产生触发。

视频触发：

专门针对视频信号的触发方式，根据视频的制式不同而有所不同，一般有PAL/625、SECAM、NTSC/525、720P、1080I和1080P等制式。视频触发在不同的电压档位都可以触发，可以根据需要调整合适的电压档位观察波形。

串行总线触发

常见的有I2C、SPI、CAN、LIN、UART等，需要的朋友可行了解或阅读TO1000系列示波器用户手册。

七、触发耦合+触发抑制

如何在触发设置中让波形完美呈现？有一些小细节的作用不可忽视，灵活掌握后，对示波器的使用大有裨益。

触发耦合

在常用的设置中，一般设定了触发类型、触发电平，波形就能稳定显示了。但对于噪声比较大的信号，噪声的的存在干扰了信号的准确触发，触发耦合的作用就是用来抑制触发电路中的干扰和噪声。

下面介绍一下常见的耦合方式：

直流(DC)耦合：触发源信号交流和直流成分都被送入触发电路。

交流(AC)耦合：触发源信号直流成分被滤去。适用于观察从低频到较高频率的信号。

高频(HF)抑制：触发源信号中特定频率以上的信号都被滤去。适用于观察含有高频干扰的信号。

低频(LF)抑制：触发源信号中特定频率以下的信号都被滤去。适用于观察含有低频干扰的信号。

噪声（Noise）抑制：用低灵敏度的直流耦合来抑制触发源信号中的噪声成分。适用于观察含有高频噪声干扰的信号。

触发耦合其实就是一种对触发信号的低通或高通滤波。因此可对噪声大的信号加入“高频抑制”耦合，过滤掉其中高频部分，

触发抑制

在触发设置中，触发抑制的功能一般会被人忽略。按照定义，抑制是定义两次触发之间的最少时间间隔。当示波器触发一次后，会进入触发释抑时间计数，在此时间内触发功能会被抑制，即使信号满足触发条件，系统也不会标记为触发点。

触发抑制时间的设置对偶发性多边沿的信号捕获极为好用，使得原来图像不稳定的波形马上清晰。若触发释抑时间没有设置好，示波器将会把不同边沿的信号作为触发点，导致不一致的波形重叠在一起，造成波形显示不稳定。

触发是目的性很强的操作，也就是说需知道信号异常，才会知道要设定怎样的触发条件。那如何快速发现异常，这应该是设置合理触发的前提，TO1000系列平板示波器拥有最高13万次每秒的波形捕获率，长达28Mpts的存储深度和丰富的触发类型，可以帮助我们在复杂多变的信号中快速定位异常部分。

捕捉异常信号实例：

第一步：通过电路故障怀疑信号中可能存在小概率的异常事件；

第二步：打开示波器高刷新模式，观察到一个高电平的偶发信号；

第三步：根据异常信号的特性，选择最为合适的边沿触发，调整触发电平直至稳定异常信号。