示波器的觸發原理和觸發模式

       在電子行業中，不論研發、測試還是生產環節，都隨處可見示波器的蹤影。這是因為， “毛刺”、“欠壓”、“錯碼”等曾經令人苦惱萬分的這些問題，示波器統統迎刃而解。

　　觸發通常是示波器被了解得最少的功能，但該功能是您應了解的最重要功能之一。

　　示波器觸發功能決定示波器捕獲目標信號的難易程度。

　　數字示波器擁有非常豐富的觸發功能，觸發的作用是捕獲所需要且穩定的信號波形，設置波形的時間零點。

　　如果示波器沒有觸發，示波器可能采集到波形的任何一段時間位置，下一個波形又可能采集到另外一個位置，這樣波形顯示就是不穩定的。

　　示波器觸發是什么意思?

　　示波器觸發的波形是這樣一種波形：每次滿足特定的觸發條件時，示波器會在其中開始追蹤 (顯示)波形，從顯示屏左側到右側。這將提供周期性信號(如正弦波和方波)以及非周期性信號(如串行數據流)的穩定顯示。

　　下圖顯示采集存儲器的概念演示。為便于理解觸發事件，可將采集存儲器分為預觸發和后觸發緩沖器。觸發事件在采集存儲器中的位置是由時間參考點點和延遲(水平位置)設置定義的。

　　示波器觸發原理

　　即使用者設定一個條件，當被測信號滿足該條件的時候，示波器被激勵而捕獲當前的波形。

　　為什么觸發能幫助我們，找到感興趣的信號或是電路中的問題呢?

　　下面我們以邊沿觸發為例，來講解一下該過程。

　　我們可以將觸發的概念換作這樣一種描述：觸發是指當某一個“已知”的“事件”到來時，示波器進行相應的“動作”。這樣一來，我們感興趣的信號信息就被示波器捕獲住了。

　　這里有兩點是我們需要注意的：

　　1 “事件”必須是事先指定的，即我們已經知道它的某些特征(我們感興趣的信號信息)。

　　2“動作”并不意味著開始采集波形，其實在觸發事件發生之前，示波器也在采集波形。這也是為什么我們在示波器上看到的觸發位置，通常 是在屏幕的中心位置，即觸發前后各有一半信號的原因。所以說，我們結合觸發前的這部分信息(預觸發信息)，就能方便地分析出觸發位置的錯誤是如何產生的。

　　為了交流的方便，很多時候，我們會把觸發中需要設定的事件稱為“觸發條件”，而把示波器相應的動作稱為“觸發模式”。

　　示波器的入門可謂十分輕松，每一位剛接觸示波器的初學者，都可以用Auto Scale(自動定標)功能輕易地捕捉到波形。

　　數字示波器擁有非常豐富的觸發功能，觸發的作用是捕獲所需要且穩定的信號波形，設置波形的時間零點。

　　示波器觸發示例

　　三個示波器觸發示例

　　在上圖中，我們展示了三個示波器觸發示例。

　　在左側的屏幕截圖中，示波器的觸發電平設置在波形之上。在此情況下，輸入信號在任何方向上都不通過觸發閾值級別。使用示波器的“自動”觸發模式，示波器將獲取輸入信號的異步圖形，顯示出不穩定的波形。這實際上是未觸發的一個示例。

　　使用“自動”觸發模式時，如果在指定的超時時段之后，沒有發生真實觸發事件，示波器將生成“自動”異步觸發。盡管波形并未同步且顯示不穩定，但至少我們可以看到波形是如何在垂直方向進行刻度調整的。如果使用了示波器的“正常”觸發模式，且觸發電平設置高于波形，則示波器不會獲取任何圖形，因而不會看到任何波形 – 無論是穩定還是不穩定。

　　在中間的屏幕截圖中，示波器設置為觸發輸入信號的上升邊沿，觸發電平設置為 50% 電平左右。在此情況下，我們可以在屏幕正中看到輸入信號的上升邊沿。這是示波器的默認觸發位置。

　　在右側的屏幕截圖中，示波器設置為觸發輸入信號的下降邊沿，觸發電平設置為較高電平 (+2.0 V)，接近波形的正峰值。現在我們可以在屏幕正中看到輸入信號的下降邊沿。這同樣是觸發點。

　　盡管所有數字示波器的默認觸發位置都為屏幕中間(水平)，但您可以通過調整水平延時旋鈕 – 有時也稱為水平位置旋鈕，將觸發位置重新指定為左或右。采用早期技術的模擬示波器只能在屏幕左側觸發。這表示模擬示波器只能顯示觸發事件發生后的波形部分 – 有時稱作“正時間數據”。但 DSO 能夠顯示觸發事件之前(負時間或預觸發數據)和之后(正時間數據)的波形部分。觀察預觸發數據對于分析可能會導致特定錯誤觸發條件的波形數據非常有用。

　　高級示波器觸發

　　I2C 串行總線觸發

　　盡管分配的大多數在校電子工程和物理實驗都主要使用簡單的上升或下降邊沿觸發，但如今某些較高級的示波器提供更為高級的觸發模式，以同步較復雜信號的采集(波形圖形獲取)。

　　在此特定實驗中，我們展示一個復雜的 I2C 串行總線時鐘和數據信號。觸發一個唯一的串行總線條件(如對特定地址執行寫操作)需要 I2C 觸發。簡單的邊沿觸發只能觸發隨機邊沿交叉。