示波器的触发原理和触发模式

       在电子行业中，不论研发、测试还是生产环节，都随处可见示波器的踪影。这是因为， “毛刺”、“欠压”、“错码”等曾经令人苦恼万分的这些问题，示波器统统迎刃而解。

　　触发通常是示波器被了解得最少的功能，但该功能是您应了解的最重要功能之一。

　　示波器触发功能决定示波器捕获目标信号的难易程度。

　　数字示波器拥有非常丰富的触发功能，触发的作用是捕获所需要且稳定的信号波形，设置波形的时间零点。

　　如果示波器没有触发，示波器可能采集到波形的任何一段时间位置，下一个波形又可能采集到另外一个位置，这样波形显示就是不稳定的。

　　示波器触发是什么意思?

　　示波器触发的波形是这样一种波形：每次满足特定的触发条件时，示波器会在其中开始追踪 (显示)波形，从显示屏左侧到右侧。这将提供周期性信号(如正弦波和方波)以及非周期性信号(如串行数据流)的稳定显示。

　　下图显示采集存储器的概念演示。为便于理解触发事件，可将采集存储器分为预触发和后触发缓冲器。触发事件在采集存储器中的位置是由时间参考点点和延迟(水平位置)设置定义的。

　　示波器触发原理

　　即使用者设定一个条件，当被测信号满足该条件的时候，示波器被激励而捕获当前的波形。

　　为什么触发能帮助我们，找到感兴趣的信号或是电路中的问题呢?

　　下面我们以边沿触发为例，来讲解一下该过程。

　　我们可以将触发的概念换作这样一种描述：触发是指当某一个“已知”的“事件”到来时，示波器进行相应的“动作”。这样一来，我们感兴趣的信号信息就被示波器捕获住了。

　　这里有两点是我们需要注意的：

　　1 “事件”必须是事先指定的，即我们已经知道它的某些特征(我们感兴趣的信号信息)。

　　2“动作”并不意味着开始采集波形，其实在触发事件发生之前，示波器也在采集波形。这也是为什么我们在示波器上看到的触发位置，通常 是在屏幕的中心位置，即触发前后各有一半信号的原因。所以说，我们结合触发前的这部分信息(预触发信息)，就能方便地分析出触发位置的错误是如何产生的。

　　为了交流的方便，很多时候，我们会把触发中需要设定的事件称为“触发条件”，而把示波器相应的动作称为“触发模式”。

　　示波器的入门可谓十分轻松，每一位刚接触示波器的初学者，都可以用Auto Scale(自动定标)功能轻易地捕捉到波形。

　　数字示波器拥有非常丰富的触发功能，触发的作用是捕获所需要且稳定的信号波形，设置波形的时间零点。

　　示波器触发示例

　　三个示波器触发示例

　　在上图中，我们展示了三个示波器触发示例。

　　在左侧的屏幕截图中，示波器的触发电平设置在波形之上。在此情况下，输入信号在任何方向上都不通过触发阈值级别。使用示波器的“自动”触发模式，示波器将获取输入信号的异步图形，显示出不稳定的波形。这实际上是未触发的一个示例。

　　使用“自动”触发模式时，如果在指定的超时时段之后，没有发生真实触发事件，示波器将生成“自动”异步触发。尽管波形并未同步且显示不稳定，但至少我们可以看到波形是如何在垂直方向进行刻度调整的。如果使用了示波器的“正常”触发模式，且触发电平设置高于波形，则示波器不会获取任何图形，因而不会看到任何波形 – 无论是稳定还是不稳定。

　　在中间的屏幕截图中，示波器设置为触发输入信号的上升边沿，触发电平设置为 50% 电平左右。在此情况下，我们可以在屏幕正中看到输入信号的上升边沿。这是示波器的默认触发位置。

　　在右侧的屏幕截图中，示波器设置为触发输入信号的下降边沿，触发电平设置为较高电平 (+2.0 V)，接近波形的正峰值。现在我们可以在屏幕正中看到输入信号的下降边沿。这同样是触发点。

　　尽管所有数字示波器的默认触发位置都为屏幕中间(水平)，但您可以通过调整水平延时旋钮 – 有时也称为水平位置旋钮，将触发位置重新指定为左或右。采用早期技术的模拟示波器只能在屏幕左侧触发。这表示模拟示波器只能显示触发事件发生后的波形部分 – 有时称作“正时间数据”。但 DSO 能够显示触发事件之前(负时间或预触发数据)和之后(正时间数据)的波形部分。观察预触发数据对于分析可能会导致特定错误触发条件的波形数据非常有用。

　　高级示波器触发

　　I2C 串行总线触发

　　尽管分配的大多数在校电子工程和物理实验都主要使用简单的上升或下降边沿触发，但如今某些较高级的示波器提供更为高级的触发模式，以同步较复杂信号的采集(波形图形获取)。

　　在此特定实验中，我们展示一个复杂的 I2C 串行总线时钟和数据信号。触发一个唯一的串行总线条件(如对特定地址执行写操作)需要 I2C 触发。简单的边沿触发只能触发随机边沿交叉。