示波器中的關鍵因素—觸發功能的作用

示波器大家都知道它的工作原理是將電訊號轉換為肉眼可見的影象，作為工程師的“火眼金睛”，可以快速的找尋錯誤資訊。但是真正想要穩定的觀察並顯示示波器的波形情況，

觸發(Trigger)

卻有著非常重要的作用。因此充分理解觸發的概念、原理以及設定方法是有效使用示波器的前提。

從20多年前RIGOL的出現直至現在，RIGOL示波器也褪去最初的模擬觸發方式繼而轉換為全面數字觸發的方式，示波器觸發功能在不斷豐富和增強。今天將與大家一起探索

示波器的“觸發”

的具體詳情。

觸發的定義

觸發的形成是依靠需求設定一定的電壓幅值、時間、波形變化率等條件下，在波形資料流中的某一個波形達到設定的條件時，示波器就會實時捕獲此波形與其相鄰的範圍，並將其顯示在螢幕上。在此只有穩定的觸發才會出現穩定的顯示。觸發也是發現問題之後定位問題的關鍵方法，透過使用觸發能夠快速的找出想要尋找的訊號。

關於觸發的關鍵引數

示波器從研發到使用中間經歷了模擬示波器和數字示波器兩個主要階段。模擬示波器中的觸發系統是引領瞭解與觸發相關內容的開門鑰匙。現在我們可以從模擬觸發基本概念中最主要的比較器電路先來入手瞭解。

單限比較器

在此單有一個參考電平，且參考電平為GND（0電平）的簡單比較器，被稱為單限比較器。具體如下圖所示：

典型單限比較器示意圖

假如單限比較器的輸入訊號大於參考電平，結果為輸出正“﹢”，不然的話輸出負“﹣”，上述的參考電平就是觸發功能中的關鍵引數“觸發電平”。詳細形式如下：

Vo = -Vsat @ Vi < Vt

Vo = 0 @Vi = Vt

Vo = +Vsat @Vi > Vt

但是單限比較器有一個缺點是：

只有一個觸發電平作為臨界電壓

，因此在輸入訊號的波動或噪聲將會造成多次穿越臨界電壓的現象，從而也將產生誤觸發，使輸出產生不正確的轉換。

為避免上述問題的發生，這時就應考慮採用遲滯比較器。

遲滯比較器

在單限電壓比較器的基礎上引入正反饋網路，就組成了具有雙門限值的遲滯比較器，具體如下所示：

遲滯比較器示意圖

相對比於單限比較器來看，遲滯比較器具有兩個參考電平為觸發電平，分別為VTH和VTL。在輸入電壓高於VTH時，比較器將會輸出高於電平，在輸入電壓低於VTL時比較器將會輸出低電平，還有一種情況是在輸入電壓在VTH和VTL兩者之間時，這時的輸出結果將會保持原來的輸出不變。

遲滯比較器的輸入輸出特徵圖

採用遲滯比較器可以解決輸入訊號的波動或噪聲導致誤觸發的問題發生。遲滯比較器兩個比較電平VTH和VTL之間形成“遲滯區間”，但是遲滯區間的存在，也會促使輸入波形噪聲和毛刺多次穿越臨界電壓的現象，在這種情況下也仍然可以維持輸出訊號的穩定，具體如下所示：

遲滯區間

遲滯區間區間越大對噪聲的抑制能力越強，相反就會越小。但這樣也會造成遲滯區間越大越好的假象，遲滯區間越大將會產生觸發遲鈍，對訊號的變化不敏感的情況發生。這也是我們要了解的觸發系統中另一個

關鍵引數“觸發靈敏度”

，觸發靈敏度可以顯示出觸發對訊號噪聲的敏感程度。

觸發存在的含義

首先我們需要知道的是示波器的顯示原理，是採用將其波形在螢幕上保持一段時間後再消失，在限制設定的波形保持時間內，多個捕獲週期繪製的波形疊加然後在螢幕上顯示出來。

可是在實際的測量過程中，透過觀察可以看到的是，將輸入訊號接入示波器通道後，不能夠立刻顯示穩定的波器。一般都是需要手動程序觸發設定後，波形才會穩定顯示在顯示器中。但是為什麼會出現這樣的問題呢？接下來將使用傳統的模擬示波器來了解觸發在波形觀察時的作用。

模擬示波器工作原理

陰極射線管（CRT）簡稱示波管，是模擬示波器的核心，它的原理圖如下：

示波管示意圖

1。當把輸入訊號施加到Y軸偏轉板，而X軸偏轉板不加電壓時，在熒光屏的最左側縱座標上就會打出一個亮點，且電壓越大亮點位置越高。

2。在將鋸齒波訊號施加到X偏轉板，但是Y偏轉板不加電壓時，這時將會跟隨鋸齒波電壓的升高，光點會從螢幕最左邊均勻移動到螢幕最右邊。當鋸齒波歸零後重新開始掃描，則光點迅速回到最左邊後，從最左邊重複向右移動。

因此模擬示波器的工作方式是在Y軸偏轉板上施加待測訊號，在X軸偏轉板上施加鋸齒波作為掃描訊號。演示圖如下所示：

示波器工作原理圖

支援觸發功能前

示波管能夠輔助示波器將波形顯示螢幕上，卻不能保障將訊號波形穩定的在螢幕上顯示。具體如下如圖所示，在X軸偏轉板施加鋸齒波作為掃描訊號，在Y軸偏轉板施加輸入待測試訊號。

訊號控制水平與垂直方向掃描

假如鋸齒波是自動觸發，那麼其觸發位置不固定

，此時的輸入波形在示波器中的顯示狀態則如下所示：

不固定觸發波形顯示

因為每次從螢幕起始的位置，波形的相位不一致，這種情況就會讓觀察者在示波器上看到的波形似乎在滾動，並且會有多條波形重疊，示意圖如下：

多波形重疊示意圖

面對這個問題想要解決的話，就需要使每一屏中顯示波形的相位是同步的，這時就關乎到施加在X軸偏轉板上的鋸齒波訊號在什麼時候開始掃描。因此在示波器上增加了觸發功能。

支援觸發功能後

支援觸發功能後，示波器能夠設定觸發電平，而且可以選擇在輸入訊號的上升/下降沿（slope）進行觸發。現在假如設定一個直流觸發電平為Level1，並選擇在上升沿進行觸發，觸發的效果圖將如下所示：

上升沿觸發波形

在上圖中能夠看出X軸鋸齒波週期決定了示波器橫軸水平時基的大小。當鋸齒波週期越長，則水平時基（time/div）越大，同時在螢幕上顯示的波形週期數越多。

採用設定觸發條件，能夠實現每一屏中顯示波形的相位同步，具體如下所示：

固定觸發波形顯示

最終結果則是疊加在同一屏上，波形就能夠穩定顯示了，顯示結果如下：

最終顯示

在此我們瞭解到了觸發的存在意義及一些關鍵的引數，具體分類、觸發怎樣被實現還沒有整理完，詳細的講解之後會為大家發出來，還有其他疑問的夥伴們可以留言一起交流下！