示波器波形稳定后，如果调节振幅大小，波形变得不稳定的原因什么？

通过选择不同的示波器触发模式，可以帮助用户更好地捕捉和分析电信号的特定部分。如果没有合适的触发条件，波形观测也无从谈起。虽然很多工程师熟悉触发功能，但并不能很好的使用触发功能。

示波器在使用时首先要得到稳定触发的波形，这样才能保证后续的测量、解码等高级功能的可靠性。现在数字示波器的触发功能越来越强大，但在基本的触发设置中，有些小细节的作用不可忽视，灵活掌握后，对使用示波器亦大有裨益。如何深入理解示波器触发呢?

关于示波器触发模式及其使用

示波器触发可能是示波器最重要的功能。触发设置指示示波器何时采集和显示数据。示波器的触发功能，一方面可以使波形稳定，波形不再左右摇晃；一方面可以缩短用户调试的时间，只有满足触发条件的信号才会被捕获、显示。例如，可以设置在遇到模拟通道 输入信号的上升沿时触发。通过旋转"触发电平"旋钮，可以调整用于模拟通道边沿检测的垂直电平。

示波器触发的原理

示波器的触发系统与采样系统，是示波器的重要组成部分。

触发的原理是一直监控信号流，若发现信号满足设定的触发条件，触发器记录满足条件的信号，启动采样；待数据采集完毕后，由控制器对信号进行处理和显示。具体如图2所示。

图1 触发过程

如果示波器没有触发系统，采用每隔一段时间或随机某个时间将采样的波形进行叠加，由于采样位置的不确定性和无规律，就会出现图 2中非常混乱的波形显示，在屏幕上看起来就像来回滚动的波形。

图2 没有触发系统的波形采样

示波器的触发条件的一个很关键的因素是触发电平，触发电平大多数情况下是用一根直流电平作为基准，当信号的电压超过该直流电平的时刻作为采样波形的起始点。由于起始采样的位置是有规律的，因此多次采样的波形进行叠加后看上去还是一个稳定的波形。如图3所示：

图3 稳定触发的波形采样

示波器上的触发功能是将水平扫描同步到任何时间点的功能。触发控制用于稳定重复波形和捕获单次波形。

触发类型：边沿、依次按边沿、脉冲宽度、码型、OR、上升 / 下降时间、第 N 个边沿猝发、矮脉冲、设置和保持、视频、NFC 和区域等。

示波器触发实验

访问 " 触发菜单 "、更改 " 触发模式 " 和打开 " 触发电平 " 对话框

• 触摸 "T" 访问 " 触发菜单 "。

• 触摸触发电平值以访问用于更改电平的对话框。

• 触摸 " 自动 " 或 " 触发 " 快速切换触发模式。

可将示波器“触发”看作“同步图片获取”。当示波器捕获并显示重复输入信号时，每秒可获取输入信号的数万个图片。为了查看这些波形 （或图片），必须将图片获取与“某一刻”同步。“某一刻”是输入信号中的唯一时间点，或者在使用示波器的多个通道时，是基于输入信号的布尔组合的唯一时间点 （逻辑“码型 ”触发）。

示波器触发的模拟情景是赛马比赛终点的照片。尽管不是重复事件，相机快门必须与头马鼻子通过终点线的那一刻同步。在赛马开始和结束之间的某一时间随机获取赛马图片，类似于查看示波器上未触发的波形。

要更好地了解示波器触发，让我们对示波器触发实验中使用的我们熟悉的正弦波执行更多测量。

1.确保您的两个示波器探头始终分别连接到标记为 Demo1 和 Demo2 的端子与通道 1 和通道 2 输入BNC之间。

2. 按下示波器前面板上的 [默认设置]。

3. 按 [帮助]，然后按培训信号软键。

4. 使用 Entry 旋钮选择“正弦”培训信号，然后按下输出软键将其打开。

5. 将通道 1 的 V/div 设为 500 mV/div。

6. 将示波器的时基设置为 50.00 ns/div。

7. 按 [触发] 前面板键。

您的示波器的显示屏现在与图 1 类似。如果使用示波器的默认触发条件，则此信号与 0.0 V 电平（触发电平设置）交叉时，示波器应在通道 1 探测并捕获的正弦波的上升（斜率选择）沿（触发类型选择）上触发。如果水平位置控件设置为 0.0 秒 （默认设置），则此时间点显示在中心屏幕上。在触发点之前捕获的波形数据 （显示屏左侧）被视为负时间数据，而在触发之后捕获的波形数据（显示屏右侧）被视为正时间数据。

图1 0.0 伏时在通道 1 的上升沿上触发示波器

请注意，显示屏顶部附近“填充的”橙色三角形指示触发时间点 (0.0 s) 所在的位置。如果调整水平延迟／位置，此橙色三角形会从中心屏幕移走。中心屏幕上的“空心”橙色三角形 （仅在延迟／位置不是 0.0 s 时才可见）指示使用示波器的默认“中心”参考时延迟设置的时间位置。

8. 顺时针旋转触发电平旋钮，可增加触发电平电压设置。

9. 逆时针旋转触发电平旋钮，可减小触发电平电压设置。

增加触发电平电压设置时，应观察到正弦波在一定时间内会向左侧移动。如果减少触发电平电压设置，则正弦波会向右侧移动。最初旋转触发电平旋钮时，水平的橙色触发电平指示器将出现，实际触发电压设置始终显示在示波器显示屏的右上角。如果停止旋转触发电平旋钮，则橙色触发电平指示器将超时，且在几秒钟后会消失。但是，左侧的波形格线区域外侧仍会显示一个黄色的触发电平指示器，以指示触发电平相对于波形的设置位置。

10.旋转触发电平旋钮，以将触发电平设置为恰好 500 mV（在中心屏幕上 1 格）。请注意，实际触发电平显示在显示屏的右上角。

11.按斜率软键，然后选择下降沿触发条件。

现在，正弦波应反转 180 度，波形的下降沿将与中心屏幕同步，如图9所示。

图2 在 + 500 mV 下于正弦波的下降沿上触发

12.增加触发电平电压设置，直到橙色电平指示器位于正弦波正峰上方 （大约 +1.5 V）。在正弦波上方设置触发电平时，示波器的采集和显示 （重复图片获取）不再与输入信号同步，因为示波器在此特定触发电平设置下找不到任何边沿交叉。您示波器的显示屏现在与图 3类似。示波器现在处于“自动触发”模式下。

图3 在输入信号上方设置触发电平时自动触发

自动触发是示波器的默认触发模式。当示波器使用自动触发模式时，如果示波器在一段时间 （时间会发生变化且取决于示波器的时基设置）后找不到有效的触发条件（在这种情况下正弦波的边沿交叉），则示波器将生成其各自的异步触发，并开始在随机时间获取输入信号图片 （采集）。由于“图片获取”现在是随机的，而不是与输入信号同步，因此我们看到的只是屏幕中波形的“模糊”画面。此波形的“模糊”画面会提示我们，示波器不会在输入信号上触发。

13.按触发电平旋钮，以将触发电平自动设置为约 50%。

14.从 Demo1 端子断开通道 1 探头连接。

从信号源断开通道 1 探头连接后，现在应看到基线 0.0 V 直流信号。因为有了此 0.0 V 直流信号，我们不再具有边沿交叉，因而示波器不会触发；示波器再次“自动触发”是为了向我们显示此直流电平信号。

除了默认的自动触发模式外，示波器还具有另一种用户可选择的触发模式，称为正常触发模式。现在，让我们看一下正常触发模式与自动触发模式有何不同。

15.将通道 1 探头重新连接到 Demo1 端子。您应该会再次看到触发的正弦波。

16.按 [模式／耦合] 前面板键 （在触发电平旋钮右侧）。

17.旋转 Entry 旋钮将触发模式选择从自动更改为正常。此时，您应该看不出显示波形中有任何差异。

18.再次从 Demo1 端子断开通道 1 探头连接。

现在，您应看到探头断开连接之前发生的最后一次采集 （最后一张图片）。我们看不到自动触发模式显示的 0.0 V 直流电平轨迹。如果选择正常触发模式，则当且仅当 示波器检测到有效的触发条件 （在这种情况下为边沿交叉）时示波器仅会显示波形。

19.顺时针旋转触发旋钮，以便将触发电平设置在 +1.50 V（在我们的正弦波上方）。

20.将通道 1 探头重新连接到 Demo1 端子。

正弦波现在已连接且正在输入到示波器，但是此信号的重复显示在哪里？由于我们使用的是正常触发模式，因此示波器仍然需要有效的边沿交叉，但是由于触发电平设置在波形上方 (@ +1.50 V)，因此不存在有效的边沿交叉。正如我们使用正常触发模式看到的一样，对于波形的位置我们没有任何线索，我们无法测量直流电源。

21.按触发电平旋钮，以将触发电平自动设置为约 50%。示波器应该开始再次显示重复波形。

一些较早使用的示波器将我们今天称为正常的触发模式叫作“触发的”触发模式，实际上可能是此触发模式的更具体的说明性术语，因此在此模式下，示波器仅在发现有效的触发条件时才触发，不会生成自动触发 （异步触发，以生成异步图片获取）。稍显矛盾的是，正常触发模式不是“通常”使用的触发模式，它不是示波器的默认触发模式。通常使用的触发模式为自动触发模式，是示波器的默认触发模式。

此时，您可能会好奇要何时使用正常触发模式。当触发事件不是频繁发生时 （包括单冲事件），应使用正常触发模式。例如，如果您将示波器设置为显示非常窄的脉冲，但是如果此脉冲只以 1 Hz 的频率出现 （每秒出现一次），并且如果示波器的触发模式被设置为自动触发模式，则示波器会生成许多异步生成的自动触发，而不能显示罕见的窄脉冲。在这种情况下，您需要选择正常触发模式，这样示波器将等到获取有效的触发事件后，才显示波形。稍后，我们将在今后实验期间连接到这类信号。但是现在，让我们了解有关在噪声信号上触发的更多信息。

如何使用示波器的多种触发模式发现产品问题？

除边沿触发类型外，还可以设置根据上升/下降时间、第 N 个边沿猝发、码型、脉冲宽度、矮脉冲、设置和保持冲突、TV 信号和串行信号触发（如果安装了选件许可证）。

示波器一共有11类触发：边沿触发、依次按边沿触发、脉冲宽度触发、码型触发、或触发、上升/下降时间触发、第N个边沿触发、矮脉冲触发、建立和保持触发、视频触发、串行总线触发。示波器默认的通常都是边沿触发。他们有什么区别？又怎样设置呢？

边沿触发

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。

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。Auto Scale所用的是最基础的“边沿触发”，它可捕获 25 Hz 以上频率、大于 0.5% 的占空比和大于 10 mV 峰峰值电压幅度的重复波形。当信号不满足上述要求或想要捕获波形中的“毛刺”“欠压”“错码”等信息时，用 Auto Scale 就无能为力。此时，需要用到其他的“高级”触发模式。

是德科技的示波器有诸多触发类型可供用户选择，本文将以InfiniiVision 4000 X‑Series 示波器为例进行介绍。

入门级的 Auto Scale 所采用的“边沿触发”，通过查找波形上的指定沿（上升沿或下降沿等）和电压电平来识别触发。

比如向示波器通道1输入一个正弦波串，希望在波形的上升沿触发。利用“边沿触发”，选择触发源为通道1；选择斜率为上升沿；并调整Trigger Level（触发电平）。

图<1> 边沿触发

码型触发 - 捕获一段信号结束时候的波形

“边沿触发”可以捕获到被测信号电平开始变化时候的波形，那么如何捕获一段信号结束时候的波形呢？

例如，您想观察电源关断输出瞬间的波形变化。“边沿触发”显然是无法完成这项工作的。这时需要用到“码型触发”。我们只需要设置触发条件为波形停止（码型为0）1.06ms 后（时间限定超时>1.06ms）触发，就可以成功捕获该波形：

图<2> 码型触发

矮脉冲触发 - 抓取这些幅度异常的波形

当我们获得了的长波形，发现其中有很多幅度异常的波峰，想要抓取这些幅度异常的波形，就需要用到“矮脉冲触发”。

图<3>矮脉冲触发

例如晶振厂家，在验证晶振频率的同时，还需要关注其电平信号大小，是否准确。 如上图所示是一个晶振生成的的几个脉冲串。如图<4>，在途中红色圈中电平值明显与信号标准电平不同，我们需要关注哪些信号？不同的电平持续时间又是怎样的？这些问题可以交给“矮脉冲触发”来完成。

“矮脉冲触发”可以捕获到该“欠幅”的波形，在此基础上再调整“限定符”，可以分别捕获到脉宽不同的“欠幅”波形，如图<5> 图<6>。

图<4> 矮脉冲触发

图<5> 矮脉冲触发 限定符<387ns

图<6> 矮脉冲触发 限定符>387ns

下面我们来看下违规测试，这就涉及了另一种触发模式“建立和保持时间”。

首先我们要明确什么建立时间和保持时间。数据从一个器件传递到另一个器件时通常使用时钟信号进行同步。而数据信号在时钟信号出现前必须要保持稳定一段时间，这样是为了确保时钟采样稳定、准确、可靠,这段时间是必要的建立时间（setup time）。另外，数据信号还需要在时钟沿出现后保持一定的时间,这个时间称之为保持时间（hold time）。 我们知道了这两个时间的概念后,在理解建立和保持时间触发就容易多了。

对于同步时钟与信号之间的建立时间和保持时间，不满足条件的区域我们称为违规区域，如何捕捉到这些违规信号呢？对于示波器来说这是个简单的事情：借助触发功能，设置相应的建立时间、保持时间，完成违规捕获任务。

是德科技的示波器内置的“建立和保持触发”可以轻松得到建立时间和保持时间的容限。如图<7>，示波器成功捕获到了建立时间<25 ns的波形。

图<7> 建立和保持触发

如果在做抽样检测时， 质检员想随机排查产品故障，特别是当某一信号条件达成后，延迟一段时间后的某一边沿的波形，就可以用到“依次按边沿触发”，当ch1的脉冲上升沿来到后，示波器成功捕获到了延迟 4ns 后 ch2 中满足 Trigger Level 的第四个上升沿的波形。

图<8> 依次按边沿触发

和“依次按边沿触发”类似的，还有“第N个边沿触发”，可以捕获到当信号闲置一段时间后的波形，如图<9>，示波器成功捕获了信号中时间超过 4μs 后的满足 Trigger Level 的第 2 个上升沿。 示波器的这种边沿触发在实际工作中发挥着巨大的作用，快速准确发现问题。

图<9> 第N个边沿触发

除此之外，是德科技 MSOX4154A 示波器还支持“视频触发”和“串行总线触发”。

视频触发 - 来捕获大多数标准模拟视频信号的复杂波形

“视频触发”适用于 NTSC 和 PAL 标准的、以视频 IRE 单位进行的光标测量。通过DSOX4VID 选件，将提供多种 HDTV 触发标准，例如480p/60、567p/50、720p/50、720p/60、1080i/50、1080i/、1080p/24、1080p/25、1080p/30、1080p/50、1080p/60等。

可使用视频触发来捕获大多数标准模拟视频信号的复杂波形。触发电路可检测波形的垂直和水平间隔，并基于所选的视频触发设置产生触发。 利用示波器的 MegaZoom IV 技术可使视频波形显示更加明亮，便于方便查看波 形的任何部分。示波器能够在所选的任何视频信号线上触发，简化了视频波形的分析过程。

视频触发 - 来捕获大多数标准模拟视频信号的复杂波形串行触发

“串行触发”的选件非常丰富。您可以根据测试需求选择 I2C、SPI 或 RS232 或 CAN、LIN等等触发和解码功能。本文介绍的是InfiniiVision 系列示波器的触发功能。好消息是所有这些功能都可以在售后进行升级，最大限度保护您的投资。

另外，Infiniium平台的示波器具有更多触发类型，例如USB 3.0、JTAG、PCIe、SATA、MIPI等高速总线，这里就不一一介绍了。

以上触发都需要设置条件，操作人员需要了解波形特征、熟悉示波器的菜单。因此，对示波器新手是一项挑战。有没有一种更快、更便捷的触发呢？

InfiniiScan Zone 触摸触发提供了完整的触发解决方案。您只需在屏幕上观察感兴趣的信号并在它周围绘制一个区域 (方框)。过去需要几个小时才能完成的工作现在只需要短短几秒钟。如果您想把区域移动到其它位置，只需将它们拖放到目的地即可。4000 X 和3000T 系列示波器经过简单设置后，可以在任何一个区域必须交叉或不得交叉的条件下，在一个或两个区域方框上同时触发。InfiniiScan Zone 触发不会影响波形捕获率；即便启用更多的特性，4000X和3000T系列仍将保持每秒 200,000 个波形以上的超快捕获率。换句话说，示波器可以轻松地在任何事件上进行触发，查看信号的所有细节。

有了如此多种多样的触发种类，是不是所有信号中的偶发问题信号都能被示波器捕获到呢？

很遗憾，答案是否定的。那么为何捕获不到？请看下文分解：

在调试新设计时，波形和解码更新速率极为重要，尤其是当您尝试找出并调试偶发问题时，这是最难解决的问题。更快的波形和解码更新速率可提高示波器捕获偶发事件的几率。要知道这是为什么，首先您必须了解什么是示波器的"死区时间"(有时也称为"盲区时间")。

如图<10> 所示，所有示波器都具有"死区时间"，即指示波器两次采集(即示波器处理上一个捕获波形，并将其显示在示波器显示屏上)的间隔时间。在此处理过程中或死区时间内，示波器基本上"无视"您正在调试的设计中出现的任何信号活动。请注意，图<10>中突出显示的毛刺发生在示波器的死区时间内。在两次示波器采集周期之后，这些毛刺将不会在示波器屏幕上显示。

示波器死区时间和显示采集时间

当您知道设备的更新速率时，可轻松确定示波器的死区时间百分比。示波器的死区时间百分比等于示波器采集周期时间减去屏幕上采集时间得出的值，再除以示波器采集周期时间的比率。示波器的采集周期时间是示波器波形捕获率的倒数，必须根据所用的特定设置条件进行测量。以下方程总结了示波器的死区时间百分比的计算方法:

% DT = 示波器的死区时间百分比
= 100 x [(1/U) – W]/(1/U)
= 100 x (1 – UW)
其中
U = 示波器的捕获率
W = 显示采集窗口 =时基设置x 10

由公式可见，示波器的捕获率 U和 显示采集窗口 W 直接影响了示波器的死区时间，从而直接影响示波器是否可以抓取到更多的“不良”信号。

示波器的显示采集窗口 W各个厂家都相差不多，所以示波器的捕获率 U成了决定示波器捕获“不良”信号能力的根本因素。