示波器触发原理及应用介绍

时间： 2023-10-13 来源：鼎阳硬件智库公众号

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触发（实际就是隔离出感兴趣的信号）是使用示波器过程中出现频率最高的几个词之一，但对于一部分不是经常使用示波器的工程师来说，他们对触发还没有深刻的了解。在使用示波器观察信号的时候基本上都是使用默认的Auto触发模式以及上升沿触发，没有针对所需要观察的信号选择更合适的触发设置，在捕捉一些不规律的波形的时候可能会得到一些错误的信息。本文主要介绍触发基本原理、触发模式以及边沿触发和欠幅触发两种触发方式，帮助工程师对触发形成一些基本的理解。

示波器触发电路原理

信号从外部进入示波器时会分为两路。如下图所示，第一路信号进入ADC采样量化，然后不断存储到缓存器；另外一路信号进入触发器，当这个信号满足触发条件的时候，触发电路会控制示波器继续采样一段时间后停止。在内存中有一部分数据是包括触发点前后一段时间的数据，这个区别于传统的模拟示波器先触发再采样的原理。触发电路将会控制示波器停止采集和显示。

图1 示波器触发原理

触发模式

示波器的触发模式分为下列三种。

Auto（自动触发）：在此模式下，示波器将按照特定的时间间隔强制触发，不管信号有没有满足触发条件。

Normal（正常触发）：只有在满足触发条件的时候示波器才进行触发。在触发第一个信号之后示波器继续等待下一个满足触发条件的信号。

Single（单次触发）：当信号满足触发条件时，示波器把捕获到的波形显示之后停止采集。

下文使用SDS1204X-E示波器、SDG2122X 信号源来模拟不同情况下几种常用的触发模式和触发方式的应用。

边沿触发

SDS1204X-E有多种触发方式，一般有边沿触发、斜率触发、脉宽触发、视频触发、窗口触发、间隔出发、超时触发、欠幅触发、码型触发、总线触发。

边沿触发：示波器最常用的触发方式，也是示波器默认的触发方式。示波器会把输入信号与事先设置的触发电平比较，当输入信号幅度变化从低幅度越过触发电平时（此时是上升沿触发，反之则是下降沿触发），示波器就会触发输入信号，并在显示屏显示。

下图就是在Auto模式下使用边沿触发（上升沿）触发电平设置正确和错误的对比，在图2中，触发电平高于信号，示波器并没有接收到触发电路的控制信号，但是在Auto模式下信号被强制触发显示，就能在示波器屏幕中看到信号一直在乱刷的情况。在图3中我们明显可以看到信号被正确采集的情况，这是一个带有毛刺的频率为1MHz的方波信号。

图2 信号幅度没有达到触发电平

图3 毛刺被成功触发

在我们测试一些复杂信号的时候，为了得到稳定触发的信号，除了需要注意触发模式和触发方式之外，还需要注意噪声抑制和触发释抑。

噪声抑制：噪声抑制功能打开后，可以降低噪声误触发的可能性。

触发释抑：在触发多边沿信号时还需要注意触发释抑。触发释抑指第一次触发之后到下一次重新启用触发电路示波器等待的时间，可以稳定触发重复信号。即该信号在有多个边沿，这些边沿满足了触发条件时也会被触发导致屏幕不断出现已经满足了触发条件的信号造成触发显示不稳定。如下图4所示，可以看到显示并不稳定。

图4 触发释抑关闭

针对这种情况我们可以打开触发释抑，根据脉冲串的间距，我们需要把释抑时间设置在3ms~10ms之间。图5设置触发释抑时间为3.01ms，示波器在触发第一个脉冲之后的3.01ms之内触发电路停止，之后再次启用准备触发，此时该信号已经稳定触发。

图5 触发释抑时间设置为3.01ms，稳定触发

欠幅触发

欠幅触发：用于触发跨过了一个触发电平但没有跨过另一个触发电平的脉冲，具体如图6所示：

图6 欠幅触发

边沿触发不是万能的触发方式，有时候需要查找异常信号的时候，我们使用默认的边沿触发并不能准确地找到这个异常信号。例如要查找一个在一串脉冲中偶尔有一个幅度比较低的信号，这个时候我们应该根据信号的特性选择欠幅触发。如果还是选择默认的边沿触发我们可以在示波器上看到图7的图像。我们可以偶尔看到有一个矮脉冲出现。

图7 继续使用默认的边沿触发

我们根据具体情况使用欠幅触发，触发的脉冲宽度设置为>=2ns。我们可以看到实际的信号情况如图8所示，再配合Single单次触发得到一个稳定的波形。

图8 选择欠幅触发配合Single单次触发

除此之外，SDS1004X-E系列示波器还有斜率触发、总线触发等多种触发方式，当切换触发方式的时候屏幕会显示对应触发方式的说明，工程师们可以根据自己所要观察的信号灵活切换触发方式，稳定触发信号方便观察。

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