1、章节五里面那个表 2 里面就是触发类型与触发类型条件示波器的触发原理及其触发选择方式摘要在电子行业、故障诊断以及试验测试中，万用表、逻辑笔和示波器是最常用的电子测量仪器。万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而示波器却是一种应用广泛，使用相对复杂的仪器。示波器作为一种常用电子测量仪器，可以实时监测被测信号幅度随时间的变化，被广泛应用于电子测量、电器检查、数据分析等各个领域，为了实现准确测量，示波器的各个参数都应正确设置。本文以示波器的触发原理及其触发选择方式为具体的研究对象，从相关的背景和概念出发，对示波器的触发原理及其触发选择方式进行分析，通过不同方式在测试中的对比，探讨扫描和触发方式的选择。关键
2、字：示波器；触发原理；触发方式目 录1 引言 .12 示波器使用及注意事项 .12.1 示波器使用 .12.2 使用示波器的注意事项 .33 示波器的触发原理 .43.1 触发概述 .43.2 触发原理 .43.3 示波器触发电路 .63.4 触发与存储 .84 示波器的触发选择方式 .94.1 触发方式 .94.2 触发方式的选择 .105 示波器的触发类型及其应用 .116 总结 .12参考文献 .13致谢 .1411 引言示波器是最重要、最常用的基础电子测试仪器，其最主要的功能是精确复现电压波形的时间函数，解决复杂信号的“信号存在”和“定量分析”两个方面的问题。在示波器的使用过程中，扫描
3、和触发方式的正确选择，是进行电子测试和获得正确数据的前提。在示波器的教学过程中，扫描和触发方式的选择，也是学生理解和应用的难点。2 示波器使用及注意事项2.1 示波器使用示波器的种类虽然很多，但用法都大同小异。现在只是从概念上简单介绍一下示波器在日常使用中的常用功能。1 荧光屏荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，称为标尺，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间，垂直方向指示电压。标尺通常在垂直方向有 8 个，水平方向有 10 个，每个格为1cm。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V DIV，TIMEDIV)能得出电压值与时间值。2 电源
4、系统1）电源(Power)示波器主电源开关。按下此开关，电源指示灯亮，电源接通。2）辉度(Intensity)旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。一般不要太亮，以延长示波管的使用寿命。3）聚焦(Focus)旋转此旋钮可调节屏幕上光点的大小，以便获得最清晰的波形轨迹。3 垂直偏转因数和水平偏转因数1）垂直偏转因数选择(VOLTSDIV) 和微调垂直偏转系统对输入信号进行比例变换，使之能在屏幕上表现出来。在单位输入信号的作用下，光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度。灵敏度的倒2数称为偏转因数。垂直偏转因数的单位是 m VDIV，VDIV。示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。多数的示波
5、器上，波段开关一般都是按 125 的序列步进从 5m VDIV 到 5VDIV 变化的。波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。例如波段开关置于 1VDIV 档时，如果屏幕上信号光点移动两格，则代表输入信号电压变化 2V。每个波段开关上往往还有一个小旋钮，用来微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底，处于“校准”位置，此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮，能够微调垂直偏转因数。垂直偏转因数微调后，会造成与波段开关的指示值不一致。许多示波器具有垂直扩展功能，当微调旋钮被拉出时，垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)。例如，如果波段开关指示的偏转因数是 1
6、V/DIV，采用5 扩展状态时，垂直偏转因数是0.2VDIV。2）时基选择(TIMEDIV)和微调时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。时基选择也通过一个波段开关把时基分为若干档。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值。例如在 1m SDIV 档，光点在屏上移动两格代表时间值2m S。 “微调 ”旋钮用于时基校准和微调，使用与垂直偏转系统类似，这里就不做详细介绍了。示波器前面板上的位移(Position)旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置。旋转水平位移旋钮(标有水平双向箭头)可以左右移动信号波形，旋转垂直位移旋钮( 标有垂直双向箭头)可以上下移动信号波形。4 输入通
7、道和输入耦合选择1）输入通道选择输入通道至少有三种选择方式：通道 1(CH1)、通道 2(CH2)、双通道(DUAL)。测试信号时，要将示波器的地与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择，将示波器探头插到相应通道插座上，示波器另一端探头接触被测点。示波器探头上有一双位开关。此开关拨到“1” 位置时，被测信号无衰减送到示波器，从荧光屏上读出的电压值是被测信号的实际电压值。此开关拨到“10“位置时，被测信号衰减为 110 送往示波器，从荧光屏上读出的电压值乘以 10 才是信号的实际电压值。32）输入耦合方式输入耦合方式有三种选择：交流(AC)、地(GND) 、直流 (DC)。直流耦合用于测定信
8、号直流绝对值和观测极低频信号。交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。当选择“地”时，扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。在屏幕上将会看到一条位于 0V 电平的直线。这时可以使用位置控制机构来调节这个参考电平或扫描基线的位置。3）触发电平(Level)电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。一旦触发信号超过旋钮设定的触发电平时，扫描即被触发。顺时针旋转旋钮，触发电平上升；逆时针旋转旋钮，触发电平下降。当电平旋钮调到电平锁定位置时，触发电平自动保持在触发信号的幅度内，不需要电平调节就能产生一个稳定的触发。当信号波形复杂，用电平旋钮不能稳定触发时，用释抑(Hold Off)旋钮调节波形的释
9、抑时间 (扫描暂停时间) ，就能使扫描与波形稳定同步。以上简单介绍了示波器的基本功能和操作，其实，示波器还有很多复杂的功能，这需要我们在日常应用中不断摸索熟练掌握。2.2 使用示波器的注意事项1.为了仪器操作人员的安全和仪器安全，仪器在安全范围内正常工作，保证测量波形准确、数据可靠、降低外界噪声干扰;通用示波器通过调节亮度和聚焦旋钮使光点直径最小以使波形清晰，减小测试误差; 不要使光点停留在一点不动，否则电子束轰击一点宜在荧光屏上形成暗斑，损坏荧光屏。2.测量系统-例如示波器、信号源;打印机、计算机等设备等。被测电子设备-例如仪器、电子部件、电路板、被测设备供电电源等设备接地线必须与公共地（大
10、地）相连。3.TDS200/TDS1000/TDS2000 系列数字示波器配合探头使用时，只能测量（被测信号-信号地就是大地，信号端输出幅度小于 300VCATII）信号的波形。绝对不能测量市电 AC220V 或与市电 AC220V 不能隔离的电子设备的浮地信号。（热地是不能接大地的，否则造成仪器损坏，如测试电磁炉。 ）4.通用示波器的外壳，信号输入端 BNC 插座金属外圈，探头接地线，AC220V 电源插座接地线端都是相通的。如仪器使用时不接大地线，直接用探4头对浮地信号测量，则仪器相对大地会产生电位差;电压值等于探头接地线接触被测设备点与大地之间的电位差。这将对仪器操作人员、示波器、被测电
11、子设备带来严重安全危险。5.用户如须要测量开关电源（开关电源初级,控制电路） 、UPS（不间断电源）、电子整流器、节能灯、变频器等类型产品或其它与市电 AC220V 不能隔离的电子设备进行浮地信号测试时，必使用 DP100 高压隔离差分探头。3 示波器的触发原理3.1 触发概述触发是使用示波器时最常提到的一个词。要明白触发的概念，首先要了解示波器同步的概念。示波器同步是指示波器的扫描或采集信号与被测信号的频率之间存在着整数倍的关系。触发电路实际上起到一个比较器的作用。先设定一些条件，将被测信号不断地与这些条件相比较，只有当被测信号满足这些条件时才启动扫描或采集，同步并稳定显示。触发能保证每次扫
12、描或采集的时候，都从输入信号上与定义的相同的触发条件开始，这样每一次扫描或采集的波形就同步，从而显示稳定的波形。通俗的讲触发就是用来控制示波器显示什么。归纳起来有以下几方面应用：(1)使重复信号稳定显示；(2)对单次信号进行捕获；(3)对重复信号中的异常波形和单次事件中的特殊波形进行隔离捕获。3.2 触发原理当示波器输入一个信号，这时如果不对信号的显示作出相应的控制，那么显示则是杂乱无章的，如图 1 所示，每一屏的显示都不同，当示波器快速刷新的时候，看到的信号是混叠的、不稳定的图像，无法进行观察和测量。5图 1 示波器没有正常触发时的波形显示为了解决这种情况，就需要规定示波器的触发条件，以达到
13、稳定同步，把信号清晰的显示出来。就以最简单常用的边缘触发来说明一下触发的原理。首先分析一下所要观察的波形：正弦波在一个周期内的波形特征，只有一个唯一的上升和下降沿，那么可以选择上升沿作为触发条件，同时设置一个触发电平与上升沿相交，得到一个触发点。在正弦波的不同周期，该触发点的位置是相同并唯一的，这时当我们把该触发点定义在显示屏幕的特定位置时，示波器每刷新一屏，把满足触发条件的点都放在屏幕的相同位置，由于该点在波形中是唯一相同的，所有不同屏幕的触发点都在同一位置，那么屏幕上的显示就稳定同步了，同时刷新一屏只有第一个满足触发条件的点定义为触发点，其它被忽略。为方便起见，把触发点放在屏幕的最左边位置
14、，当每刷新一屏时，示波器把满足触发条件的点放在同一点，波形就稳定地被显示在示波器的屏幕上，波形如图 2 所示。6图 2 示波器正常触发时的波形显示3.3 示波器触发电路触发电路的作用是提供符合要求的触发脉冲，去启动扫描或采集，它是水平通道的一部分。包括触发源选择、触发耦合方式选择、触发方式选择、触发极性选择、触发电平选择和触发放大整形等电路。图 3 为模拟示波器触发电路示意图。数字示波器的触发电路原理与模拟示波器类似，这里就不给出了。图 3 模拟示波器触发电路示意图1 触发源的选择内触发(INT)：将垂直通道前置放大器输出 (延迟线前的被测信号 )作为触发7信号，适用于观测被测信号。内触发的源
15、可以是任何输入通道。外触发(EXT)：用外接的与被测信号有严格同步关系的信号作为触发源，可用于比较两个信号的同步关系。电源触发(LINE) ：用 50Hz 工频正弦信号作为触发源，适用于观测与 50Hz交流有同步关系的信号。2 触发耦合方式当触发信号存在干扰和噪声的时候，就需要通过触发耦合来净化触发信号，使触发电路能够完成预期的工作，不出现误触发。触发电路产生的只是控制信号，用来控制示波器的存储和显示，它不会影响到被测信号的显示，所以使用触发耦合不会对被测信号有任何影响。触发耦合有直流耦合。交流耦合、高频抑制、低频抑制和噪声过滤等，在应用中有各自不同的用法。表 1 Tektronix 公司的
16、TDS3000B 系列示波器的触发耦合方式直流耦合 触发源直接连接到触发电路,交流和直流的通路高频抑制 抑制触发信号中高于 30kHz 的信号低频抑制 抑制触发信号中低于 1kHz 的信号噪声控制 用低灵敏度的直流耦合来抑制触发信号中的噪声表 1 给出了 Tektronix 公司的 TDS3000B 系列示波器的触发耦合方式和作用，其它型号不尽相同。需要注意的一点就是触发耦合与垂直通道耦合是有本质区别的，垂直耦合会影响到被测波形。3 触发极性和触发电平触发极性也称触发斜率，是指触发点位于触发源信号的上升沿(正极性)还是下降沿( 负极性 )。触发电平指触发脉冲到来时所对应的触发放大器输出电压的瞬
17、时值。触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻，并决定被显示信号的起始点。4 触发模式触发模式是指一些为产生触发所选定的方式，以满足不同的观测需要。常见的触发模式有以下几种：自动(AUTO)：在这种模式下，当触发没有发生时，示波器的扫描系统会根据设定的扫描速率自动进行扫描；当有触发发生时，扫描系统会尽量按信号的频率进行扫描。所以在这种模式下不论触发条件是否满足，示波器都会产生扫描，都可以8在屏幕上可以看到有变化的扫描线。正常(NORMAL)：这种模式下，示波器只有当触发条件满足了才进行扫描。因此在该模式下如果没有触发的话，对于模拟示波器而言会看不到扫描线，屏幕上什么都没有，对于数字示波器而言会
18、看不到波形更新。正常模式的作用在于观测波形的细节，特别是对于比较复杂的信号，例如视频同步信号。为了观测细节，必须将时基扫描速率调高，以便将波形展开，这样就会使得被观测信号的频率相对于示波器扫描速率而言变低，也就是说，在两次触发之间示波器可能会作很多次扫描。这种情形下如果选择的是自动模式，示波器就会实际进行所有这些扫描，其结果是使这些扫描(它们不是由触发产生)所对应的波形与触发扫描所对应的波形一起显示，造成显示波形的混迭，因而不能清晰地显示需要的波形。而如果选择的是正常模式，这些在触发之间的扫描示波器实际上不会进行，只显示想看到的与触发相联系的波形，从而使波形会比较清晰。单次(SINGLE)：这
19、种模式与 “正常模式”有一点类似，就是只有当触发条件满足时才产生扫描，否则不扫描。而不同在于，这种扫描一但产生并完成后，示波器的扫描系统即进入一种休止状态，使得后面即使再有满足触发条件的信号出现也不再进行扫描，也就是触发一次只扫描一次，即单次，必须通过手工的方法将扫描系统重启，才能产生下一次触发。对于数字示波器而言，单次触发用的非常多，可以捕捉单次出现或多次出现但不太具有周期性的信号。5 放大整形电路放大整形电路的作用是对触发信号进行放大整形，以满足触发信号的要求。整形电路的基本形式是电压比较器，当输入的触发源信号与通过触发极性和触发电平选择的信号之差达到某一设定值时，比较电路翻转，输出矩形波，然后经过整形，变成触发脉冲。3.4 触发与存储传统的模拟示波器由于没有存储单元，触发只是示波器显示波形的一个起始信号，单单定义了波形的起点。但是数字存储示波器由于把模拟信号数字化，并且存储到内存之中，触发作为一个定义点也同样被存储到内存，这种模式就决定了可以把触发点放到内存中的任意一个位置。有了这个特性我们就可以看
