第三讲 示波器基础之触发功能(上)
示波器的原理及使用
实验4—11 示波器的原理及使用示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，它可以直接观察电信号的波形，测量电压的幅度、周期(频率)等参数。
用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。
在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量(如压力、温度、磁感应强度、光强等)都可以用示波器来观测。
【实验目的】1.了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器和信号发生器的基本使用方法。
2.学会使用示波器观察电信号波形，测量电压幅值及频率。
3.掌握利用李萨如图形测量频率的实验方法。
【实验原理】不论何种型号和规格的示波器都包括了如图4-11-1所示的几个基本组成部分：示波管（又称阴极射线管，cathode ray tube，简称CRT）、垂直放大电路（Y放大）、水平放大电路（X放大）、扫描信号发生电路（锯齿波发生器）、自检标准信号发生电路（自检信号）、触发同步电路、电源等。
图4-11-1 示波器基本组成框图1.示波原理在中学物理课中有一个演示振动图形的沙斗实验，装置如图4-11-2所示。
图中P为平面板，能在X方向上作匀速直线运动。
S为沙斗，斗内装上细沙，细沙能从斗的下端慢慢漏出，沙斗通过细绳连接在支架H上，构成单摆。
假定此单摆在与X的垂直方向Y上振动，P在X实验4—11 示波器的原理及使用95方向匀速运动，那么在平面板上将有漏沙的径迹，这就是单摆的振动图线——正弦曲线。
根据曲线和匀速运动的速率v 不难求得振动周期（或频率）和振幅等物理量的大小。
示波器的示波原理和沙斗实验中平面板上漏沙径迹的道理相同。
1） 如果仅在垂直偏转板上（Y 偏转板）加正弦交变电压U ()y t ，则电子束在荧光屏上所产生的亮点位置随着电压在y方向作往复运动。
如果电压频率较高，由于人眼的视觉暂留现象，则看到的是一条竖直亮线，其长度与正弦交变电压的峰—谷值P P V成正比。
一文读懂示波器的触发模式
一文读懂示波器的触发模式一、触发模式的定义在没有进行任何特殊设置的情况下，示波器会按固定频率，抓取信号来生成图像。
由于采样频率、信号变化频率往往不一致，所以每次抓取、生成的图像会有差异。
它们依次显示在屏幕上时，肉眼看起来，便成了来回滚动的波形。
为了获得稳定的波形显示，需要将示波器的扫描频率与信号的变化频率同步起来。
示波器可以通过设置一个“触发事件”(可以是某个电平或跳变等)来实现同步：当示波器检测到信号流中，出现了目标事件时，以此为起点，进行波形扫描与显示。
信号“触发”扫描，这项功能，也就是示波器“触发模式”。
触发模式，还可以用于从一段复杂的信号中，捕获目标波形。
二、触发模式的种类2.1 自动模式(AUTO)：1.当没有事件发生时，示波器的扫描系统会根据原先设定好(相当于没使用触发模式时)的扫描速率，自动进行扫描；2.当存在事件发生时，示波器的扫描系统则以事件为依据，尽量使扫描频率同步信号的频率；3.自动模式的特点是：不论触发条件是否满足，都会进行扫描。
示波器屏幕上一直可以显示变化的扫描线；4.自动模式适用于观测高重复率和未知特征的信号。
2.2 正常模式(NORMAL)：1.当没有事件发生时，示波器的扫描系统不进行扫描；2.当存在事件发生时，示波器的扫描系统同步信号频率并进行扫描，将结果波形显示在屏幕上；3.正常模式的特点是：触发条件满足，才会进行扫描。
没有发生事件时，示波器屏幕上显示静止画面；4.正常模式适用于低重复率、特征已知，需要观测细节的信号。
2.3 单次模式(SINGLE)：1.当没有事件发生时，示波器的扫描系统不进行扫描，屏幕显示静止画面；2.当第一次事件发生时，示波器的扫描系统同步信号并进行扫描，将结果显示在屏幕上。
扫描完成后，系统进入休止状态；3.当第二次或以上事件发生时，示波器的扫描系统不再进行扫描，必须手动重启后，才能产生下一次触发；4.单次模式的特点是：触发条件满足，才会进行扫描，但只扫描一次；5.单次模式在大多数场合下，用处不大，可看作特殊的正常模式。
示波器的触发释抑功能
示波器的触发释抑功能示波器的触发抑制功能是指示波器在测量信号时，通过触发电路来限定触发抑制条件，从而使仪器能够稳定地显示周期性信号的波形。
触发释抑功能在示波器的应用中起着至关重要的作用，本文将从原理、应用及操作三个方面对示波器的触发释抑功能进行详细介绍。
原理：示波器的触发抑制功能依赖于触发电路，触发电路检测输入信号并根据设定的触发条件，将触发信号送往扫描电路，从而稳定地显示波形。
触发条件常见的包括信号的上升沿、下降沿、脉宽、幅度等。
通过设置合适的触发条件，触发抑制功能可保证示波器能够稳定地显示特定信号，避免波形跳动或失真问题。
应用：触发抑制功能广泛应用于各种电子测试与测量领域。
在数字电路测试中，通过设置触发条件，可以准确捕捉并显示特定的数字信号波形，有助于分析和调试数字电路的运行状态。
在模拟电路测试中，通过设置合适的触发条件，可以显示稳定的周期性信号波形，方便测量信号的频率和幅度等参数。
此外，触发抑制功能还可用于捕捉特定的脉冲信号，如雷达脉冲信号、通信信号等。
操作：在使用示波器触发抑制功能时，首先需要设置触发源，选择适当的输入信号通道或外部触发信号。
接下来，根据测试需要，设置合适的触发条件，包括触发类型、触发电平、触发沿等。
触发类型可选择上升沿触发、下降沿触发、任意沿触发等，触发电平则用于设置触发的电平阈值。
最后，调整示波器的时间基准、水平偏移等参数，以获得清晰、稳定的波形显示。
在实际操作中，需要注意以下几点：第一，正确选择触发类型和触发电平，以确保触发电路能准确响应所需信号；第二，合理选择时间基准和水平偏移，以适应不同频率和幅度的信号波形；第三，对于较为复杂的信号波形，可以尝试使用高级的触发功能，如窗口触发、脉宽触发等，以便更好地捕捉感兴趣的波形。
总结：示波器的触发抑制功能是一项重要的测量工具，在电子测量和测试中有着广泛的应用。
通过正确设置触发条件，触发抑制功能可以帮助我们准确地捕捉和显示周期性信号的波形，使测量结果更加准确可靠。
示波器的触发模式有哪些 示波器如何操作
示波器的触发模式有哪些示波器如何操作对于数字示波器来说，整机都是在触路的掌控下工作的。
触发电路决议了示波器什么时候采集信号，什么时候停下来显示波形。
而触发模式就是指示波器在触发条件充分前和对于数字示波器来说，整机都是在触路的掌控下工作的。
触发电路决议了示波器什么时候采集信号，什么时候停下来显示波形。
而触发模式就是指示波器在触发条件充分前和触发条件充分后的工作状态。
示波器常用的触发模式有以下几种：1、自动触发：这是绝大多数示波器的缺省触发模式。
在自动触发模式下，示波器会优先检测设定好的触发条件是否充分。
假如触发条件充分，示波器就按当前的触发条件进行触发；假如触发条件不充分且持续超过确定时间（一般是几十ms），示波器内部会自动产生一个触发并捕获波形显示。
假如示波器发生了自动触发，这时捕获到的波形可能是不充分触发条件的，但是这避开了用户由于触发条件设置错误而完全看不到信号波形的情况，用户可以依据示波器自动触发捕获到的波形进一步更改或优化触发条件的设置。
自动触发模式可以适用于绝大多数的测试场合，但是也有确定的制约条件。
假如用户感喜好的信号跳变或设置的触发条件发生的频率很低，比如1秒钟才会发生一次，这时假如示波器工作在自动触发模式下，可能会由于来不及等待到充分触发条件的信号示波器就自动触发了，从而造成捕获的信号不是期望的信号的情况。
在自动触发模式下，无论是充分条件的触发还是示波器自动产生的触发，一旦触发后示波器就会把捕获的波形处理显示，然后再等待下一个触发的到来，因此无论触发条件是否充分，示波器上的波形都是“动”起来的。
2、正常触发：假如用户要捕获的信号显现间隔较长，而且触发条件设置无误，就可以把示波器设置为正常触发模式。
在正常触发模式下，示波器会严格依照设定好的触发条件触发。
假如触发条件不充分，示波器会一直等待充分触发条件的信号到来，而不会自动进行触发。
在正常触发模式下，也是一旦触发后示波器就会把捕获的波形处理显示，然后再等待下一个触发的到来。
数字示波器的触发方式
数字示波器的触发方式数字示波器是一种广泛应用于电子测量领域的仪器，它能够将电信号转化为可视化的波形图形，通过触发方式来捕捉并显示特定的信号。
触发方式是数字示波器的关键功能之一，它决定了示波器是否能够准确地捕捉到待测信号的波形。
本文将介绍数字示波器的几种常见触发方式，并对其原理和适用场景进行详细的说明。
1. 自动触发方式自动触发方式是数字示波器最简单、最常用的触发方式之一。
在自动触发模式下，示波器不需要外部触发信号，而是自动捕捉并显示输入信号。
这种触发方式适用于信号频率较低、无需精确触发的情况。
例如，当我们需要捕捉一些周期性较慢的信号时，可以选择自动触发方式。
2. 边沿触发方式边沿触发方式是数字示波器最常用的触发方式之一，它是通过检测输入信号的边沿（上升沿或下降沿）来触发示波器。
边沿触发方式适用于需要准确捕捉信号的特定时刻或特定状态的情况。
例如，当我们需要捕捉一个特定的脉冲信号或观察一个特定的信号变化时，可以选择边沿触发方式。
3. 触发电平方式触发电平方式是数字示波器常用的触发方式之一，它是通过检测输入信号的电平（高电平或低电平）来触发示波器。
触发电平方式适用于需要捕捉信号的特定电平状态的情况。
例如，当我们需要观察一个特定电平的信号时，可以选择触发电平方式。
4. 触发宽度方式触发宽度方式是数字示波器的一种特殊触发方式，它是通过检测输入信号的脉冲宽度来触发示波器。
触发宽度方式适用于需要捕捉特定宽度脉冲的情况。
例如，当我们需要捕捉一个特定宽度的脉冲信号或观察脉冲宽度变化时，可以选择触发宽度方式。
5. 触发模式选择数字示波器通常具有多种触发模式的选择，用户可以根据实际需求选择合适的触发方式。
常见的触发模式包括单次触发、连续触发和多次触发。
单次触发模式适用于只需要捕捉一次特定信号的情况；连续触发模式适用于需要连续捕捉信号的情况；多次触发模式适用于需要多次捕捉信号并进行比较分析的情况。
总结：数字示波器的触发方式是保证测量准确性和可靠性的关键因素之一。
示波器的原理和使用方法
示波器的原理和使用方法在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。
常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。
万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。
示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。
本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。
1 示波器工作原理示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。
它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。
示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。
1．1 示波管阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心。
它将电信号转换为光信号。
正如图1所示，电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。
图1 示波管的内部结构和供电图示1．荧光屏现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。
在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。
高速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。
铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。
铝膜还有散热等其他作用。
当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。
亮点辉度下降到原始值的10％所经过的时间叫做“余辉时间”。
余辉时间短于10μs为极短余辉，10μs—1ms为短余辉，1ms—0．1s为中余辉，0．1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。
一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。
由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。
一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。
2．电子枪及聚焦电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。
示波器操作说明
Tektronix THS710A 示波器操作指令示波器是仪表检修过程中最常用的工具之一。
对示波器的正确操作关乎数据采集的有效性和系统、设备的运行安全。
Tektronix THS710A手持式示波器由美国著名通信技术公司泰克（Tektronix）生产。
本报告基于现场操作经验，对该示波器的面板按钮、常用功能及其设置方式做一简单介绍，并总结细化实际应用中的操作指令，方面初学者快速上手。
一、面板按钮功能由上图可以直观地看到，示波器的前面板分为四个主要的区域——菜单区、垂直控制区、水平区控制区和触发区，下面对面板按钮逐一介绍。
1.1、菜单按钮AQUIRE（采集）：设定采集状态。
SAVE/RECALL(保存/再调)：保存或再调出设置状态或波形。
MEASURE（测定）：执行波形自动测定DISPLAY（显示）：改变波形和显示的外观。
CURSOR（光标）：选用示波器的光标。
UTILITY（实用功能）：选用各种系统实用功能。
TRIGGER（触发）：选用触发功能。
HORIZONTAL（水平）：改变波形的水平特性。
VERTICAL（垂直）：调整波形的刻度和位置，设定输入参数。
说明：菜单系统操作步骤：1、按面板上的按钮，显示所需菜单。
2、按菜单读取钮，选择菜单项目。
如出现弹出菜单，继续按读取钮，选择菜单中项目。
可能需按Select Page（选择页）钮以显示附加菜单项目。
3、某些菜单项目需要设定参数，此时可以按右侧+/-按钮改变参数值或按TOGGLE恢复预设值。
4、若OK钮出现，按下此钮确认所选项目。
1.2、专用按钮ON/STBY（开启/等待）METER（万用表）：进入万用表状态。
SCOPE（示波器）：进入示波器状态。
HARD COPY（硬拷贝）：硬拷贝打印初始化。
HOLD（保持）：保持或重新开始示波器的采集。
AUTORANGE（自动量程）：选择自动量程功能。
CLEARMENU（清除菜单）：清除显示出的菜单。
TRIGGER LEVEL（触发电平）：调整触发电平。
示波器的触发源和触发方式
示波器的触发源和触发方式被测信号从示波器的Y轴输入后，一部分送到示波管的Y轴偏转板上，驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动；另一部分分流到x轴偏转系统产生触发脉冲，触发扫描发生器，产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上，使光点沿水平方向移动，两者合一，光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。
由此可知，正确的触发方式直接影响到示波器的有效操作。
为了在荧光屏上得到稳定的、清晰的信号波形，掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的。
1．触发源(Source)选择要使屏幕上显示稳定的波形，则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。
触发源选择确定触发信号由何处供给。
通常有三种触发源：内触发(INT)、电源触发(LINE)、外触发EXT)。
内触发使用被测信号作为触发信号, 如通道1、通道2。
外触发使用外加信号作为触发信号，外触发信号与被测信号间应具有周期性的关系，何时开始扫描与被测信号无关。
电源触发使用交流电源频率信号作为触发信号。
这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的。
特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效。
正确选择触发信号对波形显示的稳定、清晰有很大关系。
例如在数字电路的测量中，对一个简单的周期信号而言，选择内触发可能好一些，而对于一个具有复杂周期的信号，且存在一个与它有周期关系的信号时，选用外触发可能更好。
2．触发耦合(Coupling)方式选择触发信号到触发电路的耦合方式有多种，目的是为了触发信号的稳定、可靠。
AC耦合又称电容耦合。
它只允许用触发信号的交流分量触发，触发信号的直流分量被隔断。
通常在不考虑DC分量时使用这种耦合方式，以形成稳定触发。
但是如果触发信号的频率小于10Hz，会造成触发困难。
直流耦合(DC)不隔断触发信号的直流分量。
当触发信号的频率较低或者触发信号的占空比很大时，使用直流耦合较好。
低频抑制(LFR)触发时触发信号经过高通滤波器加到触发电路，触发信号的低频成分被抑制；高频抑制(HFR)触发时，触发信号通过低通滤波器加到触发电路，触发信号的高频成分被抑制。
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第三讲示波器基础之触发功能（上）
作者：汪进进来源：美国力科公司深圳代表处
中心议题：
•示波器的触发功能的含义
解决方案：
•多用于低频信号的准确测量中
•要点：触发源、触发点、触发电平、触发模式
触发是数字示波器区别于模拟示波器的最大特征之一。
数字示波器的触发功能非常丰富，通过设置，用户可以看到触发前后的信号。
对于高速信号的分析，触发应用较少，因为通常是捕获很长时间的波形然后做眼图和抖动分析。
而对于低速信号的测量，触发应用非常频繁，因为通常会有很多杂讯需要被隔离。
示波器的采集存储器是一个循环缓存，新的数据会不断覆盖老的数据，直到采集过程结束。
触发电路坏掉的示波器仍然可以工作，只是此时看到的波形在屏幕上来回“晃动”，或者说在屏幕上闪烁，这其实相当于将触发模式设置为“Auto”状态并把触发电平设置得超过信号的最大或最小幅值。
没有触发电路，这些采集的数据不断地这样新老交替，在屏幕上视觉上感觉波形在来回“晃动”。
如图一所示。
图一数字示波器的存储器是循环缓存
Auto Setup是自动触发设置，示波器根据被测信号的特点自动设置示波器的水平时基，垂直灵敏，偏置和触发条件，使得波形能显示在示波器上。
如果不理解触发的概念，通过Auto Setup的设置就开始观察，测量的结果，甚至得出的结论都是不对的。
所谓触发，专业的解释是：按照需求设置一定的触发条件，当波形流中的某一个波形满足这一条件时，示波器即实时捕获该波形和其相邻部分，并显示在屏幕上。
触发条件的唯一性是精确捕获的首要条件。
为了观察特定波形之前发生的更多事件，把触发点往显示窗口右方推移一段时间，即是延迟触发；为了了解特定波形之后发生的更多事件，把触发点往显示窗口
左方推移一段时间，即是超前触发。
如图二所示。
在数字示波器中，触发点可以位于采集存储的记录的任何位置。
如图一的右边图形，触发点停留在采集存储的中间时刻。
图二触发的原理示意图
为了更形象地理解触发，我们可以理解为：所谓触发，就是“在此刻停留”，或者说是“等待那一刻”。
触发电路可以理解为有一双眼睛在注视在她面前走过的每一个人（信号流），当她看到她的意中人（触发条件）时，她的眼睛凝视这个人，让意中人停留在她注视的位置(触发点)。
但她会继续寻找她的下一个意中人。
每次找到了意中人，她都会让意中人在她注视的位置（触发点）停留。
因此，她的眼睛注视点(触发点)的位置只停留那些意中人（满足条件的波形）。
关于触发的几个基本概念：
触发源：就是以哪个通道的信号作为触发对象。
触发源可以是示波器的任意通道也可以是外部通道。
如图三所示选择的触发源为C2，即通道2。
在同时测量四路信号时，选择哪种信号作为触发源有时侯有一些技巧，这和希望调试的问题有关。
例如需要同时查看六路信号的上电时序，但示波器只有四个通道，这时候可以通过两次开机的单次触发捕获，先捕获四路信号，并将这四路信号保存为数据文件使得能来重新调回示波器，然后再来捕获三路信号，这两次捕获中以相同的上电复位信号作为触发源使得波形能够同步。
图三触发设置界面——触发源
触发点：也叫触发延迟，是示波器让波形停留的时刻，也就是示波器上红色的小三角对应的位置，如图四所示，红色圈中的小红三角点就是触发点。
设置好触发条件后，触发点的位置对应的波形应都是满足触发条件的。
或者说示波器让满足触发条件的波形隔离在这个触发点的位置。
关于触发点的设置，有两种方法，看个人的习惯而行：
一是观察电源开机的软启动过程时的示波器设置，将触发点移到示波器的靠近左边的位置再设置好触发条件后用单次触发，这样可以充分利用示波器的存储空间。
二是先将触发点设置在中间位置以方便观察和调节，因为示波器的波形扩展时是以触发点为对称点展开的。
有些示波器可以方便的进行设置，如力科示波器的面板上可以简单的按一下Delay键使触发点自动回到屏幕中间位置。
图四触发点对应示波器的位置及触发电平的含义
触发电平：是指信号需要达到该电平才能被触发。
在图四中触发电平为右边红色小三角的位置相对于零电平的幅值大小，即两条白线之间的幅值，此例中该数值为图中右下角红色方框标示的1.00V这个数值。
设置任何触发条件都需要有一个具体的触发电平。
触发电平定义了信号是否满足触发条件的“事件”。
图四中的信号有上升沿，但该上升沿不一定是触发电路感兴趣的事件。
在上升沿触发时,只有其在上升的过程中达到触发电平的位置才认为是“事件”从而被“隔离”在触发点。
触发电平可以在Trigger菜单中设置，也可以通过面板上的旋钮来调节。
很多触发方式的条件都是相对于触发电平而言。
譬如宽度触发，触发电路识别的宽度（时间间隔）并不是上升沿的50%到下一个上升沿的50%，而是触发电平穿越两个上升沿的交叉点之间的时间间隔。
如图六所示，以蓝线从触发电平的位置穿越波形，和触发点的位置对应的脉宽相交的两个蓝点之间的时间间隔为触发条件满足的宽度大小。
在图例中是3ns-10ns之间，这也就是说触发功能隔离了我们感兴趣的3ns-10ns之间的脉冲宽度。
在示波器存储深度很低的情况下，为了捕获到MOSFET的最大值，并不是一次捕获很长时间的VDS电压信号来自动测量峰值，而是不断地调节触发电平的幅值，渐渐使触发电平提高以查看是否能触发到信号。
图五示波器面板按钮的触发部分
触发模式：示波器有四种触发模式：Auto、Normal、Single和Stop。
如图五面板所示。
Auto是指不管是否满足触发条件，都实时刷新波形，这时候示波器的屏幕上的波形通常看起来是“晃动”的。
Normal是指满足触发条件才触发，否则波形会静止不动。
有些示波器（如力科）在屏幕的右下角有红色的提示:“Waiting for Trigger”。
Single指仅捕获第一次满足触发条件的波形，捕获后就停止。
Stop指强制让波形静止不动。
图五所示的面板上的绿色的TRIG等的闪烁快慢代表了触发速率的快慢。
图六宽度触发中宽度的是如何定义的。