在之前發布的《數字實時熒輝技術》的文章中,我們曾介紹過示波器的顯示原理,是通過將波形在屏幕上保持一段時間后再消失,在指定的波形保持時間內,多個捕獲周期繪制的波形疊加顯示在屏幕上。
然而在實際的測量過程中,我們會發現,將輸入信號接入示波器通道后,并不能立即顯示穩定的波器。通常需要手動進程觸發設置之后,波形才會穩定顯示在顯示器中。這是為什么呢?
下面我們通過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
當把輸入信號施加到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坐標上就會打出一個亮點,且電壓越大亮點位置越高。
當把鋸齒波信號施加到X偏轉板,而在Y偏轉板不加電壓時,隨著鋸齒波電壓的升高,光點從屏幕最左邊均勻移動到屏幕最右邊。當鋸齒波歸零后重新開始掃描,則光點迅速回到最左邊后,從最左邊重復向右移動。
所以模擬示波器的工作方式是在Y軸偏轉板上施加待測信號,在X軸偏轉板上施加鋸齒波作為掃描信號。工作原理如下圖所示:
▲示波器工作原理圖
支持觸發功能前
示波管可以幫助示波器將波形顯示屏幕上,但并不能保證將信號波形穩定的在屏幕上顯示。如下圖所示,在X軸偏轉板施加鋸齒波作為掃描信號,在Y軸偏轉板施加輸入待測試信號。
▲信號控制水平與垂直方向掃描
如果鋸齒波是自動觸發,它的觸發位置不固定,那么輸入波形在示波器中的顯示狀態如下圖所示。
▲不固定觸發波形顯示
因為每次從屏幕起始的位置,波形的相位不一致,使得觀察者在示波器上看到的波形好像是在滾動,且有多條波形重疊,如下圖所示。
▲多波形重疊示意圖
解決這個問題,就需要使每一屏中顯示波形的相位是同步的,這取決于施加在X軸偏轉板上的鋸齒波信號何時開始掃描。為此示波器增加了觸發功能。
支持觸發功能后
支持觸發功能后,示波器可以設置觸發電平,并且可以選擇在輸入信號的上升/下降沿(slope)進行觸發。假設設定一個直流觸發電平為Level1,并選擇在上升沿進行觸發,那么觸發效果如下圖所示。
▲上升沿觸發波形
從上圖也可以看出X軸鋸齒波周期決定了示波器橫軸水平時基的大小。當鋸齒波周期越長,則水平時基(time/div)越大,在屏幕上顯示的波形周期數越多。
通過設置觸發條件,可以實現每一屏中顯示波形的相位同步,如下圖所示。
▲固定觸發波形顯示
最后疊加在同一屏上,波形就可以穩定顯示了,效果如下圖所示。