在之前發(fā)布的《數(shù)字實(shí)時(shí)熒輝技術(shù)》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(shí)間后再消失,在指定的波形保持時(shí)間內(nèi),多個(gè)捕獲周期繪制的波形疊加顯示在屏幕上。
然而在實(shí)際的測量過程中,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),將輸入信號接入示波器通道后,并不能立即顯示穩(wěn)定的波器。通常需要手動(dòng)進(jìn)程觸發(fā)設(shè)置之后,波形才會(huì)穩(wěn)定顯示在顯示器中。這是為什么呢?
下面我們通過傳統(tǒng)的模擬示波器來了解觸發(fā)在波形觀察時(shí)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(dāng)把輸入信號施加到Y(jié)軸偏轉(zhuǎn)板,而X軸偏轉(zhuǎn)板不加電壓時(shí),在熒光屏的最左側(cè)縱坐標(biāo)上就會(huì)打出一個(gè)亮點(diǎn),且電壓越大亮點(diǎn)位置越高。
當(dāng)把鋸齒波信號施加到X偏轉(zhuǎn)板,而在Y偏轉(zhuǎn)板不加電壓時(shí),隨著鋸齒波電壓的升高,光點(diǎn)從屏幕最左邊均勻移動(dòng)到屏幕最右邊。當(dāng)鋸齒波歸零后重新開始掃描,則光點(diǎn)迅速回到最左邊后,從最左邊重復(fù)向右移動(dòng)。
所以模擬示波器的工作方式是在Y軸偏轉(zhuǎn)板上施加待測信號,在X軸偏轉(zhuǎn)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(fā)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(wěn)定的在屏幕上顯示。如下圖所示,在X軸偏轉(zhuǎn)板施加鋸齒波作為掃描信號,在Y軸偏轉(zhuǎn)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(dòng)觸發(fā),它的觸發(fā)位置不固定,那么輸入波形在示波器中的顯示狀態(tài)如下圖所示。
▲不固定觸發(fā)波形顯示
因?yàn)槊看螐钠聊黄鹗嫉奈恢?,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(dòng),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(gè)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(zhuǎn)板上的鋸齒波信號何時(shí)開始掃描。為此示波器增加了觸發(fā)功能。
支持觸發(fā)功能后
支持觸發(fā)功能后,示波器可以設(shè)置觸發(fā)電平,并且可以選擇在輸入信號的上升/下降沿(slope)進(jìn)行觸發(fā)。假設(shè)設(shè)定一個(gè)直流觸發(fā)電平為Level1,并選擇在上升沿進(jìn)行觸發(fā),那么觸發(fā)效果如下圖所示。
▲上升沿觸發(fā)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(shí)基的大小。當(dāng)鋸齒波周期越長,則水平時(shí)基(time/div)越大,在屏幕上顯示的波形周期數(shù)越多。
通過設(shè)置觸發(fā)條件,可以實(shí)現(xiàn)每一屏中顯示波形的相位同步,如下圖所示。
▲固定觸發(fā)波形顯示
最后疊加在同一屏上,波形就可以穩(wěn)定顯示了,效果如下圖所示。