示波器触发的基本原理

示波器是电气工程师的基础仪器，但我经常发现有些工程师不能有效地使用其触发功能。触发常被认为非常复杂，现在存在这样一种趋势，即如果有任何问题，直接到实验室去求助专家来帮助设置触发。本文的目的在于帮助工程师了解触发的基本原理以及有效使用触发的策略。
什么是触发？
任何示波器的存储器都是有限的，因此所有示波器都必须使用触发。触发是示波器应该发现的用户感兴趣的事件。换句话说，它是用户想要在波形中寻找的东西。触发可以是一个事件（即波形中的问题），但不是所有的触发都是事件。触发实例包括边沿触发、毛刺信号触发和数字码型触发。
示波器必须使用触发的原因在于其存储器的容量有限。例如，Agilent 90000 系列示波器具有 20 亿采样的存储器深度。但是，即便拥有如此大容量的存储器，示波器仍需要一些事件来区分哪 20 亿个采样需要显示给用户。尽管 20 亿的采样听起来似乎非常庞大，但这仍不足以确保示波器存储器能够捕获到感兴趣的事件。
示波器的存储器可视为一个传送带。无论什么时候进行新的采样，采样都会存储到存储器中。存储器存满时，最旧的采样就会被删除，以便保存最新采样。当触发事件发生时，示波器就会捕获足够的采样，以将触发事件存储在存储器要求的位置（通常是在中间），然后将这些数据显示给用户。
重复采样模式与单次采样模式
过去，最常见的示波器运行模式是重复模式。这意味着一旦示波器触发并将数据显示给用户，它将立即开始搜索下一个触发事件。这就是示波器波形更新如此频繁的原因。
任何一款示波器要想进行触发并将数据显示给用户，都需要时间来重新准备触发。这个时间也称为“挂起时间”。在挂起时间内，示波器不能捕获任何波形。因此，挂起时间越短，错失的事件越少。例如，如果有一个毛刺信号恰巧在挂起时间内出现，那么它将不能在示波器的显示屏上显示。如果这个毛刺信号是一个罕见事件，则用户可能认为波形中没有毛刺信号，而事实上它却是存在的。因此，示波器的挂起时间越短，错失波形中重要事件的几率就越低。
表述此概念的另一种方法是“更新速率”，即每秒钟的波形数量。例如，Agilent 7000 系列示波器具有 100000 波形/秒的更新速率。
单次采样模式用于查找单一触发，而不会继续采集更多波形。因此，当用户想要查找某个事件，检查导致该事件的原因和事件发生后所出现的问题时，便可使用单次采样模式。这种模式对于分析不重复并且每次操作都会发生变化的波形尤其重要。
自动模式与触发模式
如果没有发生触发事件，将会出现什么情况呢？这一个非常好的问题。在这种情况下，屏幕上的波形将不会更新。这不是我们想要的情况，因为用户可能不知道如何改变触发来获得屏幕上的波形。例如，如果探头滑落，示波器将可能停止触发。不过，如果屏幕不能更新，信号丢失将很不明显。
为了解决这个问题，示波器拥有一个称为“自动（Auto）”触发的模式。在此模式下，如果在一段时间内无法找到触发，示波器将自动触发以更新屏幕。通常，示波器上有一些指示器（例如前面板上的 LED）来指示上一个触发是真实触发还是自动触发。这样，如果用户看到“自动（Auto）”指示器，他们就会知道所设置的触发没有发生。例如，如果用户设置的触发为毛刺信号，他们将会知道示波器没有检测出毛刺信号。
然而，当您回顾上一段的内容时就会发现，当自动触发发生时，它就意味着每次触发之后，示波器进行重新准备时具有挂起时间。为了完全避免这一时间，示波器应改为“触发（triggered）”模式。（这在某些示波器中称为“正常”模式）。在“触发（triggered）”模式中，除非发现触发事件，否则示波器将不会进行触发。因此，如果用户将触发模式设置为毛刺信号并且示波器一直没有进行触发，那么用户就可以确信毛刺信号没有发生（至少示波器能够检测出）。