示波器是以圖形方式顯示變化的電壓信號的電子測量儀器，通常是一個或多個信號隨時間變化的二維圖像，被譽為“電子工程師的眼睛”。如果要穩定觀察、顯示示波器波形，捕獲特點信號事件，觸發(Trigger)則是關鍵因素。所以充分理解觸發的概念、原理以及設置方法是有效使用示波器的前提。
自20多年前RIGOL誕生以來，RIGOL示波器也從最初的模擬觸發轉向全面數字觸發，示波器觸發功能不斷豐富和增強。本文將和大家一起探究示波器的“觸發”的來龍去脈——
01、什么是觸發？
觸發是按照需求設置一定的電壓幅值、時間、波形變化率等方面的條件，當波形數據流中的某一個波形滿足設定條件時，示波器實時捕獲該波形和其相鄰部分，并顯示在屏幕上。只有穩定的觸發才能有穩定的顯示。觸發也是發現問題之后定位問題的最重要手段，善于使用觸發能輕松定位出您想尋找的信號。
02、觸發的兩個關鍵參數
示波器從誕生開始經歷了模擬示波器和數字示波器兩個主要階段。模擬示波器中的觸發系統是我們了解觸發相關內容很好的起點。那我們從模擬觸發基本概念中最主要的比較器電路開始。
單限比較器
只有一個參考電平，且參考電平為GND（0電平）的簡單比較器，被稱為單限比較器。如下圖所示：
▲典型單限比較器示意圖
當單限比較器的輸入信號大于參考電平，則輸出正"﹢"，否則輸出負"﹣"，這個參考電平就是觸發功能中的關鍵參數“觸發電平”。
Vo = -Vsat @ Vi < Vt
Vo = 0 @Vi = Vt
Vo = +Vsat @Vi > Vt
但是由于單限比較器只有一個觸發電平作為臨界電壓，所以輸入信號的波動或噪聲產生多次穿越臨界電壓的情況，會導致誤觸發，使輸出產生不正確的轉換。
為解決誤觸發的問題，就需要使用遲滯比較器。
遲滯比較器
在單限電壓比較器的基礎上引入正反饋網絡，就組成了具有雙門限值的遲滯比較器，如下圖所示。
▲遲滯比較器示意圖
遲滯比較器具有兩個參考電平作為觸發電平，VTH和VTL。當輸入電壓高于VTH時，比較器輸出高電平，當輸入電壓低于VTL時比較器輸出低電平，當輸入電壓在VTH和VTL兩者之間時，則保持原來的輸出不變。
▲遲滯比較器的輸入輸出特征圖
遲滯比較器解決了輸入信號的波動或噪聲導致誤觸發的問題。遲滯比較器兩個比較電平VTH和VTL之間形成“遲滯區間”，由于遲滯區間的存在，輸入波形噪聲和毛刺導致多次穿越臨界電壓的情況下，仍能維持輸出信號的穩定，如下圖所示：
▲遲滯區間
遲滯區間區間越大對噪聲的抑制能力越強，反之則越小。但遲滯區間并不是越大越好，會導致觸發遲鈍，對信號的變化不敏感。這就是在觸發系統中另一個關鍵參數“觸發靈敏度”，觸發靈敏度體現了觸發對信號噪聲的敏感程度。
03、為什么需要觸發？
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。
04、總結
本文通過介紹觸發的概念、原理、關鍵參數，以及觸發的必要性，可以了解到，穩定觀察、顯示示波器波形，捕獲特點信號事件，觸發是關鍵因素。那么，如何實現觸發？觸發有哪些類型？它們各自的優勢在哪些方面？下篇介紹。
