示波器觸發電路可以作為精密同步器而用于其它電路設計。無論是模拟還是數字示波器觸發，都有各種自動觸發機制來增強。本文是對示波器觸發電路及其設計方案的概述，介紹了觸發發生器的基礎知識以及一些增強功能。

示波器觸發系統在前面闆上對應兩個基本控制裝置：觸發電平旋鈕和極性開關。如圖1所示，可以将其實現設想為最簡單的比較器和極性選擇器的形式。

圖1：示波器觸發系統可以設想為比較器和極性選擇器的簡單組合。

當來自觸發源的電壓波形（可能是來自垂直放大器的内部觸發信号、外部BNC連接器或50/60Hz電源線）超過觸發電平（TRIGGER LEVEL）旋鈕設置的電壓電平時，比較器輸出一個邊沿。然後，異或門将比較器邊沿反轉或者不反轉，有效地選擇哪種極性的邊沿是有效（正向）沿而作為觸發事件。

上述方案通常不實用，因為它無法選擇用有效觸發沿序列中的哪一個來啟動示波器掃描，或者在DSO中啟動波形數字化和存儲。在模拟示波器中，上一次掃描必須完成，而且回掃到屏幕左側的起始位置并穩定下來，才能重新啟動下一次掃描。在此期間，觸發釋抑（holdoff）定時使掃描停止工作。觸發釋抑是使用D觸發器來實現的，觸發電路就變成了圖2的樣子。觸發器還消除了由于慢速輸入産生的比較器輸出反彈。

圖2：觸發釋抑使用D觸發器來實現。

通過在複位（R）輸入端施加釋抑信号，D觸發器Q端的觸發輸出保持低電平。在釋抑生效時，觸發輸出為低。當解除釋抑時，來自異或門的下一次觸發會使Q端變高，從而為模拟示波器産生掃描選通功能。

将觸發器添加到上述觸發發生器似乎就足夠了，但需要進一步改進。如果在有新觸發向觸發器施加時鐘輸入時，解除了釋抑怎麼辦？如果設置時間不足，則可能産生競争情況，導緻輸出Q轉換延遲一段不确定的時間。Q端在經曆一定延遲之後才變高，而使掃描啟動滞後，并由于掃描啟動相對觸發事件延遲了，因此會在屏幕上引起觸發抖動，或者也可能産生毛刺或“欠幅”脈沖。為避免這種情況發生，需要在延遲一段時間後再觸發另一個觸發器，如圖3的觸發電路所示。

圖3：為避免産生競争情況，需要延遲觸發另一個觸發器。

延遲線使第二個觸發器的觸發稍晚于第一個觸發器，而使第一個觸發器的輸出能夠在第二個觸發器接收到時鐘信号之前穩定到有效的邏輯電平。延遲時間的選擇要合适，從而使第二個觸發器D輸入處出現不确定電平的時間相對輸入觸發而言可忽略不計。上述方案是一種基本的實際觸發電路。實際上，在一些特定場景的大部分觸發示波器中都是采用的這種方案。示波器前面闆上第三個觸發控制裝置（模式控制開關）所指的正常觸發模式也就是它。

模式是指電子系統中一種特定的結構化配置。模式由機電或電子開關選擇。一些示波器将自動觸發模式添加到基本觸發方案中——自動觸發模式是觸發系統觸發自身的模式。為什麼我們希望這種情況發生？在正常模式下，如果沒有輸入波形，示波器顯示屏上不會出現任何迹線。什麼都看不到。因此，我們不知道垂直位置控制旋鈕所設置的軌迹位置，也不知道哪裡是0V或地。在模拟示波器上，即便其在運行，軌迹也甚至可能不在屏幕上出現。因此需要一些強制觸發的手段。

使用自動觸發模式即可解決此問題。自動電路輸入該輸出觸發信号，以超過50Hz波形周期的定時時間啟動單穩态多諧振蕩器（MMV，單次觸發）。其原因在于，市電頻率是我們想要在不受自動觸發幹擾的情況下觸發的最低頻率。MMV是可重觸發的，并且直到其定時結束（定時期間沒有新的觸發信号發生，否則延後），才會改變輸出狀态。當定時時間到後，它會産生一個自動觸發信号，強制掃描運行。由于沒有實際的觸發輸入，自動觸發以略低于市電頻率的速率運行掃描。然後，當有觸發信号進入時，自動MMV再次關閉并消失。

自動觸發模式更為高級的形式是峰峰值自動觸發模式。這種模式将焦點轉向觸發電平控制。對于給定的波形，由于在觸發電平範圍的兩端不會發生觸發，因此觸發電平範圍超過波形電壓範圍的部分會受到浪費。為了使整個控制範圍變得有用，可采用正負峰值檢測器獲取波形的最大和最小電壓，并将其輸出到觸發電平電位器的兩端，如圖4所示。

圖4：正負峰值檢測器獲取波形的最大和最小電壓，并将其輸出到觸發電平電位器的兩端。

電位器不會設置到觸發源波形範圍以外。泰克7000系列示波器采用了這種觸發模式。該方案的一個缺點是，峰值檢測器必須在示波器的全帶寬下工作。在高頻處，檢測器的響應速度不足以輸出精确的峰值，因此觸發範圍會變得小于觸發源波形的峰峰值範圍。

設置觸發電平的另一種方法是在其控制範圍内自動掃描觸發電平電壓，直到其遇到源波形，就産生一次觸發。這種自動電平方案不需要電路具有超出現有觸發發生器的全帶寬。我在上世紀70年代末發明的它，其實現原理如圖5所示。

圖5：自動電平方案的實現原理圖。

将DAC輸出與前面闆觸發電平旋鈕設置值求和，當有觸發發生時，掃描就停止。該方案的缺點是，盡管極性仍然可選，但觸發發生的電平是随機的。每當發生掃描觸發時，觸發輸入（TRIG IN）就會觸發MMV，并導緻時鐘斷開。因此，計數器計數保持并由DAC轉換成觸發電平，再與觸發電平設置值相加，就變成了自動觸發電平。如果在多諧振蕩器定時到了之後沒有觸發發生，它就會使能與門，計數器計數并開始搜索觸發電平。這樣，每次掃描，就會超過觸發電平一次，從而引起掃描的自動觸發。因此，自動電平觸發是自動觸發的進一步完善，它還在信号觸發範圍内提供了自動電平設置。

表1比較了自動電平模式相對于峰峰值自動模式的優點。

表1：自動電平模式相對于峰峰值自動模式的優點。

除了觸發發生在随機電平以外，自動電平模式的另一個主要缺點是觸發範圍問題。對于n屏的觸發電平範圍，自動電平範圍必須是n 1屏才能觸發屏上信号，并且觸發電平旋鈕是任意設置的。例如，如圖6所示，對于兩個屏的範圍，自動電平範圍是3個屏。當自動電平模式有效時，對于觸發電平位于一端的情況，自動電平會将觸發範圍額外擴展1.5個屏。

圖6：對于兩個屏的範圍，自動電平範圍是3個屏。

對于大信号，自動電平有可能在其範圍内的任何點觸發。因此，自動電平DAC輸出會将觸發電平旋鈕設置值偏置±(n 1)/2個屏。對于n = 2，就是±1.5屏。該旋鈕的範圍為±n/2屏或±1屏。DAC輸出為 1.5屏時，觸發電平旋鈕隻能擴展到1.5 - 1 = 0.5屏，即顯示屏的頂部。

自動電平方案可以使用MCU改進并加入到現有的示波器，而無需連接到高頻電路。MCU需要觸發輸入位線、DAC輸出，以及讀取觸發電平電壓用ADC輸入，而使MCU能直接設置觸發電平而無偏置。由于掃描範圍始終可以通過旋鈕設置進行偏移，因此其解決了觸發範圍問題。

至于随機觸發點，MCU可采用二分查找（逐次逼近）法——而不是掃描三角波觸發電平——最快地确定源波形範圍，然後将觸發值設置在中點，讓前面闆旋鈕跨越這一範圍，如此往複。對于n位分辨率的觸發電平旋鈕，設置電平需要進行n次逐次逼近觸發采樣。因此，盡管可以用另一個觸發模式開關位置将最初的自動電平方案保留，但自動電平模式相對于峰峰值自動模式的準瞬時自動觸發建立的優勢不再。盡管在大約40Hz的自動模式掃描速率下，隻要花200ms就可完成八九次掃描（小于人類的反應時間），但在低掃描速率下，這可能需要花很長時間才能完成，而讓人感到煩惱。

自動電平的特定實現在一定程度上取決于示波器的具體情況。但是，由于電路數量（包括MCU版本的編碼）小，本文的介紹應該足以讓你設定正确的方向，自己動手改進測試設備，而不亞于專業級示波器觸發系統設計者。

來源：網絡整理，如涉及版權問題，請及時聯系删除

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!