Part 1 示波器的觸發模式

一、什麼是示波器的觸發模式？

示波器的“觸發”就是使得示波器的掃描與被觀測信号同步，從而顯示穩定的波形。為滿足不同的觀測需要，需要不同的“觸發模式”。示波器的基本觸發模式有三種：

第一種是“自動模式（AUTO）”，在這種模式下，當觸發沒有發生時，示波器的掃描系統會根據設定的掃描速率自動進行掃描；而當有觸發發生時，掃描系統會盡量按信号的頻率進行掃描，所以在這種模式下不論觸發條件是否滿足，示波器都會産生掃描，都可以在屏幕上可以看到有變化的掃描線，這是這種模式的特點。

第二種是“正常模式/常規模式（NORM）”，這種模式與自動模式不同，在這種模式下示波器隻有當觸發條件滿足了才進行掃描，如果沒有觸發，就不進行掃描。因此在這種模式下如果沒有觸發的話，對于模拟示波器會看不到掃描線，屏幕上什麼都沒有，對于數字示波器會看不到波形更新，不了解這一點常常會以為是信号沒連上或什麼其他故障。

第三種是“單次模式（SINGLE）”，這種模式與“正常模式”有點類似，就是隻有當觸發條件滿足時才産生掃描，否則不掃描。而不同之處在于，這種掃描一但産生并完成後，示波器的掃描系統即進入一種休止狀态，即使後面再有滿足觸發條件的信号出現也不再進行掃描，也就是觸發一次隻掃描一次，即單次，必須通過手工的方法将掃描系統重啟，才能産生下一次觸發。顯然，對于普通模拟示波器而言在這種模式下您經常會發現什麼也看不到，因為波形一閃而過，示波器不能将其保留，在多數場合這種模式沒有什麼用。以上三種觸發模式是絕大多數示波器都會提供。

二、在實際中該如何選擇和使用呢？

在實際使用中，不同觸發模式的選擇要依據被觀測信号特性和要觀測的内容作出判斷，并沒有什麼固定的規則，而往往是一個交互的過程，即通過選擇不同的觸發模式了解信号的特性，又根據信号的特性和想要觀測的内容選擇有效的觸發模式。在這個過程中最重要的是要理解不同觸發模式的工作機制，了解被觀測信号的特點以及明确所要觀測的内容。

一般來說，在對信号的特點不是很了解的時候，應該選擇自動模式，因為這時不管信号是什麼樣示波器都會掃描，您至少能在屏幕上看到一些東西，那怕僅僅是掃描線也好，而不會什麼都沒有。有掃描線後可以通過調節垂直增益、垂直位置、時基速率等參數“找到”波形，然後通過選擇觸發源、觸發邊沿、觸發電平等穩定波形。對于模拟示波器來說，隻要信号是周期性的，其頻率在适合相應示波器觀測的範圍内并且不太複雜的話，通過這樣的步驟一般能達到對信号的大體了解，然後根據需要可作進一步的觀測。

對于正常模式，許多朋友可能會覺得與自動模式在觀測效果上沒有什麼區别，常常有這樣的情況，将觸發模式在自動與正常之間切換，屏幕波形并沒有什麼變化，不過這種情形往往隻發生在被觀測信号是一些比較簡單的周期性信号的情況下。正常模式的作用在于觀測波形的細節，特别是對于比較複雜的信号，例如視頻同步信号。為什麼這樣說呢？

這是因為為了觀測細節，我們必須将時基掃描速率調高，以便将波形展開。而當我們這樣做的時候，就會使得被觀測信号的頻率相對于示波器掃描速率而言變低，也就是說，在兩次觸發之間示波器可能會作很多次掃描。在這種情形下，如果這時我們選擇的是自動模式，則示波器會實際進行所有這些掃描，其結果是使這些掃描（它們不是由觸發産生）所對應的波形與觸發掃描所對應的波形一起顯示，造成顯示波形的混疊，因而不能清晰地顯示我們想看的波形。而如果我們選擇的是正常模式，則這些在觸發之間的掃描示波器實際不會進行，隻進行那些因觸發而産生的掃描，因而隻顯示我們想看到的與觸發相聯系的波形，從而使波形會比較清晰，這就是正常觸發模式的功用。

圖1 是這種情況的圖解，在圖1 中，左側上方是被觀測的波形，下方是掃描波形，右側是波形的顯示。圖1a中掃描速率較低，不便于觀察波形的細節；圖1b将掃描速率提高，采用自動觸發模式，這時顯示的波形是不清晰的，有混疊現象；圖1c中的掃描速率與圖1b相同，但采用正常觸發方式，僅在有觸發時才進行掃描，因而顯示清晰的波形。

對于單次模式，如上所述就普通模拟示波器而言我們基本上是難以利用的，但對于數字存儲示波器來說它是一種非常有用的觸發模式。在數字存儲示波器中，使用單次觸發模式可以捕捉單次出現或多次出現但不太具有周期性的信号。雖然使用正常模式也能夠捕捉單次的信号，但如果信号是多次而非單次時，在正常模式下後面出現的信号所觸發的掃描就會将前面捕獲的結果抹去，因此反而得不到穩定的波形。在這種時候如果采用單次模式就沒有這個問題，也就是說，單次模式的觸發具有從多次出現的信号中挑選一個的能力。

以上我們簡述了示波器的基本觸發模式以及它們在實際使用中的考慮，以期對初學者掌握示波器有幫助。除了本文所讨論的内容外，示波器的其他參數的調節也非常重要，使用者一方面要對各種參數調節的含義有清晰的理解，另一方面也要了解被觀測信号的特性和明确所要觀察目标，才能真正有效使用示波器達到測量測試的目的。

Part 2 如何用好用活示波器？

本文作者是一位長期在一線使用示波器的有經驗的電源工程師。以此身份，他提出在使用示波器的過程中要注意一些細節，包括：在使用前對示波器進行自校準，對探頭進行補償；測量電源紋波時要限制帶寬，去掉探頭"帽子"和地線夾；測量電源的原、副邊時不能同時使用無源探頭。

本人從事電源行業有5-6年了，示波器就相當于我的左右手。沒有它就感覺什麼都做不了。有它的存在，能讓我能很順利完成很多項目設計和問題分析。對于我 來說，走到今天，它的功勞是不可替代的。對于電源工程師來說，一旦有産品有問題就需要抓波形，抓時序，測試準确數值，以幫助工程師分析，處理。以事實說 話，看波形說話。如何使測試的數據準确和可靠是非常重要。準确的數字能夠幫助我們，而失真的波形和數值隻能誤導我們，讓我們背道而馳，讓我們失去方向，多 做很多無用功。

細細想想，自己雖然在示波器方面不是研究的那麼精通，但是也看過不少關于示波器的文章，實踐中碰到不少問題，解決了不少問題，一路過來還是有點經驗可以和大家分享的，希望對大家能有所幫助。如果寫的不好，請大家見諒。

我常常看到很多小公司用的示波器過于低端，帶寬低，采樣率底，認為能抓到波形就行，認為沒有必要買那麼好的示波器，并且認為示波器操作簡單，沒有那麼多 規範。看到他們對示波器的操作，不做測試之前的準備，拿起來就用，其實那樣做是不正确的，可能往往就是這個操作不正确導緻測試結果失真，影響分析。即使一 些很資深的工程師可能也不會注意到一些細節。不少工程師對示波器的認識度欠缺，如何更好的使用示波器還是有待提高的。下面就以我見到的很多工程師常犯的問 題予以糾正，分享一下我掌握的一些知識。

1.很多工程師直接拿起探頭就測試，根本不去檢查探頭是否需要補償，示波器是否需要校驗。隻有在一些大公司或經過培訓的工程師才會在使用前做準備工作。示波器使用前需要自校準和需要探頭補償調節，執行這種調節是使探頭匹配輸入通道。

首次操作儀器時以及同時顯示多個輸入通道的數據時，可能需要在垂直和水平方向上校準數據，以使時基、幅度和位置同步。例如，發生明顯溫度變化（> 5°）時就需要進行校準。

1.從通道輸入連接器上斷開任何探頭或電纜。确保儀器運行并預熱一段時間。R File（文件）菜單中，選擇Selfalignment（自校準）。

2.在Control（控制）選項卡上，點擊Start Alignment（開始校準）。

3.R alignment state（整體校準狀态）字段中。每個輸入通道各個校準步驟的結果會顯示在Results（結果）選項卡中。

探頭補償調節的操作步驟如下： 1.将示波器探頭連接到通道，按前面闆上的PRESET（預設）按鍵（左側面闆設置區域中）。将探頭信号端和參考地連接到示波器面闆上的參考輸出，然後按 Autoset（自動設置）。如果使用探頭鈎式前端附件，請将信号針前端牢固連接在探頭上，确保正确連接。如組圖一所示：

組圖一 探頭補償調節

2.檢查所顯示波形的形狀。可能會出現的情況如圖二。

圖二 補償過度，不足和正确補償

過度和不足都需要調節探頭。以能更好的測試準确值。

3.如果波形不正确，請調整探頭。如下圖三所示，直至波形為上面的補償正确波形。

圖三 補償探頭方法

以上兩點看似簡單，但往往是工程師忽略的。為了使測量更精确，請一定要注意檢驗。這兩個校準功能在任何示波器都應該有。

2 測試電壓紋波

很多電源工程師在紋波的測量的時候，也不會關注那麼多，想當然的測試。示 波器的使用方法不同導緻測試的結果差異很大。如下組圖四和組圖五，對于同一個産品同一個測試點，由于測試方法的差異，導緻測試結果的差異很大。紋波對于電 源來說是個重要參數，但是由于自己的操作問題而導緻做測試不通過，又浪費大量的人力和成本去整改是很不值得的。

有時候您的客戶由于對儀器的使用和注意不夠，導緻測試的數據錯誤。但是自己這邊産品又是沒有問題的，弄的怎麼說也說不通，以至于客戶還以為是在欺騙他們，所以測試方法很重要。注意這些細節，可以節省很多時間，讓自己的能力更上一層。

示波器測試的值本身就存在誤差的（這裡我就暫時不講解了）。現在很多公司要求測試波形圖的值作為判定依據。其實示波器隻是測試電壓随着時間變化的過程， 主要是調試中捕獲波形。具體測量直流電壓有效值額度準确度還不如數字萬用表的值。示波器的直流精度的指标标定也是以萬用表做參考的。但是越來越多公司和工 程師以示波器的值當作真實值，那麼我們就隻能盡力作到是測試誤差最少。

下面是測試紋波的圖解和分析：

組圖四

組圖五

組圖四的測試紋波的結果值3.9921V比圖五0.126V大很多，但是組圖四的測試值是不真實的。問題分析：其實産品沒有問題。隻是測試方法有問題而已。現在我們就來指出問題點：

第一個錯誤是使用了長的接地線。

第二個錯誤是将探頭形成的環路和接地線均置于電源變壓器和開關元件附近。

第三個錯誤是示波器探頭和輸出電容之間存在多餘電感。

由于這些不注意，導緻拾取了很多高頻信号，變壓器的磁場，開關的電場，以至于示波器抓出來的波形有高頻雜訊摻雜在裡面顯示出來。

第四個錯誤是量程太大。

準确地測試紋波需要做到：

使用帶寬限制來測量紋波，以防止拾取并非真正存在的高頻雜訊。示波器帶寬設置為20M即可。去掉探頭"帽子"和地線夾，以防止長地線形成的天線效應。用 近地線纏繞在探頭和地之間。羅德與施瓦茨公司有專門提供配套的短地線。可以考慮在信号與地之間并聯一個0.1uf和一個10uf電容做去耦。電容的PIN 腳的長短也影響了測試的值。

Part3 誤操作怎麼辦

由于很多工程師對示波器的不了解，導緻誤操作，損壞示波器或電源之後還搞不清楚為什麼

很多初級工程師在用多個探頭測量電源的時候，剛一開機，電源産品就"炸機"，甚至損害示波器。他們會問我，示波器不是直接把探頭接到要測試的元件之間 嗎？我好像沒有接錯啊，為什麼會這樣啊？那是由于對示波器的通道和地的接法不了解。示波器的多個探頭在示波器内部是共地。所以在同時測量電源的原邊和副邊 的時候，如果用一根探頭接原邊的地，另一個探頭接副邊的地，由于示波器的内部通道的地連接在一起，相當于把電源的原邊和副邊的地短路在一起了，然而原邊和 副邊地之間是有電壓差的，那麼短路後的大電流容易燒壞産品和探頭，甚至也可能損壞示波器。在測試原邊和副邊電壓的時候應該一側用差分探頭，一側用普通探 頭。即使測試同一側線路，探頭的地線也要是共參考點。示波器的地又是通過電源地連接的。很多公司基本上都會在示波器前面加一個隔離變壓器，這種方法挺好。 有些公司直接剪斷電源三相地的PIN腳，那樣沒有接地，用手摸示波器機殼，漏電流會加大。建議不要這樣使用。

其實問題還不止是這些，如在動态的應用，探頭之間運算的應用，測試電壓值注意的事項等。大家都知道示波器的功能很強大，幾乎沒有不使用示波器的電子工程師，所以自己在使用示波器的時候一定要多想想，多試驗，多了解示波器的功能，内部選項鍵之間的差别，了解不同示波器參數對測量的影響，那樣就能更好的幫助我們。不要隻是為了完成任務，随意為之。認真做起，細心觀察，這樣我們的進步才會很大。經驗是一步一步積累起來的

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