什么是ALT触发？

请教大家一个问题，什么是示波器的ALT触发。示波器的工作原理是怎样的？

【认识仪器】示波器

 示波器的基本原理
示波器是「显示讯号波形的仪器」，我们可以用它来观察实验电路中各点的讯号波形。示波器是实验室裏最重要、最powerful的工具之一。但是就因为它的功能强大，面板复杂，往往令初学者感到无从著手。其实不必害怕，示波器的基本原理并不难，只要能掌握它的原理，对於面板上各个功能的操作就能迎刃而解了。
首先请看Fig. 1：这是示波器的简要方块图。整个示波器大体上是由阴极射线管、水平偏向电路、垂直偏向电路及触发电路构成，以下我们就各个部分分别说明（触发电路较复杂，Fig. 1并未画出，我们在后面再详细说明）。

Fig. 1 示波器的简要方块图

1. 阴极射线管：阴极射线管与电视、电脑的Monitor原理相似，是由一电子枪发射出电子束，经聚焦与偏向后，穿过一接近真空的玻璃管，打在涂有萤光剂的萤幕上产生光点。
2. 水平偏向电路：水平偏向电路，对应示波器萤光幕上时间轴（x轴）的调整。它的原理，是将锯齿波信号加在水平偏向板上，如Fig. 2（a），有A、B两平板，假设A板上的电压变化如Fig. 2（b）所示，B板则接地（零电位）。现在将电子束取样出a、b、c三电子，并假设此三电子分别在时刻T1、T2及T3时（对照Fig. 2（b））经过水平偏向板，则在时刻T1时，A板上为负电压，由於同性相斥，电子A将被推向较靠近B板的位置；同理，在时刻T2，由於A板上电位为零，所以电子b在经过水平偏向板时将不会偏向；最后，在时刻T3时，A板的电压为正，此时电子c经过偏向板时将被A板上的正电荷吸引，因而又产生了偏向。因此，射出的电子束（由连续射出的电子所构成）将随时间由左向右显示在萤光幕上。由於萤光幕上萤光剂的延迟效应，以及人眼的视觉暂留，因此我们可以看到连续的轨迹，而不只是跳动的光点（Fig. 2（c））。
3. 垂直偏向电路：垂直偏向电路，对应示波器萤光幕上讯号轴（y轴）的调整。它的原理，类似水平偏向电路，差别是将待测信号加在垂直偏向板上，则原本经过水平偏向板的电子束，除了在水平轴上偏向外，再经过垂直偏向板时，亦将受到垂直板上的电压变化产生吸引或排斥的偏离效应，最后显示在萤光幕上显示的则是我们所欲观察的待测信号（Fig. 3（d））。

（b） （c）
（a）
Fig. 2

（a） （b） （c）

（d）
Fig. 3

 示波器的基本操作
有关示波器的操作，随机型不同而有些微差距，以TEKTRONIX 2205为例说明如下：（GOS-653与本机型的差别参阅附录）
◎ 开机
开机后，几个旋钮要注意：

1. FOCUS钮：焦距调整。
2. INTENSITY钮：光迹强度调整。注意不要使光迹太亮，以免破坏萤光剂，缩短示波器寿命。
3. BEAM FINDER键：若开机后找不到光迹，按此键可将全部扫描范围限制在萤光幕内，调整X或Y轴的POSITION使扫描范围位於正中央后再松开，即可看到光迹。

开机后需数分钟时间暖机，机器才会稳定。

◎ 时间轴调整
时间轴是示波器萤光幕上的水平轴，也就是Fig. 1裏，控制水平偏向板的部分。调整的旋钮与按键在示波器面板上一块标示为「HORIZONTAL」的区域内，调整这些按键与旋钮时要注意：

1. POSITION钮：此钮可以左右平移扫描轨迹，通常用来弹性改变轨迹位置，以方便观察或测量。不过在「X-Y MODE」中，这个钮也可以用来对X轴归零。
2. MAG开关：此开关可以延伸水平扫描光迹的长度至十倍长，但来回扫描一次的时间维持不变。也就是说，对於一些带有细微变化、或极高频的讯号，可以利用这个开关将它「拉长」，以方便观察细节。
3. SEC/DIV转盘：此转盘可用来调整萤光幕上每一方格的水平时值。请注意它一共标示了三种单位，视不同范围的刻度而定。转盘上层还有一个微调旋钮，它是用来在转盘所选定的范围内做微调用的。须注意的是：若要做定量测量，此钮一定要记得向右旋转到底归零，以免实验完毕才发现读出数值全错，前功尽 弃！

◎ 讯号轴调整
讯号轴就是示波器萤光幕上的垂直轴，显示输入讯号的大小。调整讯号轴的各个旋钮、按键位於示波器面板上的「VERTICAL」区域内。讯号轴有两个Channel可供讯号输入，这两个Channel在单独使用时操作方法都是一样的。

1. POSITION钮：此钮可以垂直平移扫描轨迹，归零用。
2. VOLTS/DIV转盘：此钮可条整垂直轴刻度大小。其刻度指示记号有「1×」与「10× PROBE」两种，平时读取刻度时，只要读「1×」所指示即可。此外，同样记得要定量测量时，其上面的微调钮必须向右旋转到底归零！
3. AC/GND/DC开关：它的功能请参考Fig. 4。当开关拨至DC档时，讯号直接耦合至示波器内部；拨至AC档时，讯号经由一串联大电容进入，因此讯号的直流成份将被滤除。GND档则是内部直接接地，这在示波器归零时相当方便。

Fig. 4

◎ CH1/CH2的组合显示
在「VOLTS/DIV」转盘与「POSITION」旋钮之间有三个称为「MODE」的指拨开关，它们可以选择让CH1与CH2以更有用的方式来组合显示，包括：

1. CH1/BOTH/CH2开关：根据档位可分别显示CH1，CH2或二者同时显示。
2. NORM/INVERT开关：NORM档位使CH2信号正常显示，INVERT档位使CH2反相显示。
3. ADD/ALT/CHOP开关：ADD可使CH1及CH2相加后显示，至於ALT与CHOP档位，它们只在「BOTH」模式下才有作用。请看Fig. 5的说明：

Fig. 5

◎ X-Y MODE
X-Y MODE 也是示波器重要的特殊功能。将「SEC/DIV」转盘左转到底，在标有「X-Y」的档位上，示波器即进入X-Y MODE。
此时原本作为水平扫描的锯齿波消失，转而为CH1的讯号代替。换句话说，此时CH1的输入讯号作为水平（X）轴，CH2的输入讯号做为垂直（Y）轴，直接在萤光幕
上显示轨迹。若X轴与Y轴都输入弦波，且频率成整数比时，示波器将显现Fig. 6之有
图形。这种图形称为「利萨如」（LISSAJOUS）图形。

 示波器的触发
我们在示波器的基本原理说明中，曾提到「触发」的概念，但未详细说明。现在就让我们来看看到底什麼是触发，为什麼示波器需要触发电路。
请看Fig. 7，这是未经触发的情况。当讯号进入示波器，若示波器如Fig. 7所示，不加选择、持续地描出波形，那麼第1、2、3、4、5....次描出的波形在萤光幕上都不会重合。如果我们选定每一方格的时值是1ms，那麼电子束自左扫到右仅需10ms。，想像一下，每个不同的波形，在萤光幕上以10ms的时间闪过，必然是混乱一片，根本看不见清楚的轨迹！

Fig. 7

再看Fig. 8。在这个图中，示波器先将输入讯号和一个预先设定的电压值作比较，而先不产生锯齿波去扫瞄X轴。每当输入讯号大於这个电压值时，才产生一个周期的锯齿波将输入波形在萤光幕上「描」一次，然后立刻又回到等待状态，直到输入讯号又大於此电压值时，才又再扫瞄。Fig. 8这种方式使每次在萤光幕上描出的波形都会重合，因此可以看到清楚稳定的波形，这就是示波器触发（Trigger）的原理。

Fig. 8
刚才在Fig. 8中所提到的预设电压值称为触发位准（Trigger Level），可以由使用者视需要调整。在比较触发位准与讯号时，示波器也允许我们选择「讯号小於触发位准时开始扫瞄」或「讯号大於触发位准时开始扫瞄」，这就是触发极性（Slope）的选择。
拿来与触发位准比较的讯号，称为触发源（Trigger Source），除了直接用待测的CH1、CH2讯号外，也可以选择外接或其他讯号。

 示波器的触发功能
示波器面板上标有「TRIGGER」的区域，这就是与触发调整有关的按键与旋钮。以下仍以TEKTRONIX 2205说明（与GOS-653差异处参阅附录）。

◎ 触发位准与极性
1. LEVEL旋钮：调整触发位准高低
2. SLOPE开关：触发极性选择开关，可以选择正向（波形由低而高於Trigger Level）或负向（波形由高而低於Trigger Level），如下图所示。

Fig. 9

◎ 触发源
SOURCE部分的两个开关可以选择不同的触发源：当左边开关拨至CH1/2时，触发源即是CH1/2待测的讯号；拨到EXT时，触发源可以由右边的开关选择：LINE是和市电同步的60Hz讯号、EXT是经由插座外接输入的讯号、EXT/10则是外接插座的讯号衰减10倍后的讯号。
比较特别的是左边开关的「VERT MODE」档，这是一种「交互触发」模式。当我们使用BOTH档，并且以ALT方式观察波形时，选择VERT MODE 会使示波器「显示CH1时以CH1为触发源、显示CH2时以CH2为触发源」，交互触发CH1、CH2。
但是若选择ADD或CHOP的方式观看波形，那麼VERT MODE的交互功能将会失效，而代之以CH1+CH2的讯号当触发源。

◎ 触发模式
「MODE」开关是触发模式选择开关，包括「P-P AUTO/TV LINE」、「NORM」，「TV FIELD」、「SGL SWP」等档。由於「TV FIELD」、「TV LINE」与「SGL SWP」我们目前不会用到，因此我们只说明「P-P AUTO」与「NORM」。

1. P-P AUTO档：此档会自动侦测出触发源讯号的峰对峰值（Peak-to-Peak），并将Trigger Level的可调范围限制在此数值内。换句话说，拨到P-P AUTO档，不管Trigger Level如何调整，示波器都可以触发到该讯号，而Trigger Level最高可调到触发源的波峰值，最低可调到波谷值。
2. NORM档：使用此档时，需要使用者手调Trigger Level，直到Trigger Level落入波形范围内，示波器才会触发显示波形。此时Trigger Level的可调范围相当於示波器萤光幕范围。

□ 附录A：TEKTRONIX 2201/2205与GOS-653之功能比较

功能说明 TEKTRONIX 2201/2205 GOS-653
开机 焦距调整 FOCUS钮 FOCUS钮
强度调整 INTENSITY键 INTEN键
光迹寻找 BEAM FINDER键 无
照明灯 无 ILLUM键
时间轴调整
(HORIZON-TAL部分) 左右平移轨迹位置 POSITION旋钮 POSITION旋钮
时间轴刻度调整 SEC/DIV转盘 A TIME/DIV转盘
放大时间轴刻度十倍 MAG档位 POSITION旋钮拉起
时间轴归零 SEC/DIV转盘上的微调钮右旋到底(左旋微调用) PULL SWP.VAR.旋钮按下
(拉起时可作微调)
展示模式 无 DISPLAY MODE按下A钮
讯号轴调整
(VERTICAL部分) 上下平移轨迹位置 POSITION旋钮 POSITION旋钮（按下调整）
垂直轴刻度调整 VOLTS/DIV转盘 VOLTS/DIV转盘
放大垂直轴刻度五倍 无 VOLTS/DIV转盘上的微调钮拉起
垂直轴归零 VOLTS/DIV转盘上的微调钮右旋到底(左旋微调用) VOLTS/DIV转盘上的微调钮压下并右旋到底
(左旋微调用)
讯号是否过滤直流成分 AC GND DC档 AC GND DC档
CH1/CH2组合显示 只观察CH1 调CH1 BOTH CH2档到
CH1位置 调CH1 CH2 DUAL ADD档到CH1位置
只观察CH2 调CH1 BOTH CH2档到
CH2位置 调CH1 CH2 DUAL ADD档到CH2位置
同时观察CH1及CH2 调CH1 BOTH CH2档到
BOTH位置 调CH1 CH2 DUAL ADD档到DUAL位置
将CH2反相显示 调NORM INVERT档到INVERT位置 将VERTICAL右边部分的POSITION钮拉起
将CH1/CH2相加后显示 调ADD ALT CHOP档到ADD位置 调CH1 CH2 DUAL ADD档到ADD位置
CH1/CH2分别扫描 调ADD ALT CHOP档到ALT位置 在A TIME/DIV转盘上自动选取
CH1/CH2轮流扫描 调ADD ALT CHOP档到CHOP位置 在A TIME/DIV转盘上自动选取
X-Y MODE 将水平扫描讯号改以CH1取代 将SEC/DIV转盘左旋到底 1.A TIME/DIV转盘左旋到底
2.VERT MODE档拨到X-Y处
3.TRIGGER SOURCE档拨到 X-Y位置
4.TRIGGER COUPLING档拨到 DC位置

触发
(TRIGGER部分) 触发准位高低选择 LEVEL旋钮 LEVEL旋钮

触发极性选择 SLOPE开关 SLOPE开关
以CH1为触发源 调CH1 VERT MODE CH2 EXT档到CH1位置 选择SOURCE开关到CH1位置
以CH2为触发源 调CH1 VERT MODE CH2 EXT档到CH2位置 选择SOURCE开关到CH2位置
交互以 CH1 CH2为触发源 调CH1 VERT MODE CH2 EXT档到VERT MODE位置 1.选择SOURCE开关到CH1
或CH2位置
2.ALT键按下
以市电为触发源 1.调CH1 VERT MODE CH2
EXT档到EXT位置
2.调LINE EXT/10 EXT档至
LINE位置 选择SOURCE开关到LINE位置

以其他外来讯号为触发源 1.调CH1 VERT MODE CH2
EXT档到EXT位置
2.调LINE EXT/10 EXT档至
EXT/10或EXT位置 选择SOURCE开关到EXT位置

自动将触发准位限制在待测信号的峰值内 MODE开关选择在
P-P AUTO位置 MODE开关选择在AUTO位置
触发准位限制在萤幕范围内 MODE开关选择在NORM位置 MODE开关选择在NORM位置
选择触发耦合方式 无 DC档直接送触发源至触发
电路
AC档过滤低频信号
HF REJ档过滤高频信号
TV档VIDEO信号专用

□ 附录B：TDS210 数字式示波器
在这个附录中，我们将介绍八十九学年新买的示波器TDS210，这边仅仅介绍最基本的功能，如果大家对於它的强大功能有兴趣，请到助教办公室借使用手册回去研究，相信大家一定会对於这台示波器的强大功能感到赞叹。

I. 显示区

Fig. 10

1. 表示不同的撷取状态
2. 显示水平触发位置，此一位置是由水平位置控制所调整
3. 读数显示方格中心及水平触发位置的时间差
4. 指针表示触发准位
5. 读数表示触发准位的数字值
6. 图示显示触发类型
7. 用以触发的触发讯号源
8. 显示时间刻度
9. 显示电压刻度

II. 操作
1. TDS210为液晶萤幕显示，并不需要调整Focus、Intensity等设定。
2. 时间轴调整：位於面板图位置

Fig. 11

3. 讯号轴调整：位於面板下图位置

Fig. 12

按下CH1(CH2)选单按钮后，便可以调整AC/GND/DC开关
4. CH1/CH2组合显示：按下图3的MATH选单按钮
5. X-Y Mode：按下面板上方Display后，可以在选单中调整
6. 波形的触发：位於面板下图位置

Fig. 13

按下选单按钮，便可以对Trigger功能做调整

※TDS210有强大的AUTOSET功能，请同学们自行研究

□ 附录C：示波器方块图

Fig. 14

□ 附录D：示波器的触发电路方块简图

Fig. 15

3. AC/GND/DC开关：它的功能请参考Fig. 4。当开关拨至DC档时，讯号直接耦合至示波器内部；拨至AC档时，讯号经由一串联大电容进入，因此讯号的直流成份将被滤除。GND档则是内部直接接地，这在示波器归零时相当方便。