示波器的概述
示波器是一種用途十分廣泛的電子測(cè)量?jī)x器。它能把肉眼看不見(jiàn)的電信號(hào)變換成看得見(jiàn)的圖像,便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過(guò)程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上,就可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)(這是傳統(tǒng)的模擬示波器的工作原理)。在被測(cè)信號(hào)的作用下,電子束就好像一支筆的筆尖,可以在屏面上描繪出被測(cè)信號(hào)的瞬時(shí)值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形曲線,還可以用它測(cè)試各種不同的電量,如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。
示波器的作用
用來(lái)測(cè)量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器,由電子管放大器、掃描振蕩器、陰極射線管等組成。除觀測(cè)電流的波形外,還可以測(cè)定頻率、電壓強(qiáng)度等。凡可以變?yōu)殡娦?yīng)的周期性物理過(guò)程都可以用示波器進(jìn)行觀測(cè)
示波器的分類(lèi)
示波器可以分為模擬示波器和數(shù)字示波器,對(duì)于大多數(shù)的電子應(yīng)用,無(wú)論模擬示波器和數(shù)字示波器都是可以勝任的,只是對(duì)于一些特定的應(yīng)用,由于模擬示波器和數(shù)字示波器所具備的不同特性,才會(huì)出現(xiàn)適合和不適合的地方。
模擬示波器要提高帶寬,需要示波管、垂直放大和水平掃描全面推進(jìn)。數(shù)字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉(zhuǎn)換器的性能,對(duì)示波管和掃描電路沒(méi)有特殊要求。加上數(shù)字示波管能充分利用記憶、存儲(chǔ)和處理,以及多種觸發(fā)和超前觸發(fā)能力。廿世紀(jì)八十年代數(shù)字示波器異軍突起,成果累累,大有全面取代模擬示波器之勢(shì),模擬示波器的確從前臺(tái)退到后臺(tái)。
示波器的使用方法
示波器雖然分成好幾類(lèi),各類(lèi)又有許多種型號(hào),但是一般的示波器除頻帶寬度、輸入靈敏度等不完全相同外,在使用方法的基本方面都是相同的。本章以SR-8型雙蹤示波器為例介紹。
(一)面板裝置
SR-8型雙蹤示波器的面板圖如圖5-12所示。其面板裝置按其位置和功能通常可劃分為3大部分:顯示、垂直(Y軸)、水平(X軸)。現(xiàn)分別介紹這3個(gè)部分控制裝置的作用。
1.顯示部分主要控制件為:
(1)電源開(kāi)關(guān)。
(2)電源指示燈。
(3)輝度 調(diào)整光點(diǎn)亮度。
(4)聚焦調(diào)整光點(diǎn)或波形清晰度。
(5)輔助聚焦 配合“聚焦”旋鈕調(diào)節(jié)清晰度。
(6)標(biāo)尺亮度調(diào)節(jié)坐標(biāo)片上刻度線亮度。
(7)尋跡 當(dāng)按鍵向下按時(shí),使偏離熒光屏的光點(diǎn)回到顯示區(qū)域,而尋到光點(diǎn)位置。
(8)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出1kHz、1V方波校準(zhǔn)信號(hào)由此引出。加到Y(jié)軸輸入端,用以校準(zhǔn)Y軸輸入靈敏度和X軸掃描速度。
2.Y軸插件部分
(1)顯示方式選擇開(kāi)關(guān)用以轉(zhuǎn)換兩個(gè)Y軸前置放大器YA與YB 工作狀態(tài)的控制件,具有五種不同作用的顯示方式:“交替”:當(dāng)顯示方式開(kāi)關(guān)置于“交替”時(shí),電子開(kāi)關(guān)受掃描信號(hào)控制轉(zhuǎn)換,每次掃描都輪流接通YA或YB 信號(hào)。當(dāng)被測(cè)信號(hào)的頻率越高,掃描信號(hào)頻率也越高。電子開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換速率也越快,不會(huì)有閃爍現(xiàn)象。這種工作狀態(tài)適用于觀察兩個(gè)工作頻率較高的信號(hào)。“斷續(xù)”:當(dāng)顯示方式開(kāi)關(guān)置于“斷續(xù)”時(shí),電子開(kāi)關(guān)不受掃描信號(hào)控制,產(chǎn)生頻率固定為200kHz方波信號(hào),使電子開(kāi)關(guān)快速交替接通YA和YB。由于開(kāi)關(guān)動(dòng)作頻率高于被測(cè)信號(hào)頻率,因此屏幕上顯示的兩個(gè)通道信號(hào)波形是斷續(xù)的。當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率較高時(shí),斷續(xù)現(xiàn)象十分明顯,甚至無(wú)法觀測(cè);當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率較低時(shí),斷續(xù)現(xiàn)象被掩蓋。因此,這種工作狀態(tài)適合于觀察兩個(gè)工作頻率較低的信號(hào)。“YA”、“YB ”:顯示方式開(kāi)關(guān)置于“YA ”或者“YB ”時(shí),表示示波器處于單通道工作,此時(shí)示波器的工作方式相當(dāng)于單蹤示波器,即只能單獨(dú)顯示“YA”或“YB ”通道的信號(hào)波形。“YA + YB”:顯示方式開(kāi)關(guān)置于“YA + YB ”時(shí),電子開(kāi)關(guān)不工作,YA與YB 兩路信號(hào)均通過(guò)放大器和門(mén)電路,示波器將顯示出兩路信號(hào)疊加的波形。
(2)“DC-⊥-AC”Y軸輸入選擇開(kāi)關(guān),用以選擇被測(cè)信號(hào)接至輸入端的耦合方式。置于“DC”是直接耦合,能輸入含有直流分量的交流信號(hào);置于“AC”位置,實(shí)現(xiàn)交流耦合,只能輸入交流分量;置于“⊥”位置時(shí),Y軸輸入端接地,這時(shí)顯示的時(shí)基線一般用來(lái)作為測(cè)試直流電壓零電平的參考基準(zhǔn)線。
(3)“微調(diào)V/div”靈敏度選擇開(kāi)關(guān)及微調(diào)裝置。靈敏度選擇開(kāi)關(guān)系套軸結(jié)構(gòu),黑色旋鈕是Y軸靈敏度粗調(diào)裝置,自10mv/div~20v/div分11檔。紅色旋鈕為細(xì)調(diào)裝置,順時(shí)針?lè)较蛟黾拥綕M度時(shí)為校準(zhǔn)位置,可按粗調(diào)旋鈕所指示的數(shù)值,讀取被測(cè)信號(hào)的幅度。當(dāng)此旋鈕反時(shí)針轉(zhuǎn)到滿度時(shí),其變化范圍應(yīng)大于2.5倍,連續(xù)調(diào)節(jié)“微調(diào)”電位器,可實(shí)現(xiàn)各檔級(jí)之間的靈敏度覆蓋,在作定量測(cè)量時(shí),此旋鈕應(yīng)置于順時(shí)針滿度的“校準(zhǔn)”位置。
(4)“平衡” 當(dāng)Y軸放大器輸入電路出現(xiàn)不平衡時(shí),顯示的光點(diǎn)或波形就會(huì)隨“V/div”開(kāi)關(guān)的“微調(diào)”旋轉(zhuǎn)而出現(xiàn)Y軸方向的位移,調(diào)節(jié)“平衡”電位器能將這種位移減至最小。
(5)“↑↓” Y軸位移電位器,用以調(diào)節(jié)波形的垂直位置。
(6)“極性、拉YA ”YA 通道的極性轉(zhuǎn)換按拉式開(kāi)關(guān)。拉出時(shí)YA 通道信號(hào)倒相顯示,即顯示方式(YA+ YB )時(shí),顯示圖像為YB - YA 。
(7)“內(nèi)觸發(fā)、拉YB ”觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)。在按的位置上(常態(tài)) 掃描觸發(fā)信號(hào)分別取自YA 及YB 通道的輸入信號(hào),適應(yīng)于單蹤或雙蹤顯示,但不能夠?qū)﹄p蹤波形作時(shí)間比較。當(dāng)把開(kāi)關(guān)拉出時(shí),掃描的觸發(fā)信號(hào)只取自于YB 通道的輸入信號(hào),因而它適合于雙蹤顯示時(shí)對(duì)比兩個(gè)波形的時(shí)間和相位差。
(8)Y軸輸入插座采用BNC型插座,被測(cè)信號(hào)由此直接或經(jīng)探頭輸入。
3.X軸插件部分
(1)“t/div” 掃描速度選擇開(kāi)關(guān)及微調(diào)旋鈕。X軸的光點(diǎn)移動(dòng)速度由其決定,從0.2μs~1s共分21檔級(jí)。當(dāng)該開(kāi)關(guān)“微調(diào)”電位器順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)到底并接上開(kāi)關(guān)后,即為“校準(zhǔn)”位置,此時(shí)“t/div”的指示值,即為掃描速度的實(shí)際值。
(2)“擴(kuò)展、拉×10”掃描速度擴(kuò)展裝置。是按拉式開(kāi)關(guān),在按的狀態(tài)作正常使用,拉的位置掃描速度增加10倍?!皌/div”的指示值,也應(yīng)相應(yīng)計(jì)取。采用“擴(kuò)展 拉×10”適于觀察波形細(xì)節(jié)。
(3)“→←” X軸位置調(diào)節(jié)旋鈕。系X軸光跡的水平位置調(diào)節(jié)電位器,是套軸結(jié)構(gòu)。外圈旋鈕為粗調(diào)裝置,順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)基線右移,反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)則基線左移。置于套軸上的小旋鈕為細(xì)調(diào)裝置,適用于經(jīng)擴(kuò)展后信號(hào)的調(diào)節(jié)。
(4)“外觸發(fā)、X外接”插座采用BNC型插座。在使用外觸發(fā)時(shí),作為連接外觸發(fā)信號(hào)的插座。也可以作為X軸放大器外接時(shí)信號(hào)輸入插座。其輸入阻抗約為1MΩ。外接使用時(shí),輸入信號(hào)的峰值應(yīng)小于12V。
(5)“觸發(fā)電平”旋鈕 觸發(fā)電平調(diào)節(jié)電位器旋鈕。用于選擇輸入信號(hào)波形的觸發(fā)點(diǎn)。具體地說(shuō),就是調(diào)節(jié)開(kāi)始掃描的時(shí)間,決定掃描在觸發(fā)信號(hào)波形的哪一點(diǎn)上被觸發(fā)。順時(shí)針?lè)较蛐齽?dòng)時(shí),觸發(fā)點(diǎn)趨向信號(hào)波形的正向部分,逆時(shí)針?lè)较蛐齽?dòng)時(shí),觸發(fā)點(diǎn)趨向信號(hào)波形的負(fù)向部分。
(6)“穩(wěn)定性”觸發(fā)穩(wěn)定性微調(diào)旋鈕。用以改變掃描電路的工作狀態(tài),一般應(yīng)處于待觸發(fā)狀態(tài)。調(diào)整方法是將Y軸輸入耦合方式選擇(AC-地-DC)開(kāi)關(guān)置于地檔,將V/div開(kāi)關(guān)置于最高靈敏度的檔級(jí),在電平旋鈕調(diào)離自激狀態(tài)的情況下,用小螺絲刀將穩(wěn)定度電位器順時(shí)針?lè)较蛐降?,則掃描電路產(chǎn)生自激掃描,此時(shí)屏幕上出現(xiàn)掃描線;然后逆時(shí)針?lè)较蚵齽?dòng),使掃描線剛消失。此時(shí)掃描電路即處于待觸發(fā)狀態(tài)。在這種狀態(tài)下,用示波器進(jìn)行測(cè)量時(shí),只要調(diào)節(jié)電平旋鈕,即能在屏幕上獲得穩(wěn)定的波形,并能隨意調(diào)節(jié)選擇屏幕上波形的起始點(diǎn)位置。少數(shù)示波器,當(dāng)穩(wěn)定度電位器逆時(shí)針?lè)较蛐降讜r(shí),屏幕上出現(xiàn)掃描線;然后順時(shí)針?lè)较蚵齽?dòng),使屏幕上掃描線剛消失,此時(shí)掃描電路即處于待觸發(fā)狀態(tài)。
(7)“內(nèi)、外” 觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)。置于“內(nèi)”位置時(shí),掃描觸發(fā)信號(hào)取自Y軸通道的被測(cè)信號(hào);置于“外”位置時(shí),觸發(fā)信號(hào)取自“外觸發(fā)X 外接”輸入端引入的外觸發(fā)信號(hào)。
(8)“AC”“AC(H)”“DC”觸發(fā)耦合方式開(kāi)關(guān)。 “DC”檔,是直流藕合狀態(tài),適合于變化緩慢或頻率甚低(如低于100Hz)的觸發(fā)信號(hào)?!癆C”檔,是交流藕合狀態(tài),由于隔斷了觸發(fā)中的直流分量,因此觸發(fā)性能不受直流分量影響?!癆C(H)”檔,是低頻抑制的交流耦合狀態(tài),在觀察包含低頻分量的高頻復(fù)合波時(shí),觸發(fā)信號(hào)通過(guò)高通濾波器進(jìn)行耦合,抑制了低頻噪聲和低頻觸發(fā)信號(hào)(2MHz以下的低頻分量),免除因誤觸發(fā)而造成的波形幌動(dòng)。
(9)“高頻、常態(tài)、自動(dòng)”觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)。用以選擇不同的觸發(fā)方式,以適應(yīng)不同的被測(cè)信號(hào)與測(cè)試目的?!案哳l”檔,頻率甚高時(shí)(如高于5MHz),且無(wú)足夠的幅度使觸發(fā)穩(wěn)定時(shí),選該檔。此時(shí)掃描處于高頻觸發(fā)狀態(tài),由示波器自身產(chǎn)生的高頻信號(hào)(200kHz信號(hào)),對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行同步。不必經(jīng)常調(diào)整電平旋鈕,屏幕上即能顯示穩(wěn)定的波形,操作方便,有利于觀察高頻信號(hào)波形?!俺B(tài)”檔,采用來(lái)自Y軸或外接觸發(fā)源的輸入信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)掃描,是常用的觸發(fā)掃描方式。“自動(dòng)”擋,掃描處于自動(dòng)狀態(tài)(與高頻觸發(fā)方式相仿),但不必調(diào)整電平旋鈕,也能觀察到穩(wěn)定的波形,操作方便,有利于觀察較低頻率的信號(hào)。
(10)“+、-”觸發(fā)極性開(kāi)關(guān)。在“+”位置時(shí)選用觸發(fā)信號(hào)的上升部分,在“-”位置時(shí)選用觸發(fā)信號(hào)的下降部分對(duì)掃描電路進(jìn)行觸發(fā)。
示波器使用前的檢查
示波器初次使用前或久藏復(fù)用時(shí),有必要進(jìn)行一次能否工作的簡(jiǎn)單檢查和進(jìn)行掃描電路穩(wěn)定度、垂直放大電路直流平衡的調(diào)整。示波器在進(jìn)行電壓和時(shí)間的定量測(cè)試時(shí),還必須進(jìn)行垂直放大電路增益和水平掃描速度的校準(zhǔn)。示波器能否正常工作的檢查方法、垂直放大電路增益和水平掃描速度的校準(zhǔn)方法,由于各種型號(hào)示波器的校準(zhǔn)信號(hào)的幅度、頻率等參數(shù)不一樣,因而檢查、校準(zhǔn)方法略有差異。
示波器的使用步驟
用示波器能觀察各種不同電信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形曲線,在這個(gè)基礎(chǔ)上示波器可以應(yīng)用于測(cè)量電壓、時(shí)間、頻率、相位差和調(diào)幅度等電參數(shù)。下面介紹用示波器觀察電信號(hào)波形的使用步驟。
1.選擇Y軸耦合方式
根據(jù)被測(cè)信號(hào)頻率的高低,將Y軸輸入耦合方式選擇“AC-地-DC”開(kāi)關(guān)置于AC或DC。
2.選擇Y軸靈敏度
根據(jù)被測(cè)信號(hào)的大約峰-峰值(如果采用衰減探頭,應(yīng)除以衰減倍數(shù);在耦合方式取DC檔時(shí),還要考慮疊加的直流電壓值),將Y軸靈敏度選擇V/div開(kāi)關(guān)(或Y軸衰減開(kāi)關(guān))置于適當(dāng)檔級(jí)。實(shí)際使用中如不需讀測(cè)電壓值,則可適當(dāng)調(diào)節(jié)Y軸靈敏度微調(diào)(或Y軸增益)旋鈕,使屏幕上顯現(xiàn)所需要高度的波形。
3.選擇觸發(fā)(或同步)信號(hào)來(lái)源與極性
通常將觸發(fā)(或同步)信號(hào)極性開(kāi)關(guān)置于“+”或“-”檔。
4.選擇掃描速度
根據(jù)被測(cè)信號(hào)周期(或頻率)的大約值,將X軸掃描速度t/div(或掃描范圍)開(kāi)關(guān)置于適當(dāng)檔級(jí)。實(shí)際使用中如不需讀測(cè)時(shí)間值,則可適當(dāng)調(diào)節(jié)掃速t/div微調(diào)(或掃描微調(diào))旋鈕,使屏幕上顯示測(cè)試所需周期數(shù)的波形。如果需要觀察的是信號(hào)的邊沿部分,則掃速t/div開(kāi)關(guān)應(yīng)置于最快掃速檔。
5.輸入被測(cè)信號(hào)
被測(cè)信號(hào)由探頭衰減后(或由同軸電纜不衰減直接輸入,但此時(shí)的輸入阻抗降低、輸入電容增大),通過(guò)Y軸輸入端輸入示波器。
示波器的常見(jiàn)現(xiàn)象
沒(méi)有光點(diǎn)或波形:電源未接通;輝度旋鈕未調(diào)節(jié)好;X,Y軸移位旋鈕位置調(diào)偏;Y軸平衡電位器調(diào)整不當(dāng),造成直流放大電路嚴(yán)重失衡。
水平方向展不開(kāi):觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)置于外檔,且無(wú)外觸發(fā)信號(hào)輸入,則無(wú)鋸齒波產(chǎn)生;電平旋鈕調(diào)節(jié)不當(dāng);穩(wěn)定度電位器沒(méi)有調(diào)整在使掃描電路處于待觸發(fā)的臨界狀態(tài);X軸選擇誤置于X外接位置,且外接插座上又無(wú)信號(hào)輸入;兩蹤示波器如果只使用A通道(B通道無(wú)輸入信號(hào)),而內(nèi)觸發(fā)開(kāi)關(guān)置于拉YB位置,則無(wú)鋸齒波產(chǎn)生。
垂直方向無(wú)展示:輸入耦合方式DC-接地-AC開(kāi)關(guān)誤置于接地位置;輸入端的高、低電位端與被測(cè)電路的高、低電位端接反;輸入信號(hào)較小,而V/div誤置于低靈敏度檔。
波形不穩(wěn)定:穩(wěn)定度電位器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)度,致使掃描電路處于自激掃描狀態(tài)(未處于待觸發(fā)的臨界狀態(tài));觸發(fā)耦合方式AC、AC(H)、DC開(kāi)關(guān)未能按照不同觸發(fā)信號(hào)頻率正確選擇相應(yīng)檔級(jí);選擇高頻觸發(fā)狀態(tài)時(shí),觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)誤置于外檔(應(yīng)置于內(nèi)檔)部分示波器掃描處于自動(dòng)檔(連續(xù)掃描)時(shí),波形不穩(wěn)定。
垂直線條密集或呈現(xiàn)一矩形:t/div開(kāi)關(guān)選擇不當(dāng),致使f掃描<>
水平線條密集或呈一條傾斜水平線:t/div關(guān)選擇不當(dāng),致使f掃描>>f信號(hào)。
垂直方向的電壓讀數(shù)不準(zhǔn):未進(jìn)行垂直方向的偏轉(zhuǎn)靈敏度(v/div)校準(zhǔn);進(jìn)行v/div校準(zhǔn)時(shí),v/div微調(diào)旋鈕未置于校正位置(即順時(shí)針?lè)较蛭葱悖贿M(jìn)行測(cè)試時(shí),v/div微調(diào)旋鈕調(diào)離了校正位置(即調(diào)離了順時(shí)針?lè)较蛐愕奈恢茫?;使用l0 :1衰減探頭,計(jì)算電壓時(shí)未乘以10倍;被測(cè)信號(hào)頻率超過(guò)示波器的最高使用頻率,示波器讀數(shù)比實(shí)際值偏小;測(cè)得的是峰-峰值,正弦有效值需換算求得。
水平方向的讀數(shù)不準(zhǔn):未進(jìn)行水平方向的偏轉(zhuǎn)靈敏度(t/div)校準(zhǔn);進(jìn)行t/div校準(zhǔn)時(shí),t/div微調(diào)旋鈕未置于校準(zhǔn)位置(即順時(shí)針?lè)较蛭葱悖?;進(jìn)行測(cè)試時(shí),t/div微調(diào)旋鈕調(diào)離了校正位置(即調(diào)離了順時(shí)針?lè)较蛐愕奈恢茫?;掃速擴(kuò)展開(kāi)關(guān)置于拉(×10)位置時(shí),測(cè)試未按t/div開(kāi)關(guān)指示值提高靈敏度10倍計(jì)算。
交直流疊加信號(hào)的直流電壓值分辨不清:Y軸輸入耦合選擇DC-接地-AC開(kāi)關(guān)誤置于AC檔(應(yīng)置于DC檔);測(cè)試前未將DC-接地-AC開(kāi)關(guān)置于接地檔進(jìn)行直流電平參考點(diǎn)校正;Y軸平衡電位器未調(diào)整好。
測(cè)不出兩個(gè)信號(hào)間的相位差:測(cè)不出兩個(gè)信號(hào)間的相位差(波形顯示法)雙蹤示波器誤把內(nèi)觸發(fā)(拉YB)開(kāi)關(guān)置于按(常態(tài))位置應(yīng)把該開(kāi)關(guān)置于拉YB位置;雙蹤示波器沒(méi)有正確選擇顯示方式開(kāi)關(guān)的交替和斷續(xù)檔;單線示波器觸發(fā)選擇開(kāi)關(guān)誤置于內(nèi)檔;單線示波器觸發(fā)選擇開(kāi)關(guān)雖置于外檔,但兩次外觸發(fā)未采用同一信號(hào)。
調(diào)幅波形失常:t/div開(kāi)關(guān)選擇不當(dāng),掃描頻率誤按調(diào)幅波載波頻率選擇(應(yīng)按音頻調(diào)幅信號(hào)頻率選擇)。
波形調(diào)不到要求的起始時(shí)間和部位:穩(wěn)定度電位器未調(diào)整在待觸發(fā)的臨界觸發(fā)點(diǎn)上;觸發(fā)極性(+、-)與觸發(fā)電平(+、-)配合不當(dāng);觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)誤置于自動(dòng)檔(應(yīng)置于常態(tài)檔)。
觸發(fā)或同步掃描:緩緩調(diào)節(jié)觸發(fā)電平(或同步)旋鈕,屏幕上顯現(xiàn)穩(wěn)定的波形,根據(jù)觀察需要,適當(dāng)調(diào)節(jié)電平旋鈕,以顯示相應(yīng)起始位置的波形;如果用雙蹤示波器觀察波形,作單蹤顯示時(shí),顯示方式開(kāi)關(guān)置于YA或YB。被測(cè)信號(hào)通過(guò)YA或YB輸入端輸入示波器。Y軸的觸發(fā)源選擇“內(nèi)觸發(fā)一拉YB”開(kāi)關(guān)置于按(常態(tài))位置。若示波器作兩蹤顯示時(shí),顯示方式開(kāi)關(guān)置于交替檔(適用于觀察頻率不太低的信號(hào)),或斷續(xù)檔(適用于觀察頻率不太高的信號(hào)),此時(shí)Y軸的觸發(fā)源選擇“內(nèi)觸發(fā)-拉YB”開(kāi)關(guān)置“拉YB”檔。
使用不當(dāng)造成的異常現(xiàn)象:示波器在使用過(guò)程中,往往由于操作者對(duì)于示波原理不甚理解和對(duì)示波器面板控制裝置的作用不熟悉,會(huì)出現(xiàn)由于調(diào)節(jié)不當(dāng)而造成異?,F(xiàn)象。
示波器的應(yīng)用
利用示波器所做的任何測(cè)量,都是歸結(jié)為對(duì)電壓的測(cè)量。示波器可以測(cè)量各種波形的電壓幅度,既可以測(cè)量直流電壓和正弦電壓,又可以測(cè)量脈沖或非正弦電壓的幅度。更有用的是它可以測(cè)量一個(gè)脈沖電壓波形各部分的電壓幅值,如上沖量或頂部下降量等。這是其他任何電壓測(cè)量?jī)x器都不能比擬的。
1.直接測(cè)量法
所謂直接測(cè)量法,就是直接從屏幕上量出被測(cè)電壓波形的高度,然后換算成電壓值。定量測(cè)試電壓時(shí),一般把Y軸靈敏度開(kāi)關(guān)的微調(diào)旋鈕轉(zhuǎn)至“校準(zhǔn)”位置上,這樣,就可以從“V/div”的指示值和被測(cè)信號(hào)占取的縱軸坐標(biāo)值直接計(jì)算被測(cè)電壓值。所以,直接測(cè)量法又稱(chēng)為標(biāo)尺法。
(1)交流電壓的測(cè)量
將Y軸輸入耦合開(kāi)關(guān)置于“AC”位置,顯示出輸入波形的交流成分。如交流信號(hào)的頻率很低時(shí),則應(yīng)將Y軸輸入耦合開(kāi)關(guān)置于“DC”位置。
將被測(cè)波形移至示波管屏幕的中心位置,用“V/div”開(kāi)關(guān)將被測(cè)波形控制在屏幕有效工作面積的范圍內(nèi),按坐標(biāo)刻度片的分度讀取整個(gè)波形所占Y軸方向的度數(shù)H,則被測(cè)電壓的峰-峰值VP-P可等于“V/div”開(kāi)關(guān)指示值與H的乘積。如果使用探頭測(cè)量時(shí),應(yīng)把探頭的衰減量計(jì)算在內(nèi),即把上述計(jì)算數(shù)值乘10。
例如示波器的Y軸靈敏度開(kāi)關(guān)“V/div”位于0.2檔級(jí),被測(cè)波形占Y軸的坐標(biāo)幅度H為5div,則此信號(hào)電壓的峰-峰值為1V。如是經(jīng)探頭測(cè)量,仍指示上述數(shù)值,則被測(cè)信號(hào)電壓的峰-峰值就為10V。
(2)直流電壓的測(cè)量
將Y軸輸入耦合開(kāi)關(guān)置于“地”位置,觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)置“自動(dòng)”位置,使屏幕顯示一水平掃描線,此掃描線便為零電平線。將Y軸輸入耦合開(kāi)關(guān)置“DC”位置,加入被測(cè)電壓,此時(shí),掃描線在Y軸方向產(chǎn)生跳變位移H,被測(cè)電壓即為“V/div”開(kāi)關(guān)指示值與H的乘積。直接測(cè)量法簡(jiǎn)單易行,但誤差較大。產(chǎn)生誤差的因素有讀數(shù)誤差、視差和示波器的系統(tǒng)誤差(衰減器、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、示波管邊緣效應(yīng))等。
2.比較測(cè)量法
比較測(cè)量法就是用一已知的標(biāo)準(zhǔn)電壓波形與被測(cè)電壓波形進(jìn)行比較求得被測(cè)電壓值。將被測(cè)電壓Vx輸入示波器的Y軸通道,調(diào)節(jié)Y軸靈敏度選擇開(kāi)關(guān)“V/div”及其微調(diào)旋鈕,使熒光屏顯示出便于測(cè)量的高度Hx并做好記錄,且“V/div”開(kāi)關(guān)及微調(diào)旋鈕位置保持不變。去掉被測(cè)電壓,把一個(gè)已知的可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電壓Vs輸入Y軸,調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓的輸出幅度,使它顯示與被測(cè)電壓相同的幅度。此時(shí),標(biāo)準(zhǔn)電壓的輸出幅度等于被測(cè)電壓的幅度。比較法測(cè)量電壓可避免垂直系統(tǒng)引起和誤差,因而提高了測(cè)量精度。
示波器時(shí)基能產(chǎn)生與時(shí)間呈線性關(guān)系的掃描線,因而可以用熒光屏的水平刻度來(lái)測(cè)量波形的時(shí)間參數(shù),如周期性信號(hào)的重復(fù)周期、脈沖信號(hào)的寬度、時(shí)間間隔、上升時(shí)間(前沿)和下降時(shí)間(后沿)、兩個(gè)信號(hào)的時(shí)間差等等。
將示波器的掃速開(kāi)關(guān)“t/div”的“微調(diào)”裝置轉(zhuǎn)至校準(zhǔn)位置時(shí),顯示的波形在水平方向刻度所代表的時(shí)間可按“t/div”開(kāi)關(guān)的指示值直讀計(jì)算,從而較準(zhǔn)確地求出被測(cè)信號(hào)的時(shí)間參數(shù)。
利用示波器測(cè)量?jī)蓚€(gè)正弦電壓之間的相位差具有實(shí)用意義,用計(jì)數(shù)器可以測(cè)量頻率和時(shí)間,但不能直接測(cè)量正弦電壓之間的相位關(guān)系。利用示波器測(cè)量相位的方法很多,下面,僅介紹幾種常用的簡(jiǎn)單方法。
1.雙蹤法
雙蹤法是用雙蹤示波器在熒光屏上直接比較兩個(gè)被測(cè)電壓的波形來(lái)測(cè)量其相位關(guān)系。測(cè)量時(shí),將相位超前的信號(hào)接入YB通道,另一個(gè)信號(hào)接入YA通道。選用YB觸發(fā)。調(diào)節(jié)“t/div”開(kāi)關(guān),使被測(cè)波形的一個(gè)周期在水平標(biāo)尺上準(zhǔn)確地占滿8div,這樣,一個(gè)周期的相角360°被8等分,每1div相當(dāng)于45°。讀出超前波與滯后波在水平軸的差距T,按下式計(jì)算相位差φ:
φ=45°/div×T(div)
如T==1.5div ,則φ=45°/div×1.5div=67.5°
用示波器測(cè)量信號(hào)頻率的方法很多,下面介紹常用的兩種基本方法。
1.周期法
對(duì)于任何周期信號(hào),可用前述的時(shí)間間隔的測(cè)量方法,先測(cè)定其每個(gè)周期的時(shí)間T,再用下式求出頻率f :f=1/T
例如示波器上顯示的被測(cè)波形,一周期為8div,“t/div”開(kāi)關(guān)置“1μs”位置,其“微調(diào)”置“校準(zhǔn)”位置。則其周期和頻率計(jì)算如下:
T=1us/div×8div = 8us
f= 1/8us =125kHz
所以,被測(cè)波形的頻率為125kHz。
使用示波器的注意事項(xiàng)
儀器操作人員的安全和儀器安全,儀器在安全范圍內(nèi)正常工作,保證測(cè)量波形準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)可靠,應(yīng)注意:
1.通用示波器通過(guò)調(diào)節(jié)亮度和聚焦旋鈕使光點(diǎn)直徑最小以使波形清晰,減小測(cè)試誤差;不要使光點(diǎn)停留在一點(diǎn)不動(dòng),否則電子束轟擊一點(diǎn)宜在熒光屏上形成暗斑,損壞熒光屏。
2.測(cè)量系統(tǒng)- 例如示波器、信號(hào)源;打印機(jī)、計(jì)算機(jī)等設(shè)備等。被測(cè)電子設(shè)備- 例如儀器、電子部件、電路板、被測(cè)設(shè)備供電電源等設(shè)備接地線必須與公共地(大地)相連。
3. TDS200/TDS1000/TDS2000 系列數(shù)字示波器配合探頭使用時(shí),只能測(cè)量(被測(cè)信號(hào)- 信號(hào)地就是大地,信號(hào)端輸出幅度小于300V CAT II)信號(hào)的波形。絕對(duì)不能測(cè)量市電AC220V 或與市電AC220V 不能隔離的電子設(shè)備的浮地信號(hào)。(浮地是不能接大地的,否則造成儀器損壞,如測(cè)試電磁爐。)
4.通用示波器的外殼,信號(hào)輸入端BNC 插座金屬外圈,探頭接地線,AC220V 電源插座接地線端都是相通的。如儀器使用時(shí)不接大地線,直接用探頭對(duì)浮地信號(hào)測(cè)量,則儀器相對(duì)大地會(huì)產(chǎn)生電位差;電壓值等于探頭接地線接觸被測(cè)設(shè)備點(diǎn)與大地之間的電位差。這將對(duì)儀器操作人員、示波器、被測(cè)電子設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重安全危險(xiǎn)。
5. 用戶如須要測(cè)量開(kāi)關(guān)電源(開(kāi)關(guān)電源初級(jí),控制電路) 、UPS(不間斷電源)、電子整流器、節(jié)能燈、變頻器等類(lèi)型產(chǎn)品或其它與市電AC220V 不能隔離的電子設(shè)備進(jìn)行浮地信號(hào)測(cè)試時(shí),必使用DP100高壓隔離差分探頭。
示波器使用中的其他注意事項(xiàng)
(1)熱電子儀器一般要避免頻繁開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī),示波器也是這樣。
(2)如果發(fā)現(xiàn)波形受外界干擾,可將示波器外殼接地.
(3)“Y輸入”的電壓不可太高,以免損壞儀器,在最大衰減時(shí)也不能超過(guò)400 V.“Y輸入”導(dǎo)線懸空時(shí),受外界電磁干擾出現(xiàn)干擾波形,應(yīng)避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
(4)關(guān)機(jī)前先將輝度調(diào)節(jié)旋鈕沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)到底,使亮度減到最小,然后再斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān).(5)在觀察熒屏上的亮斑并進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí),亮斑的亮度要適中,不能過(guò)亮。
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