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示波器是利用電子示波管的特性，將人眼不能直接觀察到的交流電信號轉(zhuǎn)換成圖像，并顯示在熒光屏上進(jìn)行測量的電子測量儀器。是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)中的問題，測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果不可缺少的重要儀器。示波器主要由示波器及電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、x軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延時(shí)掃描系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)信號源組成。圖19顯示了一個(gè)示波器。
圖19示波器
示波器的分類示波器的主要功能是觀察和測量電信號的波形，不僅可以觀察電信號的動(dòng)態(tài)過程，還可以定量測量電信號的各種參數(shù)，如交流電的周期、幅值、頻率、相位等。在測試脈沖信號的情況下，響應(yīng)非?？欤⑶也ㄐ吻逦杀?。此外，它還能將非電信號轉(zhuǎn)換成電信號，可用于測量溫度、壓力、聲音和熱量，因此應(yīng)用廣泛。
示波器有很多種，根據(jù)用途和特點(diǎn)可以分為以下幾種。
1)通用示波器:是一種單光束示波管的寬帶示波器，常見的有單時(shí)基單蹤或雙蹤示波器。
2)多道示波器:又稱多線示波器。它可以同時(shí)顯示兩個(gè)以上的波形，并對它們進(jìn)行定性和定量的比較和觀察，每個(gè)波形都是由單獨(dú)的電子束產(chǎn)生的。
3)采樣示波器:這種示波器利用采樣技術(shù)將高頻信號轉(zhuǎn)換成低頻信號，然后用一般示波器的原理顯示它們的波形。
4)記憶存儲(chǔ)示波器:這種示波器不僅具有一般示波器的功能，還具有存儲(chǔ)信號波形的功能。記憶示波器是由記憶示波管組成的示波器，記憶時(shí)間可達(dá)數(shù)天。存儲(chǔ)示波器利用數(shù)字電路的存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能，其存儲(chǔ)時(shí)間理論上是無限的。
5)專用示波器，即具有特殊用途的示波器，如矢量示波器、心電示波器等。
了解示波器面板一般來說，示波器將為基本操作提供一個(gè)簡單而實(shí)用的前面板。面板包括功能旋鈕和功能鍵。圖110顯示了示波器的前面板。
圖110示波器的前面板
1.顯示屏
顯示屏是示波器的顯示部分。顯示屏上水平和垂直方向有多條刻度線，用來表示信號波形的電壓和時(shí)間的關(guān)系。水平方向表示時(shí)間，垂直方向表示電壓。水平方向分為10個(gè)網(wǎng)格，垂直方向分為8個(gè)網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格又分為5個(gè)部分。垂直方向標(biāo)有0%、10%、90%、100%，水平方向標(biāo)有10%和90%，用于測量dc電平、交流信號幅度和延遲時(shí)間等參數(shù)。它可以通過將被測信號在屏幕上占據(jù)的方格數(shù)乘以適當(dāng)?shù)谋壤?shù)(伏特/格，時(shí)間/格)來獲得。電壓值和時(shí)間值如圖111所示。
圖111示波器顯示屏
2.電源按鈕
該按鈕是示波器的主電源開關(guān)，如圖112所示。按下此開關(guān)時(shí)，電源指示燈亮，表示電源已接通。
圖112電源按鈕、聚焦旋鈕等
3.強(qiáng)度旋鈕
旋轉(zhuǎn)該旋鈕可以改變光點(diǎn)和掃描線的亮度，如圖112所示。觀察低頻信號時(shí)亮度可以調(diào)小，觀察高頻信號時(shí)亮度可以調(diào)大，一般不要太亮，保護(hù)熒光屏。
4.聚焦旋鈕
聚焦旋鈕用于調(diào)節(jié)電子束的橫截面，將掃描線聚焦到最清晰的狀態(tài)，如圖112所示。
5.標(biāo)尺亮度旋鈕
此旋鈕用于調(diào)節(jié)熒光屏后面照明燈的亮度。室內(nèi)光線正常的情況下最好調(diào)暗燈光，室內(nèi)光線不足的情況下適當(dāng)調(diào)亮燈光。
6.垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)(伏特/格)旋鈕
在單位輸入信號的作用下，光點(diǎn)在屏幕上偏離的距離稱為偏移靈敏度，對x軸和y軸都適用。靈敏度的倒數(shù)叫做偏轉(zhuǎn)系數(shù)。垂直靈敏度的單位是cm/v，cm/mv或div/mv，div/v，垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)的單位是v/cm，mv/cm或v/div，mv/div。事實(shí)上，由于習(xí)慣用法和測量電壓讀數(shù)的方便性，偏轉(zhuǎn)系數(shù)有時(shí)被認(rèn)為是靈敏度。
示波器中的每個(gè)通道都有一個(gè)垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)旋鈕(即波段選擇開關(guān))。一般5mv/div ~ 5v/div按照1、2、5分為10檔。旋鈕指示的值代表熒光屏垂直方向上一個(gè)柵極的電壓值。例如，當(dāng)旋鈕設(shè)置為1v/div時(shí)，如果屏幕上的信號光斑移動(dòng)一格，則意味著輸入信號電壓變?yōu)?v。
每個(gè)波段開關(guān)都有一個(gè)微調(diào)旋鈕，用于微調(diào)每個(gè)檔位的垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，它就在 校準(zhǔn)和校準(zhǔn)位置。此時(shí)，垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)值與波段開關(guān)指示的數(shù)值一致。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)該旋鈕，微調(diào)垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)。微調(diào)垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)后，會(huì)與波段開關(guān)指示值不一致，需要注意。圖113顯示了伏特/分度旋鈕。
圖113伏/格旋鈕
7.時(shí)間/分度旋鈕
時(shí)基旋鈕的使用類似于垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)。時(shí)基旋鈕也是用一個(gè)旋鈕實(shí)現(xiàn)的，時(shí)基以1、2、5的分為幾檔。旋鈕的指示值代表光點(diǎn)在水平方向移動(dòng)一格的時(shí)間值。例如，在1μs/div塊中，光點(diǎn)在屏幕上移動(dòng)一個(gè)網(wǎng)格來表示1μs的時(shí)間值。
時(shí)基旋鈕上有一個(gè)微調(diào)旋鈕，用于時(shí)基校準(zhǔn)和微調(diào)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，當(dāng)它在 校準(zhǔn)和校準(zhǔn)位置，屏幕上顯示的時(shí)基值與旋鈕上顯示的標(biāo)稱值一致。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕，這是時(shí)基微。調(diào)。旋鈕拔出后，處于掃描展開狀態(tài)，通常 ×10 擴(kuò)展，即水平靈敏度擴(kuò)展10倍，時(shí)基縮小到1/10。例如，在2μs/div時(shí)，掃描擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)下屏幕上一個(gè)水平網(wǎng)格所代表的時(shí)間值為2 μ s× (1/10) = 0.2 μ s。
tds實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上有10mhz、1mhz、500khz、100khz時(shí)鐘信號，由石英晶體振蕩器和分頻器產(chǎn)生，精度高，可用于校準(zhǔn)示波器的時(shí)基。
cal是示波器的標(biāo)準(zhǔn)信號源，專門用于校準(zhǔn)示波器的時(shí)基和垂直偏轉(zhuǎn)因子。
8.位置旋鈕
該旋鈕調(diào)節(jié)信號波形在屏幕上的位置。旋轉(zhuǎn)水平位移旋鈕(標(biāo)有水平雙箭頭)左右移動(dòng)信號波形，旋轉(zhuǎn)垂直位移旋鈕(標(biāo)有垂直雙箭頭)上下移動(dòng)信號波形。
9.選擇輸入通道
輸入通道至少有三個(gè)選項(xiàng):通道1(ch1)、通道2(ch2)和雙通道。當(dāng)選擇通道1時(shí)，示波器僅顯示通道1的信號。當(dāng)選擇通道2時(shí)，示波器僅顯示通道2的信號。當(dāng)選擇雙通道時(shí)，示波器同時(shí)顯示通道1和通道2的信號。
當(dāng)接收到測試信號時(shí)，示波器的地應(yīng)與被測電路的地相連。根據(jù)輸入通道的選擇，將示波器探頭插入相應(yīng)通道的插座，然后將示波器探頭上的地線與被測電路的地線連接，示波器探頭接觸被測點(diǎn)。示波器探頭上有一個(gè)雙位開關(guān)。當(dāng)這個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)到 ×1 位置，被測信號將無衰減地送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值就是信號的實(shí)際電壓值。當(dāng)這個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)到 ×10 位置，被測信號被衰減到1/10，然后送到示波器。信號的實(shí)際電壓值是從熒光屏上讀取的電壓值乘以10。
10.選擇輸入耦合模式
有三種輸入耦合模式:交流、gnd和dc。
何時(shí) 地面 被選中時(shí)，掃描線顯示 示波器接地和在屏幕上；dc耦合用于測量信號的dc絕對值，觀察極低頻信號。交流耦合用于觀察帶有dc分量的交流和交流信號。數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中的 dc 通常選擇模式來觀察信號的絕對電壓值。
11.觸發(fā)源選擇
為了在屏幕上顯示穩(wěn)定的波形，需要在觸發(fā)電路中加入被測信號本身或者與被測信號有一定時(shí)間關(guān)系的觸發(fā)信號。觸發(fā)源選擇決定了觸發(fā)信號的供應(yīng)位置。通常有三種觸發(fā)源:內(nèi)部觸發(fā)(int)、電源觸發(fā)(line)和外部觸發(fā)(ext)。
1)內(nèi)部觸發(fā)利用被測信號作為觸發(fā)信號，這是一種常用的觸發(fā)。因?yàn)橛|發(fā)信號本身是測量信號的一部分，所以可以在屏幕上顯示非常穩(wěn)定的波形。雙蹤示波器通信可以選擇通道1或通道2作為觸發(fā)信號。
2)交流工頻信號作為電源觸發(fā)的觸發(fā)信號。這種方法在測量與交流電源頻率有關(guān)的信號時(shí)是有效的。它在測量音頻電路和閘流管的低電平交流噪聲時(shí)特別有效。
3)外部觸發(fā)器使用外部信號作為觸發(fā)信號，外部信號從外部觸發(fā)器輸入端輸入。外部觸發(fā)信號和測量信號之間應(yīng)該存在周期性關(guān)系。由于測量信號不作為觸發(fā)信號，所以何時(shí)開始掃描與測量信號無關(guān)。
觸發(fā)信號的正確選擇與波形顯示的穩(wěn)定性和清晰度有很大關(guān)系。比如在數(shù)字電路的測量中，對于一個(gè)簡單的周期信號選擇內(nèi)觸發(fā)可能更好，但是對于一個(gè)周期復(fù)雜的信號和一個(gè)與之有周期關(guān)系的信號選擇外觸發(fā)可能更好。
12.選擇觸發(fā)耦合耦合。
有許多方法將觸發(fā)信號耦合到觸發(fā)電路，以便使觸發(fā)信號穩(wěn)定可靠。觸發(fā)耦合主要有交流耦合、dc耦合、低頻抑制(lfr)觸發(fā)、高頻抑制(hfr)觸發(fā)和電視同步觸發(fā)。
1)交流耦合也稱為電容耦合。它只允許由觸發(fā)信號的交流分量觸發(fā)，而觸發(fā)信號的dc分量被切斷。這種耦合方法通常在dc分量被認(rèn)為不能形成穩(wěn)定觸發(fā)時(shí)使用。但是，如果觸發(fā)信號的頻率小于10hz，則會(huì)使觸發(fā)變得困難。
2) dc耦合不會(huì)阻擋觸發(fā)信號的dc分量。當(dāng)觸發(fā)信號頻率較低或占空比較大時(shí)，dc耦合較好。
3)當(dāng)lfr被觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)信號通過高通濾波器被施加到觸發(fā)電路，并且觸發(fā)信號的低頻分量被抑制。
4)當(dāng)hfr被觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)信號通過低通濾波器被施加到觸發(fā)電路，并且觸發(fā)信號的高頻分量被抑制。
5)電視同步觸發(fā)器用于電視維護(hù)。
13.觸發(fā)電平旋鈕
觸發(fā)電平調(diào)整，也稱為同步調(diào)整，使掃描與測量信號同步。觸發(fā)電平旋鈕用于調(diào)整觸發(fā)信號的觸發(fā)電平。一旦觸發(fā)信號超過旋鈕設(shè)置的觸發(fā)水平，掃描即被觸發(fā)。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，觸發(fā)液位上升；逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，觸發(fā)電平將下降。當(dāng)觸發(fā)電平旋鈕設(shè)置到電平鎖定位置時(shí)，觸發(fā)電平自動(dòng)保持在觸發(fā)信號的幅度內(nèi)，無需電平調(diào)整即可產(chǎn)生穩(wěn)定的觸發(fā)。當(dāng)信號波形復(fù)雜且無法通過觸發(fā)電平旋鈕穩(wěn)定觸發(fā)時(shí)，可以使用釋抑旋鈕來調(diào)整波形的釋放時(shí)間(掃描暫停時(shí)間)，以便掃描可以與波形穩(wěn)定同步。
14.觸發(fā)斜率開關(guān)。
觸發(fā)極性開關(guān)用于選擇觸發(fā)信號的極性。當(dāng)設(shè)置為 位置，在信號增加的方向，當(dāng)觸發(fā)信號超過觸發(fā)電平時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)。當(dāng)設(shè)置為 位置，信號減弱。在方向上，當(dāng)觸發(fā)信號超過觸發(fā)電平時(shí)，產(chǎn)生觸發(fā)。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平共同決定了觸發(fā)信號的觸發(fā)點(diǎn)。
15.選擇掃描模式。
有三種掃描模式:自動(dòng)、正常和sgl/rst。
1)自動(dòng):當(dāng)沒有觸發(fā)信號輸入或觸發(fā)信號頻率低于50hz時(shí)，掃描模式為自動(dòng)。
2)正常狀態(tài):沒有觸發(fā)信號輸入時(shí)，掃描處于就緒狀態(tài)，沒有掃描線。當(dāng)觸發(fā)信號到達(dá)時(shí)，掃描被觸發(fā)。
3)一次性:一次性按鈕類似于復(fù)位開關(guān)。在單次掃描模式下，當(dāng)按下單次按鈕時(shí)，掃描電路復(fù)位，并且 就緒 此時(shí)燈亮著。觸發(fā)信號到達(dá)后產(chǎn)生掃描。在一次掃描之后, 就緒 燈滅了。單掃描用于觀察非周期信號或單個(gè)瞬態(tài)信號，經(jīng)常需要對波形拍照。
示波器的基本操作方法1。示波器訪問信號。
下面以ds1000示波器為例說明信號接入(ds1000是一種雙通道輸入加一個(gè)外觸發(fā)輸入通道，16路數(shù)字輸入通道的數(shù)字示波器)。
訪問信號的方法如下:
1)首先將探頭上的開關(guān)設(shè)置為 10x ，然后將示波器探頭連接到通道1。將探頭連接器上的插槽與ch1同軸電纜連接器(bnc)上的插孔對齊并插入，然后向右旋轉(zhuǎn)以擰緊探頭。
2)示波器需要輸入探頭的衰減系數(shù)。這個(gè)衰減系數(shù)改變了儀器的垂直齒輪比，使得測量結(jié)果正確地反映了被測信號的電平(默認(rèn)的探頭衰減系數(shù)設(shè)定值是 1x ).探頭衰減系數(shù)的設(shè)置方法如下:按ch1功能鍵，顯示通道1的操作菜單，應(yīng)用與探頭項(xiàng)目平行的3號菜單操作鍵，選擇與所用探頭同比例的衰減系數(shù)。將它設(shè)置為 10x 給你。
3)夾緊探頭端，并接地至探頭補(bǔ)償器的連接器。按下auto鍵，幾秒鐘就能看到方波顯示(1khz，3v左右，峰峰值)。
4)用同樣的方法檢查通道2(ch2)。按下off功能鍵或再次按下ch1功能鍵關(guān)閉頻道1，按下ch2功能鍵打開頻道2，重復(fù)步驟2和3。
2.探針補(bǔ)償
第一次將探頭連接到任何輸入通道時(shí)，進(jìn)行此調(diào)整以使探頭與輸入通道匹配。沒有補(bǔ)償或偏差補(bǔ)償?shù)奶筋^將導(dǎo)致測量誤差或誤差。
下面以ds1000示波器為例，說明調(diào)整探頭補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br>1)將探頭的衰減系數(shù)設(shè)置為 10x ，將探頭上的開關(guān)設(shè)置為 10x ，并將示波器探頭與通道1連接。如果使用探針的鉤頭，確保它與探針緊密接觸。
將探針端連接到探針補(bǔ)償器的信號輸出連接器，將參考線夾連接到探針補(bǔ)償器的接地連接器，打開通道1，然后按下自動(dòng)按鈕。
2)檢查顯示的波形形狀，如圖114所示。
3)如有必要，用非金屬螺絲刀調(diào)節(jié)探頭上的可變電容，直到屏幕上顯示的波形如圖114b所示。
圖114顯示了波形的形狀。
示波器常見故障的處理1。按下電源開關(guān)后，示波器仍然黑屏，沒有顯示。
按下電源開關(guān)后，示波器還是黑屏，沒有顯示。故障排除方法如下:
1)檢查電源連接器是否連接正確。
2)檢查電源開關(guān)是否按下。
3)完成上述檢查后，重啟示波器。
4)如果你還能 不能正常使用示波器，可能是示波器內(nèi)部有問題。請送到專業(yè)維修公司維修。
2.信號采集后，圖中沒有出現(xiàn)信號的波形。
信號采集后，畫面中沒有出現(xiàn)的信號波形的故障處理方法如下:
1)檢查探針是否正常連接到信號連接線。
2)檢查信號連接電纜是否正常連接到bnc(即通道連接器)。
3)檢查探針是否與被測物體正常連接。
4)檢查被測對象是否有信號產(chǎn)生(有信號的通道可以與有問題的通道相連，以確定問題)。
5)再次收集信號。
3.測得的電壓幅度比實(shí)際值大10倍或?qū)嶋H值的1/10。
檢查信道衰減系數(shù)是否與實(shí)際使用的探頭衰減比一致。
4.有波形顯示，但無法穩(wěn)定。
有一個(gè)波形顯示，但它可以 不穩(wěn)定。故障排除方法如下:
1)檢查觸發(fā)面板的信號源選擇是否與實(shí)際使用的信號通道一致。
2)檢查觸發(fā)器類型。對于一般信號， 邊緣觸發(fā)和模式，對于視頻信號， 視頻觸發(fā)器和應(yīng)使用模式。只有應(yīng)用合適的觸發(fā)模式，波形才能穩(wěn)定顯示。
3)嘗試改變 耦合與集成致 高頻抑制 or 低頻抑制 以濾除由干擾觸發(fā)的高頻或低頻噪聲。
5.按下運(yùn)行/停止按鈕，無任何顯示。
按下運(yùn)行/停止按鈕無任何顯示的故障排除方法如下(以ds1000示波器為例):檢查觸發(fā)面板的觸發(fā)模式是否為 正常 or 一次性 并且觸發(fā)電平超出波形范圍。如果是這樣，將觸發(fā)級別居中或?qū)⒂|發(fā)模式設(shè)置為 汽車與娛樂。此外，按下自動(dòng)按鈕可以自動(dòng)完成上述設(shè)置。
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