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示波器的使用 - 示波器的原理及基本組成
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時(shí)間：2017-02-06
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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示波器的基本組成框圖如圖2所示。它由示波管、Y軸系統、X軸系統、Z軸系統和電源等五部分組成。
被測信號①接到“Y“輸入端，經(jīng)Y軸衰減器適當衰減后送至Y1放大器（前置放大），推挽輸出信號②和③。經(jīng)延遲級延遲Г1時(shí)間，到Y2放大器。放大后產(chǎn)生足夠大的信號④和⑤，加到示波管的Y軸偏轉板上。為了在屏幕上顯示出完整的穩定波形，將Y軸的被測信號③引入X軸系統的觸發(fā)電路，在引入信號的正（或者負） 極性的某一電平值產(chǎn)生觸發(fā)脈沖⑥，啟動(dòng)鋸齒波掃描電路（時(shí)基發(fā)生器），產(chǎn)生掃描電壓⑦。由于從觸發(fā)到啟動(dòng)掃描有一時(shí)間延遲Г2，為保證Y軸信號到達熒光屏之前X軸開(kāi)始掃描，Y軸的延遲時(shí)間Г1應稍大于X軸的延遲時(shí)間Г2。掃描電壓⑦經(jīng)X軸放大器放大，產(chǎn)生推挽輸出⑨和⑩，加到示波管的X軸偏轉板上。z軸系統用于放大掃描電壓正程，并且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進(jìn)行抹跡。
以上是示波器的基本工作原理。雙蹤顯示則是利用電子開(kāi)關(guān)將Y軸輸入的兩個(gè)不同的被測信號分別顯示在熒光屏上。由于人眼的視覺(jué)暫留作用，當轉換頻率高到一定程度后，看到的是兩個(gè)穩定的、清晰的信號波形。
示波器中往往有一個(gè)精確穩定的方波信號發(fā)生器，供校驗示波器用。
2 示波器使用
本節介紹示波器的使用方法。示波器種類(lèi)、型號很多，功能也不同。數字電路實(shí)驗中使用較多的是20MHz或者40MHz的雙蹤示波器。這些示波器用法大同小異。本節不針對某一型號的示波器，只是從概念上介紹示波器在數字電路實(shí)驗中的常用功能。
2.1 熒光屏
熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線(xiàn)，指示出信號波形的電壓和時(shí)間之間的關(guān)系。水平方向指示時(shí)間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。垂直方向標有0％，10％，90％，100％等標志，水平方向標有10％，90％標志，供測直流電平、交流信號幅度、延遲時(shí)間等參數使用。根據被測信號在屏幕上占的格數乘以適當的比例常數（V/DIV，TIME/DIV）能得出電壓值與時(shí)間值。
2.2 示波管和電源系統
1.電源（Power）
示波器主電源開(kāi)關(guān)。當此開(kāi)關(guān)按下時(shí)，電源指示燈亮，表示電源接通。
2.輝度（Intensity）
旋轉此旋鈕能改變光點(diǎn)和掃描線(xiàn)的亮度。觀(guān)察低頻信號時(shí)可小些，高頻信號時(shí)大些。一般不應太亮，以保護熒光屏。
3.聚焦（Focus）
聚焦旋鈕調節電子束截面大小，將掃描線(xiàn)聚焦成最清晰狀態(tài)。
4.標尺亮度（Illuminance）
此旋鈕調節熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內光線(xiàn)下，照明燈暗一些好。室內光線(xiàn)不足的環(huán)境中，可適當調亮照明燈。
2.3 垂直偏轉因數和水平偏轉因數
1.垂直偏轉因數選擇（VOLTS/DIV）和微調
在單位輸入信號作用下，光點(diǎn)在屏幕上偏移的距離稱(chēng)為偏移靈敏度，這一定義對X軸和Y軸都適用。靈敏度的倒數稱(chēng)為偏轉因數。垂直靈敏度的單位是為 cm/V，cm/mV或者DIV/mV，DIV/V，垂直偏轉因數的單位是V/cm，mV/cm或者V/DIV，mV/DIV。實(shí)際上因習慣用法和測量電壓讀數的方便，有時(shí)也把偏轉因數當靈敏度。
蹤示波器中每個(gè)通道各有一個(gè)垂直偏轉因數選擇波段開(kāi)關(guān)。一般按1，2，5方式從 5mV/DIV到5V/DIV分為10檔。波段開(kāi)關(guān)指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如波段開(kāi)關(guān)置于1V/DIV檔時(shí)，如果屏幕上信號光點(diǎn)移動(dòng)一格，則代表輸入信號電壓變化1V。
每個(gè)波段開(kāi)關(guān)上往往還有一個(gè)小旋鈕，微調每檔垂直偏轉因數。將它沿順時(shí)針?lè )较蛐降?，處?ldquo;校準”位置，此時(shí)垂直偏轉因數值與波段開(kāi)關(guān)所指示的值一致。逆時(shí)針旋轉此旋鈕，能夠微調垂直偏轉因數。垂直偏轉因數微調后，會(huì )造成與波段開(kāi)關(guān)的指示值不一致，這點(diǎn)應引起注意。許多示波器具有垂直擴展功能，當微調旋鈕被拉出時(shí)，垂直靈敏度擴大若干倍（偏轉因數縮小若干倍）。例如，如果波段開(kāi)關(guān)指示的偏轉因數是1V/DIV，采用×5擴展狀態(tài)時(shí)，垂直偏轉因數是0.2V/DIV。
在做數字電路實(shí)驗時(shí)，在屏幕上被測信號的垂直移動(dòng)距離與+5V信號的垂直移動(dòng)距離之比常被用于判斷被測信號的電壓值。
2.時(shí)基選擇（TIME/DIV）和微調
時(shí)基選擇和微調的使用方法與垂直偏轉因數選擇和微調類(lèi)似。時(shí)基選擇也通過(guò)一個(gè)波段開(kāi)關(guān)實(shí)現，按1、2、5方式把時(shí)基分為若干檔。波段開(kāi)關(guān)的指示值代表光點(diǎn)在水平方向移動(dòng)一個(gè)格的時(shí)間值。例如在1μS/DIV檔，光點(diǎn)在屏上移動(dòng)一格代表時(shí)間值1μS。
“微調”旋鈕用于時(shí)基校準和微調。沿順時(shí)針?lè )较蛐降滋幱谛饰恢脮r(shí)，屏幕上顯示的時(shí)基值與波段開(kāi)關(guān)所示的標稱(chēng)值一致。逆時(shí)針旋轉旋鈕，則對時(shí)基微調。旋鈕拔出后處于掃描擴展狀態(tài)。通常為×10擴展，即水平靈敏度擴大10倍，時(shí)基縮小到1/10。例如在2μS/DIV檔，掃描擴展狀態(tài)下熒光屏上水平一格代表的時(shí)間值等于
2μS×（1/10）=0.2μS
TDS實(shí)驗臺上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的時(shí)鐘信號，由石英晶體振蕩器和分頻器產(chǎn)生，準確度很高，可用來(lái)校準示波器的時(shí)基。
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