示波器的使用 - 示波器的原理及基本組成
示波器的標準信號源CAL,專(zhuān)門(mén)用于校準示波器的時(shí)基和垂直偏轉因數。例如COS5041型示波器標準信號源提供一個(gè)VP-P=2V,f=1kHz的方波信號。
示波器前面板上的位移(Position)旋鈕調節信號波形在熒光屏上的位置。旋轉水平位移旋鈕(標有水平雙向箭頭)左右移動(dòng)信號波形,旋轉垂直位移旋鈕(標有垂直雙向箭頭)上下移動(dòng)信號波形。
2.4 輸入通道和輸入耦合選擇
1.輸入通道選擇
輸入通道至少有三種選擇方式:通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL)。選擇通道1時(shí),示波器僅顯示通道1的信號。選擇通道2時(shí),示波器僅顯示通道2的信號。選擇雙通道時(shí),示波器同時(shí)顯示通道1信號和通道2信號。測試信號時(shí),首先要將示波器的地與被測電路的地連接在一起。根據輸入通道的選擇,將示波器探頭插到相應通道插座上,示波器探頭上的地與被測電路的地連接在一起,示波器探頭接觸被測點(diǎn)。示波器探頭上有一雙位開(kāi)關(guān)。此開(kāi)關(guān)撥到“×1” 位置時(shí),被測信號無(wú)衰減送到示波器,從熒光屏上讀出的電壓值是信號的實(shí)際電壓值。此開(kāi)關(guān)撥到“×10“位置時(shí),被測信號衰減為1/10,然后送往示波器,從熒光屏上讀出的電壓值乘以10才是信號的實(shí)際電壓值。
2.輸入耦合方式
輸入耦合方式有三種選擇:交流(AC)、地 (GND)、直流(DC)。當選擇“地”時(shí),掃描線(xiàn)顯示出“示波器地”在熒光屏上的位置。直流耦合用于測定信號直流絕對值和觀(guān)測極低頻信號。交流耦合用于觀(guān)測交流和含有直流成分的交流信號。在數字電路實(shí)驗中,一般選擇“直流”方式,以便觀(guān)測信號的絕對電壓值。
2.5 觸發(fā)
第一節指出,被測信號從Y軸輸入后,一部分送到示波管的Y軸偏轉板上,驅動(dòng)光點(diǎn)在熒光屏上按比例沿垂直方向移動(dòng);另一部分分流到x軸偏轉系統產(chǎn)生觸發(fā)脈沖,觸發(fā)掃描發(fā)生器,產(chǎn)生重復的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉板上,使光點(diǎn)沿水平方向移動(dòng),兩者合一,光點(diǎn)在熒光屏上描繪出的圖形就是被測信號圖形。由此可知,正確的觸發(fā)方式直接影響到示波器的有效操作。為了在熒光屏上得到穩定的、清晰的信號波形,掌握基本的觸發(fā)功能及其操作方法是十分重要的。
1.觸發(fā)源(Source)選擇
要使屏幕上顯示穩定的波形,則需將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)信號加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號由何處供給。通常有三種觸發(fā)源:內觸發(fā)(INT)、電源觸發(fā)(LINE)、外觸發(fā)EXT)。
內觸發(fā)使用被測信號作為觸發(fā)信號,是經(jīng)常使用的一種觸發(fā)方式。由于觸發(fā)信號本身是被測信號的一部分,在屏幕上可以顯示出非常穩定的波形。雙蹤示波器中通道1或者通道2都可以選作觸發(fā)信號。
電源觸發(fā)使用交流電源頻率信號作為觸發(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。特別在測量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時(shí)更為有效。
外觸發(fā)使用外加信號作為觸發(fā)信號,外加信號從外觸發(fā)輸入端輸入。外觸發(fā)信號與被測信號間應具有周期性的關(guān)系。由于被測信號沒(méi)有用作觸發(fā)信號,所以何時(shí)開(kāi)始掃描與被測信號無(wú)關(guān)。
正確選擇觸發(fā)信號對波形顯示的穩定、清晰有很大關(guān)系。例如在數字電路的測量中,對一個(gè)簡(jiǎn)單的周期信號而言,選擇內觸發(fā)可能好一些,而對于一個(gè)具有復雜周期的信號,且存在一個(gè)與它有周期關(guān)系的信號時(shí),選用外觸發(fā)可能更好。
2.觸發(fā)耦合(Coupling)方式選擇
觸發(fā)信號到觸發(fā)電路的耦合方式有多種,目的是為了觸發(fā)信號的穩定、可靠。這里介紹常用的幾種。
AC耦合又稱(chēng)電容耦合。它只允許用觸發(fā)信號的交流分量觸發(fā),觸發(fā)信號的直流分量被隔斷。通常在不考慮DC分量時(shí)使用這種耦合方式,以形成穩定觸發(fā)。但是如果觸發(fā)信號的頻率小于10Hz,會(huì )造成觸發(fā)困難。
直流耦合(DC)不隔斷觸發(fā)信號的直流分量。當觸發(fā)信號的頻率較低或者觸發(fā)信號的占空比很大時(shí),使用直流耦合較好。
低頻抑制(LFR)觸發(fā)時(shí)觸發(fā)信號經(jīng)過(guò)高通濾波器加到觸發(fā)電路,觸發(fā)信號的低頻成分被抑制;高頻抑制(HFR)觸發(fā)時(shí),觸發(fā)信號通過(guò)低通濾波器加到觸發(fā)電路,觸發(fā)信號的高頻成分被抑制。此外還有用于電視維修的電視同步(TV)觸發(fā)。這些觸發(fā)耦合方式各有自己的適用范圍,需在使用中去體會(huì )。
3.觸發(fā)電平(Level)和觸發(fā)極性(Slope)
觸發(fā)電平調節又叫同步調節,它使得掃描與被測信號同步。電平調節旋鈕調節觸發(fā)信號的觸發(fā)電平。一旦觸發(fā)信號超過(guò)由旋鈕設定的觸發(fā)電平時(shí),掃描即被觸發(fā)。順時(shí)針旋轉旋鈕,觸發(fā)電平上升;逆時(shí)針旋轉旋鈕,觸發(fā)電平下降。當電平旋鈕調到電平鎖定位置時(shí),觸發(fā)電平自動(dòng)保持在觸發(fā)信號的幅度之內,不需要電平調節就能產(chǎn)生一個(gè)穩定的觸發(fā)。當信號波形復雜,用電平旋鈕不能穩定觸發(fā)時(shí),用釋抑(Hold Off)旋鈕調節波形的釋抑時(shí)間(掃描暫停時(shí)間),能使掃描與波形穩定同步。
極性開(kāi)關(guān)用來(lái)選擇觸發(fā)信號的極性。撥在“+”位置上時(shí),在信號增加的方向上,當觸發(fā)信號超過(guò)觸發(fā)電平時(shí)就產(chǎn)生觸發(fā)。撥在“-”位置上時(shí),在信號減少的方向上,當觸發(fā)信號超過(guò)觸發(fā)電平時(shí)就產(chǎn)生觸發(fā)。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平共同決定觸發(fā)信號的觸發(fā)點(diǎn)。
2.6 掃描方式(SweepMode)
掃描有自動(dòng)(Auto)、常態(tài)(Norm)和單次(Single)三種掃描方式。
自動(dòng):當無(wú)觸發(fā)信號輸入,或者觸發(fā)信號頻率低于50Hz時(shí),掃描為自激方式。
常態(tài):當無(wú)觸發(fā)信號輸入時(shí),掃描處于準備狀態(tài),沒(méi)有掃描線(xiàn)。觸發(fā)信號到來(lái)后,觸發(fā)掃描。
單次:?jiǎn)未伟粹o類(lèi)似復位開(kāi)關(guān)。單次掃描方式下,按單次按鈕時(shí)掃描電路復位,此時(shí)準備好(Ready)燈亮。觸發(fā)信號到來(lái)后產(chǎn)生一次掃描。單次掃描結束后,準備燈滅。單次掃描用于觀(guān)測非周期信號或者單次瞬變信號,往往需要對波形拍照。
上面扼要介紹了示波器的基本功能及操作。示波器還有一些更復雜的功能,如延遲掃描、觸發(fā)延遲、X-Y工作方式等,這里就不介紹了。示波器入門(mén)操作是容易的,真正熟練則要在應用中掌握。值得指出的是,示波器雖然功能較多,但許多情況下用其他儀器、儀表更好。例如,在數字電路實(shí)驗中,判斷一個(gè)脈寬較窄的單脈沖是否發(fā)生時(shí),用邏輯筆就簡(jiǎn)單的多;測量單脈沖脈寬時(shí),用邏輯分析儀更好一些。
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