中心議題:
- 示波器的基本原理
- 示波器的使用方法
- 示波器的使用技巧
相關(guān)性閱讀:
【CLASS 1】頻譜分析儀基礎(chǔ)知識(shí)、性能指標(biāo)及實(shí)用技巧
http://m.forexsooq.com/art/artinfo/id/80011072
【CLASS 3】信號(hào)發(fā)生器基礎(chǔ)知識(shí)、使用攻略和實(shí)戰(zhàn)問(wèn)答
http://m.forexsooq.com/art/artinfo/id/80011248
【CLASS 4】邏輯分析儀基礎(chǔ)知識(shí)、使用指導(dǎo)和實(shí)測(cè)剖析
http://m.forexsooq.com/art/artinfo/id/80011359?source=lecture
【CLASS 5】網(wǎng)絡(luò)分析儀原理、誤差校準(zhǔn)和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)Q/A
http://m.forexsooq.com/art/artinfo/id/80011498?source=lecture
電子元件技術(shù)網(wǎng)曾經(jīng)整理過(guò)一期有關(guān)的示波器專題講座,詳細(xì)介紹了示波器的帶寬、采樣率和存儲(chǔ)深度三大重要指標(biāo),各種探頭的應(yīng)用環(huán)境及解決方案,三大模式的采樣原理,以及各種測(cè)試的操作及影響因素分析等,對(duì)示波器的使用進(jìn)行了全方位地深度剖析,尤其適合中高工程師查閱研究。這一期的通用測(cè)試儀器與使用技巧大講臺(tái)介紹示波器的基本原理和使用方法,并收錄示波器的18個(gè)使用技巧,適合初級(jí)工程師快速學(xué)習(xí)入門(mén)。
往期回顧:示波器基礎(chǔ)系列講座——重要指標(biāo),影響因素,解決方案
http://m.forexsooq.com/lecture/list?cid=4
示波器是一種用途十分廣泛的電子測(cè)量?jī)x器,其利用電子示波管的特性,將人眼無(wú)法直接觀測(cè)的交變電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像,顯示在熒光屏上進(jìn)行測(cè)量。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。
示波器工作原理
示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源組成。
示波管是示波器的核心,由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成。電子槍用于產(chǎn)生并形成高速、聚束的電子流,去轟擊熒光屏使之發(fā)光。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子束在水平方向和垂直方向的運(yùn)動(dòng),使熒光屏上的光點(diǎn)隨外加信號(hào)的變化描繪出被測(cè)信號(hào)的波形。熒光屏位于示波管的終端,它的作用是將偏轉(zhuǎn)后的電子束顯示出來(lái),以便觀察。
電源供給電路供給垂直與水平放大電路、掃描與同步電路以及示波管與控制電路所需的負(fù)高壓、燈絲電壓等。
掃描電路產(chǎn)生一個(gè)鋸齒波電壓。該鋸齒波電壓的頻率能在一定的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。鋸齒波電壓的作用是使示波管陰極發(fā)出的電子束在熒光屏上形成周期性的、與時(shí)間成正比的水平位移,即形成時(shí)間基線。這樣,才能把加在垂直方向的被測(cè)信號(hào)按時(shí)間的變化波形展現(xiàn)在熒光屏上。
由于示波管垂直方向和水平方向的偏轉(zhuǎn)靈敏度都很低,一般的被測(cè)信號(hào)電壓都要先經(jīng)過(guò)垂直放大電路的放大,再加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上,以得到垂直方向的適當(dāng)大小的圖形;接入示波管水平偏轉(zhuǎn)板的電壓(鋸齒波電壓或其它電壓)也要先經(jīng)過(guò)水平放大電路的放大以后,再加到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上,以得到水平方向適當(dāng)大小的圖形。
示波器的基本組成框圖如下圖所示。它由示波管、Y軸系統(tǒng)、X軸系統(tǒng)、Z軸系統(tǒng)和電源等五部分組成。
示波器基本組成框圖
關(guān)于示波器各組成部分詳情介紹,請(qǐng)參考:示波器的工作原理
http://m.forexsooq.com/art/artinfo/id/80004451
示波器的使用方法
示波器的使用分為面板裝置的使用、Y軸插件部分使用及X軸插件部分使用,涉及到示波管和電源系統(tǒng)、垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)和水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)、時(shí)基選擇和微調(diào)、輸入通道和輸入耦合選擇、觸發(fā)源選擇、觸發(fā)耦合方式選擇、觸發(fā)電平和觸發(fā)極性、掃描方式、顯示信號(hào)、測(cè)量信號(hào)、交流峰值電壓測(cè)量、上升時(shí)間測(cè)量、相位差測(cè)量等。
下面介紹用示波器觀察電信號(hào)波形的使用步驟。[page]
1.獲得基線:當(dāng)操作者在使用無(wú)使用說(shuō)明書(shū)的示波器時(shí),首先要獲得一條最細(xì)的水平基線,其具體方法如下:(1)預(yù)置面板各開(kāi)關(guān)、旋鈕。亮度置適中,聚焦和輔助聚焦置適中,垂直輸入耦合置“AC’’,垂直電壓量程選擇置"5mv/div",垂直工作方式選擇置“CHl”,垂直靈敏度微調(diào)校準(zhǔn)位置置“CAL",垂直通道同步源選擇置中間位置,垂直位置置中間位置,A和B掃描時(shí)間因數(shù)一起預(yù)置在“0.5ms/div",A掃描時(shí)間微調(diào)置校準(zhǔn)位置“CAL’’,水平位移置中間位置,掃描工作方式置“A”,觸發(fā)同步方式置“AUTO",斜率開(kāi)關(guān)置“+”,觸發(fā)耦合開(kāi)關(guān)置“AC’’,觸發(fā)源選擇置"INT"。(2)按下電源開(kāi)關(guān),電源指示燈點(diǎn)亮。(3)調(diào)節(jié)A亮度聚焦等有關(guān)控制旋鈕,可出現(xiàn)纖細(xì)明亮的掃描基線,調(diào)節(jié)基線使其位置于屏幕中間與水平坐標(biāo)刻度基本重合。(4)調(diào)節(jié)軌跡平行度控制使基線與水平坐標(biāo)平行。
2.顯示信號(hào):一般情況下,示波器本身均有一個(gè)0.5Vp—p標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)輸出口,當(dāng)獲得基線后,即可將探頭接到此處,此時(shí)屏幕應(yīng)有一串方波信號(hào),調(diào)節(jié)電壓量程和掃描時(shí)間因數(shù)旋鈕,方波的幅度和寬窄應(yīng)變化,至此說(shuō)明示波器基本調(diào)整完畢可以投入使用。
3.測(cè)量信號(hào):將測(cè)試線接在CHl或CH2輸入插座,測(cè)試探頭觸及測(cè)試點(diǎn),即可在示波器上觀察到波形。如果波形幅度太大或太小,可調(diào)整電壓量程旋鈕;如果波形周期顯示不適合,可調(diào)整掃描速度旋鈕。
4.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。
5.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。
6.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。
7.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。
8.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。
關(guān)于示波器各部分的詳細(xì)使用方法,請(qǐng)參考:示波器的使用方法
http://m.forexsooq.com/art/artinfo/id/80011012
要想準(zhǔn)確快速地對(duì)系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行分析,測(cè)量時(shí)還有很多因素必須考慮。如儀器速度能否跟上被測(cè)信號(hào)的變化、帶寬是否足夠、測(cè)量方法會(huì)不會(huì)引入干擾,甚至還有所使用的探頭是否合適等。以下收錄18個(gè)示波器使用的常用技巧,供工程師參考。
示波器的常用使用技巧
1沒(méi)有光點(diǎn)或波形
答:可能原因: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。
2波形不穩(wěn)定
答:可能原因: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。
可調(diào)整觸發(fā)電平和觸發(fā)點(diǎn)位置,選擇AUTOSET鍵,按一次后示波器自動(dòng)獲取穩(wěn)定波形或手動(dòng)選擇觸發(fā),旋轉(zhuǎn)面板上TRIGGER旋鈕(有的標(biāo)示LEVEL),慢慢旋轉(zhuǎn),直到波形穩(wěn)定(前提是被測(cè)信號(hào)在示波器的帶寬測(cè)量范圍以內(nèi),且觸發(fā)源需選擇正確)。
3水平方向展不開(kāi)
答:可能原因: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。
4垂直方向無(wú)展示
答:可能原因: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。
5垂直線條密集或呈現(xiàn)一矩形
答:可能原因:t/div開(kāi)關(guān)選擇不當(dāng),致使f掃描<<f信號(hào)。
6水平線條密集或呈一條傾斜水平線
答:可能原因:t/div關(guān)選擇不當(dāng),致使f掃描>>f信號(hào)。
7垂直方向的電壓讀數(shù)不準(zhǔn)
答:可能原因: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?;進(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)较蛐愕奈恢茫皇褂胠0 :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。
8水平方向的讀數(shù)不準(zhǔn)
答:可能原因: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。
9交直流疊加信號(hào)的直流電壓值分辨不清
答:可能原因: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。[page]
10測(cè)不出兩個(gè)信號(hào)間的相位差(波形顯示法)
答:可能原因: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)。
11調(diào)幅波形失常
答:可能原因: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)。
12波形調(diào)不到要求的起始時(shí)間和部位
答:可能原因: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)。
13有些瞬時(shí)信號(hào)稍縱即失,如何捕捉并使其重現(xiàn)?
答:將示波器設(shè)置成單次采集方式(觸發(fā)模式設(shè)置成Normal,觸發(fā)條件設(shè)置成邊沿觸發(fā),并將觸發(fā)電平調(diào)到適當(dāng)值,然后將掃描方式設(shè)置成單次方式),示波器的存儲(chǔ)深度將決定能采集信號(hào)的時(shí)間以及能用到的最大采樣速率。
14有時(shí)抓不到經(jīng)過(guò)放大后的電流信號(hào)?
答:將示波器觸發(fā)模式設(shè)置成Normal,觸發(fā)條件設(shè)置成邊沿觸發(fā),并將觸發(fā)電平調(diào)到適當(dāng)值,然后將掃描方式設(shè)置成單次方式。如果這種方式還不行,那就可能是儀器出了問(wèn)題。
15如何捕捉非周期性的信號(hào)?
答: ①、設(shè)定觸發(fā)電平至需要的值。 ②、點(diǎn)擊主控按鈕SINGLE,機(jī)器開(kāi)始等待,如果有某一信號(hào)達(dá)到設(shè)定的觸發(fā)電平,即采樣一次,顯示在屏幕上。利用此功能可以輕易捕捉到偶然發(fā)生的事件, 例如幅度較大的突發(fā)性毛刺:將觸發(fā)電平設(shè)置到剛剛高于正常信號(hào)電平,點(diǎn)擊SINGLE按鈕,則當(dāng)毛刺發(fā)生時(shí),機(jī)器自動(dòng)觸發(fā)并把觸發(fā)前后一段時(shí)間的波形記錄 下來(lái)。拖動(dòng)觸發(fā)位置標(biāo)志線可以得到不同長(zhǎng)度的負(fù)延遲觸發(fā),便于觀察毛刺發(fā)生之前的波形。
16觸發(fā)和波形采集的關(guān)系如何?
答:針對(duì)不同類型的示波器,示波器不同的捕獲方式,觸發(fā)和波形采集的關(guān)系不同。如果是采樣示波器或 實(shí)時(shí)示波器的等價(jià)時(shí)間采樣模式,一個(gè)波形的采集需要多次觸發(fā)完成的。針對(duì)實(shí)時(shí)示波器的實(shí)時(shí)采樣模式,觸發(fā)一次,波形肯定會(huì)采集一次,不觸發(fā),波形也可能采 集,這就是觸發(fā)的AUTO模式。(有三種觸發(fā)模式,一種是AUTO,不觸發(fā),波形也會(huì)刷新,但波形在屏幕上會(huì)不穩(wěn)定,另一種是NORMAL,只有觸發(fā)才刷 新,最后一種是SINGLE,第一次觸發(fā)捕獲波形,以后就不在捕獲波形了。)。
17在使用示波器時(shí)如何消除毛刺?
答:如果毛刺是信號(hào)本身固有的,而且想用邊沿觸發(fā)同步該信號(hào)(如正弦信號(hào)),可以用高頻抑制觸發(fā)方 式,通??赏皆撔盘?hào)。如果信號(hào)本身有毛刺,但想讓示波器慮除該毛刺,不顯示毛刺,通常很難做到??梢栽囍褂孟拗茙挼姆椒?,但不小心可能也會(huì)把信號(hào)本 身慮掉一部分信息。若使用邏輯分析儀器,一般來(lái)說(shuō),使用狀態(tài)采集的方法,有些在定時(shí)方式下采集到的毛刺,就看不到了。
18如何觀察低壓直流電源的噪聲?
答:①、連接示波器探頭于通道A1(或A2)與被測(cè)點(diǎn)之間。 ②、設(shè)定觸發(fā)源(Trigger Source)為A1或A2(必須與實(shí)際被測(cè)信號(hào)輸入的通道一致)。 ③、點(diǎn)擊A1或A2按鈕,選定耦合方式為AC(交流)耦合。 ④、調(diào)節(jié)采樣速率及垂直靈敏度,直至得到滿意的顯示。
示波器知識(shí)深度學(xué)習(xí),請(qǐng)點(diǎn)擊:示波器實(shí)用技巧和解決方案系列講座
http://m.forexsooq.com/lecture/list?cid=4