模擬示波器的使用方法模擬型示波器顯示波形及波形穩定的原理顯示
2013-03-27
模擬示波器的使用方法模擬型示波器顯示波形及波形穩定的原理顯示波形原理：當被測信號接適應癥示波器Y軸即示波管的Y軸偏轉板，例如正弦電壓，若X軸不加交變信號，從電子*射出的電子束在垂直方向隨時間作正弦式上下往返運動，一般由于頻率較高，看到的實際就是一條直線。同理若只在X軸加有交變信號，看到的就只是一條水平亮線。只要是示波器，機內都有一個鋸齒波信號電壓發生器，它的作用是專門可提供加在X軸，隨著鋸齒波電壓從低至高成正比變化，使得電子束從左至右在水平方勻運動，然后隨信號的變化馬上回到左邊，開始另一次從左至右的勻速運動，所以稱為掃描運動，相應的稱為掃描信號，這相當于在示波器置X為時間軸，在它的作用下，Y軸原來直線的正弦信號被展開，若每掃描一周期，Y軸信號也剛好變化一個周期，不管頻率多高，因為每次掃描都走相同的路徑，屏幕上就是一個完整的被測信號波形。同理可知當T掃=nTy或fy=nf掃(n=1,2,3……)熒屏將顯示n個完整的Y軸信號波形，若fy≠nf掃或fy下面將具體講述示波器種類、型號很多，功能也不同。數字電路實驗中使用較多的是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，指示出信號波形的電壓和時間之間的關系。水平方向指示時間，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)能得出電壓值與時間值。
2.2示波管和電源系統1.電源(Power)示波器主電源開關。當此開關按下時，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和掃描線的亮度。觀察低頻信號時可小些，高頻信號時大些。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，將掃描線聚焦成最清楚狀態。4.標尺亮度(Illuminance)此旋鈕調節熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內光線下，照明燈暗一些好。室內光線不足的環境中，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，光點在屏幕上偏移的距離稱為偏移靈敏度，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。實際上因習慣用法和測量電壓讀數的方便，有時也把偏轉因數當靈敏度。蹤示波器中每個通道各有一個垂直偏轉因數選擇波段開關。一般按1,2,5方式從5mV/DIV到5V/DIV分為10檔。波段開關指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如波段開關置于1V/DIV檔時，假如屏幕上信號光點移動一格，則代表輸入信號電壓變化1V。
每個波段開關上往往還有一個小旋鈕，微調每檔垂直偏轉因數。將它沿順時針方向旋到底，處于“校準”位置，此時垂直偏轉因數值與波段開關所指示的值一致。逆時針旋轉此旋鈕，能夠微調垂直偏轉因數。垂直偏轉因數微調后，會造成與波段開關的指示值不一致，這點應引起注重。許多示波器具有垂直擴展功能，當微調旋鈕被拉出時，垂直靈敏度擴大若干倍(偏轉因數縮小若干倍)。例如，假如波段開關指示的偏轉因數是1V/DIV,采用×5擴展狀態時，垂直偏轉因數是0.2V/DIV。在做數字電路實驗時，在屏幕上被測信號的垂直移動距離與 5V信號的垂直移動距離之比常被用于判定被測信號的電壓值。2.時基選擇(TIME/DIV)和微調時基選擇和微調的使用方法與垂直偏轉因數選擇和微調類似。時基選擇也通過一個波段開關實現，按1、2、5方式把時基分為若干檔。波段開關的指示值代表光點在水平方向移動一個格的時間值。
例如在1μS/DIV檔，光點在屏上移動一格代表時間值1μS。“微調”旋鈕用于時基校準和微調。沿順時針方向旋到底處于校準位置時，屏幕上顯示的時基值與波段開關所示的標稱值一致。逆時針旋轉旋鈕，則對時基微調。旋鈕拔出后處于掃描擴展狀態。通常為×10擴展，即水平靈敏度擴大10倍，時基縮小到1/10。例如在2μS/DIV檔，掃描擴展狀態下熒光屏上水平一格代表的時間值等于2μS×(1/10)=0.2μS。TDS實驗臺上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的時鐘信號，由石英晶體振蕩器和分頻器產生，準確度很高，可用來校準示波器的時基。示波器的標準信號源CAL,專門用于校準示波器的時基和垂直偏轉因數。例如COS5041型示波器標準信號源提供一個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)左右移動信號波形，旋轉垂直位移旋鈕(標有垂直雙向箭頭)上下移動信號波形。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，示波器僅顯示通道1的信號。選擇通道2時，示波器僅顯示通道2的信號。選擇雙通道時，示波器同時顯示通道1信號和通道2信號。測試信號時，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。
示波器探頭上有一雙位開關。此開關撥到“×1”位置時，被測信號無衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值是信號的實際電壓值。此開關撥到“×10"位置時，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，掃描線顯示出“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測極低頻信號。交流耦合用于觀測交流和含有直流成分的交流信號。在數字電路實驗中，一般選擇“直流”方式，以便觀測信號的絕對電壓值。2.5觸發第一節指出，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，驅動光點在熒光屏上按比例沿垂直方向移動;另一部分分流到x軸偏轉系統產生觸發脈沖，觸發掃描發生器，產生重復的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉板上，使光點沿水平方向移動，兩者合一，光點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、清楚的信號波形，把握基本的觸發功能及操作方法是十分重要的。
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