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电子示波器原理与使用
2005.3月null 电子示波器是一种能够显示电信号瞬时值及信号波形(图象)的电子测量仪器.利用它的图像显示功能,可以方便地测量出信号的幅度,频率,相位,脉宽等参数,并根据屏幕上显示的信号波形,可以观察出该信号随时间的变化规律,以便对信号的产生与传输系统进行更深入的研究.
随着科学技术的发展,电子示器除在测量信号的灵敏度,测试范围以及测量精确度等方面都有了较大的提高外,还增加了许多的功能.特别是现代微处理技术在示波器中的应用,使示波器的自动化程度发展到了一个崭新的阶段------智能化示波器阶段.null 目前,示波作为一种直观,通用,精密的测量工具,已经在科学研究,实验,现代工业生产,现代通信等领域获得广泛的应用.
虽然示波器是一种有效的观察研究仪器,但是若要使示波器充分发挥其优良的性能,还必须对示波器的工作原理,正确使用
,性能,用途有相当的了解,这样使用起来方能得心应手.示波器
内容:示波器培训内容:一:示波器的组成与波形显示原理;
二:示波器的正确使用方法;
三:示波器使用注意事项;
四:示波器的基本使用方法;
一:示波器的组成框图一:示波器的组成框图 示波器能常由示波管,垂直放大电路,水平放大电路,扫描(时基)电路以及高低压电源供电等电路组成,其简单的结构图如图1所示:
图中示波管是示波器的核心部分,用来显示被测信号波形.目前绝大多数示波管都采用阴极射线管(简称为CRT管)作为示波器的显示部件.null垂直放大器触发同步时基电路水平放大器直流电源外触发内水平输入垂直输入内S1S2示波管
(CRT)图1:示波器组成框图null 垂直放大器用于放大微弱的被测信号,使之达到一定的电平后,驱动电子束在示波管内作垂直偏转.
时基(扫描)电路用来产生时基信号,该信号一般为一个随时间成线性变化的锯齿波电压,这个电压经水平放大器放大后加到示波管的水平偏转板上,使电子束产生水平扫描.
触发同步电路,用来使锯齿波扫描电压与被测信号或外加触发信号同步,使示波管上显出一个很稳定的波形,以便观察和测量.
电源部分的任务是给示波器各电路提供各档稳定的直流电压.二:示波的正确使用方法二:示波的正确使用方法 示波器的面板上的各旋钮功能有几十个,在这里不一一列出各位置图.因为各种示波器的面板几乎都不一样,但是都有一些共同的功能是都不能缺少的:
A:电源和示波管系统
1:电源开关---------(POWER).
开启电源的开关.
2:电源指示灯--------(POWER LED).
电源打开以后指示灯点亮.
3:聚焦调节--------(FOCUS).
此旋钮应与亮度调节钮共同配合使用,才能获得最佳效果.null 方法是先调节亮度旋钮,使荧光屏上显示适当亮度的光迹,而后再反复调节聚焦电位器,使其光迹(或时间基线)越细越好,这样可以减少测试误差.
4:踪迹旋转控制钮--------(TRACE ROTATION).
利用此旋钮,可调节示波管荧光屏上的光迹使其与水平尺刻度线一致.
5:亮度控制--------(INTENSITY).
顺时针旋转使光迹亮度增加,反之变暗.
6:电源电压选择开关--------(VOLTAGE SELECTOR).
7:交流电源插座.
nullB:垂直偏转系统;
8:第一通道输入插座------(CH1 INPUT).
当示波器工作于显示波形时,此插座作为第一路垂直信号用.若示波器工作于显示图形(李沙育图)方式(X---Y),则该插座输入为水平(X轴)信号.
9:第二通道输入插座------(CH2 INPUT).
不论示波器工作方式如何,其输入始终作垂直控制信号(第二路)用.
10:输入耦合方式(选择)开关------(AC--GND--DC).
AC与DC分别
示信号输入采用交流耦合和直流耦合方式,GND表示输入端接地.
11:垂直灵敏度选择开关------(VOLTS/DIV).
此开关为选择垂直灵敏度用,由于它的结构属步null 进式衰减器,所以只能作粗调用.当选择10:1探头时,灵敏度选择开关所指示的读数应乘以10.
12:灵敏度微调及其固定增益的变换钮------(VAR PULL×SGAIN).
旋转这个旋钮,可使垂直灵敏度连续变化,其变化范围为2.5:1.
当对两个通道的波形进行比较或者测量方波的前沿时,通常应把该旋钮按箭头方向旋到最大位置.当该旋钮处于拉出位置时,示波器上所显示的波形在垂直方向扩展了5倍.其垂直灵敏度最大可达1mV/格.
13:垂直位移调节------(POSITION).
顺时针旋转此旋钮时,示波屏幕上以所显的波形向上移,反之则向下移. null14:垂直位移调节并兼第二通道极性转换开关------(POSITION PULL INVERT).
它是一个推拉式开关旋钮,并具有双重功能作用.既能调位移,还能改变该路输入信号的显示极性.即按下时为常态,正常显示第二通道输入的信号;拉出时,则显示倒相(反向)的二通道输入信号.
15:显示方式开关------(MODE).
这个开关用来显示垂直系统的显示方式,有多种显示方式可供选择.
16:CH1信号输出插座------(CH1 OUTPUT).
17:平衡调节------(DC BAL).
C:水平偏转系统
18:扫描速度选择开关------(TIME/div).null 可选扫描时间范围由0.2us/div~0.2s/div,但不是连续调节,而按1,2,5,的顺序分19步进行时间选取.除此之外它还兼有不示波器显图像类型的控制功能,即当位于第20步时,它显示的图形为任意二变量X与Y的关系(X--Y).
19:扫描速度微调------(SWP VAR).
利用此旋钮可在扫描速度粗调的基础上连续的调节.微调旋钮按顺时针方向转至满度为校准位置(CAL).此时的扫描速度值就是粗调旋钮所在档的标称值(如0.5us/div),若是反时针方向旋到底其粗调扫描速度可最大变化2.5倍.(例:2.5×0.5us/div=1.25us/div)
20:水平位移及扫描扩展开关------(POSITION PULL ×10MAG).null 此调节机构旋钮和推拉开关的作用融为一体,推拉开关处于按下位置时为常态.转动此旋钮,可使屏幕上显示的波形沿水平方向左右移动.
当开关拉出时(拉×10倍),荧光屏上的波形在水平方向扩展10倍,此时的扫描速度增大10倍,即扫描时间是指示值的1/10.
21:触发源选择开关------(SOURCE).
开关置于INT(内)时,触发信号取自垂直通道(CH1或CH2).
置于(LINE)电源时,触发信号取自50Hz交流电源.
置于EXT(外)时,触发信号直接由外触发同轴插座端输入.后两种触发情况,都要求它们分别与被显示信号在频率上应有整数倍的关系(同步).
22:内触发源选择开关------(INT TRIG).null 开关置于CH1时,触发信号取自第一通道,此时示波器屏幕上显示出稳定的CH1通道输入信号波形.
开关置于CH2时,触发信号取自第二通道,此时示波器屏幕上显示出稳定的CH2通道输入信号波形.
开关置于VERT MODE(交替触发)时,触发信号交替的取自CH1和CH2通道.此时荧光屏上同时显示稳定的两个通道信号波形.
23:外触发输入同轴插座-----(TRIG IN)
24:触发极性选择兼触发电平调节开关------(LEVEL PULL ( - ) SLOPE).
25: 触发方式选择开关------(MODE).null此开关置于AUTO(自动)时,扫描处于连续工作状态.有信号时在触发电平调节和扫描开关的控制下,荧光屏上显示稳定的波形.若无信号,荧光屏上便显示时间基线.
开关置于NORM(常态)时.扫描处于触发状态.有信号时,波形的稳定显示靠调节触发电平旋钮和扫描速度开关来保证;若无信号时,荧光屏上不显示时间基线(此时扫描电路处于等待状态).此方式对被测频率低于25Hz的信号,观测更为有效.
开关置于TV-V或TV-H时.可用于观察复杂的电视信号波形和图像信号.null26:用于亮度调节的外接同轴插座------(EXT BLANKING INPUT).
27:校准信号接头------(CAL 0.5V或0.3)
从接头输出频率为1KHz,峰---峰值为0.5或0.3V垢方波信号,用于不波器的校正.
28:示波器必须有良好的接地.
三:示波器使用注意事项:
对于初次使用者来说,除了要了解示波器面板上的各旋钮,按键,连接器的功能外,还需仔细阅读示波器的说明
,以便在较短的时间内掌握其使用方法。
使用前,要详细检查旋钮,开关,电源线有 null 无问题,清除仪器上的灰尘,杂物,拧紧松动了的开关和旋钮。电源线,传输线如有断裂,损坏,应及时修理和更换。
使用时“辉度”旋钮不宜开得过亮,不能使光点长期停留在荧光屏一处,因为高速的电子束轰击荧光屏时,只有少部分能量转化为光能,大部分则变成热能。所以不应该使亮点长时间停留在一点上,以免烧坏荧光粉而形成斑点。若暂不使用,可以将“辉度”调暗一些。
在送入被测信号电压时,输入电压幅度不能超过示波器允许的最大输入电压。应注意,一般示波器给定的允许最大输入电压值是峰峰值,而不是有效值。
null 合理使用探头。由于示波器的输入阻抗就是被测电路的负载,因此当示波器接入被测电路时,就会对电路带来一定的影响,尤其是测量高速脉冲电路时,影响更甚。合理使用探头可减小示波器输入阻抗对被 测电路的影响。
探头有:低电容探头、10:1探头等。
示波器应避免冲击和震动,示波管的屏蔽罩一般采用坡莫合金制成,以免影响屏蔽性能。对探头等附件,也不可摔打,以防将内部器件摔坏或改变其性能。
注意安全。示波器的电源线应选用三芯插头线,示波器的机外壳应良好接地,以免机壳带电,引发事故。null四:示波器的基本使用方法
1,直流电压的测量;
实际操作。
2,交流电压的测量;
实际操作。
3,时间的测量;
利用“扫描速度”开关的指示值(t/div)乘以被测点间的距离D,求出时间间隔为:
T=T/DIV×D
如:若扫描速度为:2ms/div,所占格数为4格,则时间间隔为:
T=2ms乘以4=8msnull4:频率的测量:
利用时间测量法确定频率:
首先按照测量时间间隔的方法,测量出信号的周期,而后由周期推算出信号的频率。频率与周期成倒数关系:
f = 1 / T
f为频率,T为时间。
如:扫描速度开关指示值为1us/div ,荧光屏上一个周期波形的水平偏转距离为8个格,该信号的周期为:T=1us ×8格 =8(us)
f = 1/ 8×10-6 =125×103(Hz)
即:125KHznull 测试的方法还有很多,示波器的用途也很广,我们在这里只讨论常用的几种,也是公司在生产中一定用到的,其它方法自已在实际操作中具体去体会。