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模擬示波器的使用方法模擬型示波器顯示波形及波形穩(wěn)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(wěn)定的原理顯示波形原理：當(dāng)被測信號(hào)接適應(yīng)癥示波器Y軸即示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板，例如正弦電壓，若X軸不加交變信號(hào)，從電子*射出的電子束在垂直方向隨時(shí)間作正弦式上下往返運(yùn)動(dòng)，一般由于頻率較高，看到的實(shí)際就是一條直線。同理若只在X軸加有交變信號(hào)，看到的就只是一條水平亮線。只要是示波器，機(jī)內(nèi)都有一個(gè)鋸齒波信號(hào)電壓發(fā)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(yùn)動(dòng)，然后隨信號(hào)的變化馬上回到左邊，開始另一次從左至右的勻速運(yùn)動(dòng)，所以稱為掃描運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)的稱為掃描信號(hào)，這相當(dāng)于在示波器置X為時(shí)間軸，在它的作用下，Y軸原來直線的正弦信號(hào)被展開，若每掃描一周期，Y軸信號(hào)也剛好變化一個(gè)周期，不管頻率多高，因?yàn)槊看螔呙瓒甲呦嗤穆窂剑聊簧暇褪且粋€(gè)完整的被測信號(hào)波形。同理可知當(dāng)T掃=nTy或fy=nf掃(n=1,2,3……)熒屏將顯示n個(gè)完整的Y軸信號(hào)波形，若fy≠nf掃或fy下面將具體講述示波器種類、型號(hào)很多，功能也不同。數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)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(jié)不針對(duì)某一型號(hào)的示波器，只是從概念上介紹示波器在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)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(hào)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(biāo)有0%，10%，90%，100%等標(biāo)志，水平方向標(biāo)有10%，90%標(biāo)志，供測直流電平、交流信號(hào)幅度、延遲時(shí)間等參數(shù)使用。根據(jù)被測信號(hào)在屏幕上占的格數(shù)乘以適當(dāng)?shù)谋壤?shù)(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(tǒng)1.電源(Power)示波器主電源開關(guān)。當(dāng)此開關(guān)按下時(shí)，電源指示燈亮，表示電源接通。2.輝度(Intensity)旋轉(zhuǎn)此旋鈕能改變光點(diǎn)和掃描線的亮度。觀察低頻信號(hào)時(shí)可小些，高頻信號(hào)時(shí)大些。一般不應(yīng)太亮，以保護(hù)熒光屏。3.聚焦(Focus)聚焦旋鈕調(diào)節(jié)電子束截面大小，將掃描線聚焦成最清楚狀態(tài)。4.標(biāo)尺亮度(Illuminance)此旋鈕調(diào)節(jié)熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內(nèi)光線下，照明燈暗一些好。室內(nèi)光線不足的環(huán)境中，可適當(dāng)調(diào)亮照明燈。
2.3垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)和水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)1.垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇(VOLTS/DIV)和微調(diào)在單位輸入信號(hào)作用下，光點(diǎn)在屏幕上偏移的距離稱為偏移靈敏度，這一定義對(duì)X軸和Y軸都適用。靈敏度的倒數(shù)稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)。垂直靈敏度的單位是為cm/V,cm/mV或者DIV/mV,DIV/V,垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)的單位是V/cm,mV/cm或者V/DIV,mV/DIV。實(shí)際上因習(xí)慣用法和測量電壓讀數(shù)的方便，有時(shí)也把偏轉(zhuǎn)因數(shù)當(dāng)靈敏度。蹤示波器中每個(gè)通道各有一個(gè)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇波段開關(guān)。一般按1,2,5方式從5mV/DIV到5V/DIV分為10檔。波段開關(guān)指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如波段開關(guān)置于1V/DIV檔時(shí)，假如屏幕上信號(hào)光點(diǎn)移動(dòng)一格，則代表輸入信號(hào)電壓變化1V。
每個(gè)波段開關(guān)上往往還有一個(gè)小旋鈕，微調(diào)每檔垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。將它沿順時(shí)針方向旋到底，處于“校準(zhǔn)”位置，此時(shí)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)值與波段開關(guān)所指示的值一致。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)此旋鈕，能夠微調(diào)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)微調(diào)后，會(huì)造成與波段開關(guān)的指示值不一致，這點(diǎn)應(yīng)引起注重。許多示波器具有垂直擴(kuò)展功能，當(dāng)微調(diào)旋鈕被拉出時(shí)，垂直靈敏度擴(kuò)大若干倍(偏轉(zhuǎn)因數(shù)縮小若干倍)。例如，假如波段開關(guān)指示的偏轉(zhuǎn)因數(shù)是1V/DIV,采用×5擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)時(shí)，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)是0.2V/DIV。在做數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，在屏幕上被測信號(hào)的垂直移動(dòng)距離與 5V信號(hào)的垂直移動(dòng)距離之比常被用于判定被測信號(hào)的電壓值。2.時(shí)基選擇(TIME/DIV)和微調(diào)時(shí)基選擇和微調(diào)的使用方法與垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇和微調(diào)類似。時(shí)基選擇也通過一個(gè)波段開關(guān)實(shí)現(xiàn)，按1、2、5方式把時(shí)基分為若干檔。波段開關(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(diào)”旋鈕用于時(shí)基校準(zhǔn)和微調(diào)。沿順時(shí)針方向旋到底處于校準(zhǔn)位置時(shí)，屏幕上顯示的時(shí)基值與波段開關(guān)所示的標(biāo)稱值一致。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕，則對(duì)時(shí)基微調(diào)。旋鈕拔出后處于掃描擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。通常為×10擴(kuò)展，即水平靈敏度擴(kuò)大10倍，時(shí)基縮小到1/10。例如在2μS/DIV檔，掃描擴(kuò)展?fàn)顟B(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(yàn)臺(tái)上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的時(shí)鐘信號(hào)，由石英晶體振蕩器和分頻器產(chǎn)生，準(zhǔn)確度很高，可用來校準(zhǔn)示波器的時(shí)基。示波器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源CAL,專門用于校準(zhǔn)示波器的時(shí)基和垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。例如COS5041型示波器標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源提供一個(gè)VP-P=2V,f=1kHz的方波信號(hào)。示波器前面板上的位移(Position)旋鈕調(diào)節(jié)信號(hào)波形在熒光屏上的位置。旋轉(zhuǎn)水平位移旋鈕(標(biāo)有水平雙向箭頭)左右移動(dòng)信號(hào)波形，旋轉(zhuǎn)垂直位移旋鈕(標(biāo)有垂直雙向箭頭)上下移動(dòng)信號(hào)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(hào)。選擇通道2時(shí)，示波器僅顯示通道2的信號(hào)。選擇雙通道時(shí)，示波器同時(shí)顯示通道1信號(hào)和通道2信號(hào)。測試信號(hào)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(jù)輸入通道的選擇，將示波器探頭插到相應(yīng)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關(guān)。此開關(guān)撥到“×1”位置時(shí)，被測信號(hào)無衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值是信號(hào)的實(shí)際電壓值。此開關(guān)撥到“×10"位置時(shí)，被測信號(hào)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(hào)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(dāng)選擇“地”時(shí)，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(hào)直流絕對(duì)值和觀測極低頻信號(hào)。交流耦合用于觀測交流和含有直流成分的交流信號(hào)。在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中，一般選擇“直流”方式，以便觀測信號(hào)的絕對(duì)電壓值。2.5觸發(fā)第一節(jié)指出，被測信號(hào)從Y軸輸入后，一部分送到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上，驅(qū)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(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，觸發(fā)掃描發(fā)生器，產(chǎn)生重復(fù)的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉(zhuǎn)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(hào)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(wěn)定的、清楚的信號(hào)波形，把握基本的觸發(fā)功能及操作方法是十分重要的。
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