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1、第4章 波形测试与仪器 4.7.1 示波器的选用 1. 根据被测信号特性选择合适的示波器 定性观察频率不高的一般的周期性信号，可选用普通示波器（ BW=560MHz）或简易示波器（BW=100kHz500kHz）。 观察非周期性信号、宽度很小的脉冲信号，应选用具有触发扫 描或单次扫描的宽带示波器（BW60MHz）。 观察快速变化的非周期性信号，应选用高速示波器。 观察频率很高的周期性信号，应选用取样示波器。 观察低频缓慢变化的信号，可选用低频示波器或长余辉慢扫描 示波器。 需要对两个信号进行比较时，应选用双踪示波器。 需要对两个以上信号比较时，则选用多踪示波器或多束示波器。 若要将波形存储起来
2、，应选用存储示波器。 4.7 示波器的选择使用 1 第4章 波形测试与仪器 2. 根据示波器性能选择合适的示波器 （1）频带宽度和上升时间 一般要求频带宽度BW3fmax(fmax为被测信号最高频率)；示波器上升时 间trtr2/3，否则，按式（4-2）加以修正。 （2）垂直偏转灵敏度 若要观测微弱信号，应选择较高偏转灵敏度的 示波器，即V/div值较小，反之，应选择较大V/div值的示波器。 （3）输入阻抗 尽量选用高输入阻抗的示波器。 （4）扫描速度 被测信号频率越高，所需示波器扫描速度越快，反之 ，扫描速度越慢。 3. 使用注意事项 选择合适的电源，并注意机壳接地，用前预热。 经探极衰减
3、后的输入信号不能超过示波器输入电压的允许范围，并 注意防止触电。 根据需要，选择合适的输入耦合方式。 2 第4章 波形测试与仪器 辉度要适中，不宜过亮，亮点不能长时间停留在同一点上。尽量避免 在阳光直射或明亮环境下使用示波器。 聚焦要合适，不宜太散或过细。 测量前要注意调节“轴线校正”，使荧光屏刻度轴线与显示波形的轴线 平行。 尽量在荧光屏有效尺寸内测量。 探极要专用，用前要校正。注意正确使用探极衰减器。 连接示波器与被测电路时，如果被测信号为几百kHz以下的连续信号 ，可用一般导线连接；若信号幅度较小，可以使用屏蔽线连接；测量脉冲 信号或高频信号时，必须用高频同轴电缆连接。 波形不稳定时，通
4、常按“触发源”、“触发耦合方式”、“触发方式”、“ 扫描速度”、“触发电平”的顺序进行调节。如果仍不稳定，可反复调节上述 旋钮或试验调节“偏转因数”旋钮等。 直接测量电压（或时间量）时，偏转因数(V/div) “细调”或时基因数 (t/div) “细调”旋钮务必置于“校准”位置，否则，将产生大的测量误差。 11 3 第4章 波形测试与仪器 4.7.2 示波器的正确使用 HH4330A COS5040B Y-TEKTRONIX2261型双踪示波器是20MHz带宽的精密便携式通用示 波器，它选用高清晰示波管，具有图形显示明亮、清晰、操作方便、构造新 颖等特点。 1. 主要技术性能 （1）Y轴信道
5、1）偏转灵敏度 3； 5mV/div5V/div，按1-2-5顺序分9挡，误差为5；扩展5时误差为 10。 5； 2）频带宽度 040MHz 10Hz40MHz DC耦合为020MHz，AC耦合为10Hz20MHz。 3）输入阻抗 直接输入时：（12）M30pF5pF；经10：1探极输入时：（105 ）M16.2pF2pF。 4 第4章 波形测试与仪器 4）最大输入电压 400VPK 5）工作方式 CH1、CH2、ALT（交替）、CHOP（断续）、ADD（叠加）。 6）Y通道延迟时间 在100ns以上。 （2）X轴信道 1）时基因数 20nsdiv 0.1sdiv0.2sdiv，按1-2-5顺
6、序分20挡，误差为5；扩展5时， 误差为8，最小时基因数为20ns/div。 2）工作方式 直线扫描方式：AUTO（自动）、NORM（触发）、SGL（单次），X- Y方式。 3）触发方式 CH1，CH2，LINE（电源），EXT（外）。 4）耦合方式 AC，DC，TV（电视场同步信号），NORM。 5 第4章 波形测试与仪器 5）外触发最大输入电压 400VPK（DC+AC peak，直流与交流峰值之和）。 （3）主机 1）显示尺寸 8Div10Div(1Div=1cm) 2）后加速阳极电压 2kV 3）显示颜色 绿色 4）Z调制（亮度调制） 频率范围：DC1MHz；最大输入电压：50VPK；
7、输入电阻：10k。 5）X-Y方式频率范围 01MHz。 6）校准信号 方波，（0.52）Vp-p，（12）kHz。 6 第4章 波形测试与仪器 11）EXT INPUT（外触发源输入） 外触发信号源输入端，见图4.20中 。 除前面板上的上述开关旋钮之外，示波器后面板上还有下列属于主机 部分的开关与插座： 1）Z-INPUT（Z轴输入） 亮度调制信号输入端。亮度调制又称为调辉，即亮度调制信号（高频 ）经Z通道加到示波管控制栅极或阴极上，使被测信号（低频）波形的亮 暗变化情况受亮度调制信号的控制，波形由虚线段构成。5VP-P的信号一般 就能产生明显的亮度调制，要求该信号应与被测信号保持同步，否
8、则，构 成波形的线条将产生移动。根据这一现象，可以测量周期、频率、时间等 参数。 29 7 第4章 波形测试与仪器 3. 示波器的正确使用 使用新仪器之前，除了要仔细阅读技术说明书之外，还要认真分析总 结面板上有关符号及标注的意义。这对于操作者来说是很重要的，因为从 中可以了解到各开关旋钮的作用及其使用方法，甚至包括仪器的基本组成 ，例如，根据2261型示波器面板上开关旋钮的区域划分可初步判断出该仪 器由三部分组成，即“VERTICAL”、“HORIZONTAL”及左边的主机部分 ；再例如，“INVERT”按钮及其标识处被涂黑，则说明该倒相开关仅对 CH2起作用；由“偏转因数”及“微调”旋钮上
9、方的标识也可从中体会出对应 旋钮的作用。 示波器的使用比较复杂，初次使用者更应按上述要求去做，当然 ，示波器的使用也遵循一定的规律方法，例如： 测量前，将有关开关旋钮置于相应位置（注意选择自动扫描） ，调整辉度和聚焦旋钮使图形清晰、明亮。若有必要还应检查探极是否补 偿合适，否则，要调整探极补偿电容。 根据需要选择合适的输入耦合方式和Y通道工作方式 8 第4章 波形测试与仪器 调整垂直移位和水平移位旋钮使图形处于荧光屏中间位置。 初步调整偏转因数旋钮和时基因数旋钮使波形或亮带的幅度合 适。 调整触发电平旋钮直到触发指示灯亮，此时，一般可以得到稳 定的波形。如果仍然不稳定，选择与被测信号相对应的触
10、发源；或调小偏 转因数（VOLTS/DIV）或改变探极的衰减比为1：1。如果选择外触发， 若调整触发电平后仍不稳定，可以试着变换触发耦合方式。经过上述调整 后，一般能够得到稳定的波形。 首先根据需要继续调整偏转因数或时基因数旋钮，得到幅度合 适、宽度合适的波形。然后根据测量要求反复不断地继续调整有关的开关 旋钮，直到得到符合要求的波形为止。最后按照要求对有关量进行测量。 要正确灵活地使用好示波器，除了按要求进行不断调整之外，更重要 的是要注意观察现象、分析问题、解决问题，并不断总结经验教训。 9 第4章 波形测试与仪器 4.8 示波器的应用 示波器是时域测量仪器，可以用来显示信号波形，测量电压
11、、频率、相位 、时间、调制系数等参数。 4.8.1 测量电压 示波器可以测量直流电压、交流电压及交流电压瞬时值。其方法包括 直接测量法和比较测量法。 1. 测量交流电压 （1）直接测量法 顺时针旋到底，推进区 直接测量法又称为灵敏度变换法。测量时，将偏转因数“微调”置于“校 准（CAL）”位置后，选用合适的输入耦合方式，调节有关旋钮，使波形 幅度合适、宽度适宜，设示波器偏转灵敏度、波形峰-峰点间距离分别为S （单位为“V/div”）、Hp-p（单位为“cm”或“div”），则有 Up-p=SHp-p U=Up-p/2KP (4-3) 10 第4章 波形测试与仪器 例4-1 示波器测量正弦波电压
12、，已知波形垂直幅度（即峰-峰 点距离）为8div，偏转因数为1V/div，探极衰减比为10：1，试求正弦波电 压是多少？如果正弦波改为三角波，三角波电压又是多少？ 解：由题意得，S=1V/div，Hp-p=8div，探极衰减比K=10：1，所 以Up-p=8div1V/div=8V 输入正弦波时： 探极输出电压：U=Up-p/2Kp= 2.82V 正弦波电压：U=102.82V=28.2V 输入三角波时： 探极输出电压：U=Up-p/2Kp= 2.30V 三角波电压：U=102.30V=23.0V 答：正弦波、三角波电压分别为28.2V、23.0V。 11 第4章 波形测试与仪器 （2）比较测
13、量法（属于间接测量法） 比较法测量电压时，首先调出合适的被测信号波形，记录下波形峰-峰 点距离Hp-p，Hp-p的单位为“cm”或“div”，然后保持偏转因数及其微调旋钮 不变，加入大小（设峰-峰值为，单位为“V”）已知的标准信号，记录下标 准信号波形的峰-峰点距离Hp-p，则有： 计算出Up-p后，利用式（4-3）计算出被测电压大小。 2.测量直流电压 直流电压与交流电压的测量方法相似，区别是：选用GND耦合方 式确定出时基线（自动扫描或连续扫描）在垂直方向上的位置后，选用 DC耦合方式将直流电压加到示波器上，确定出时基线产生垂直跳变的距 离H，直流电压的大小等于H与S的乘积，注意将偏转因数
14、微调旋钮置于校 准位置。 12 第4章 波形测试与仪器 根据时基线跳变的方向还可以确定出直流电压的极性，如果被测电压 未被倒相，则向上跳变时为正，反之，为负。 3. 测量含有直流成分的交流信号的大小 图4.21为含有直流成分的正弦交流电压波形，在测量时，既要测 出直流成分的大小，又要测出交流电压的大小（振幅值）。测量步骤如下 ： 1）测量交流电压振幅值 按照交流电压的上述测量方 法进行测量，振幅值Um=Up-p/2。 u(t) A B 0t 图4.21含有直流成分的正弦交流信号波形 13 第4章 波形测试与仪器 2）测量直流成分的大小 首先选用AC耦合方式，调整有关旋钮得到正 弦电压的稳定波形
15、，选正弦波形的正峰点（或负峰点）作为零电平的假定 位置；然后保持偏转因数S及其微调旋钮不变，选用DC耦合方式得到发生 跳变的波形，由此确定出正峰点（或负峰点）的跳变距离（设为H），直 流成分的大小等于H与S的乘积。 上述方法测量电压时，示波器工作于扫描方式。如果被测电压波 形种类已知，也可在X-Y方式下测量电压大小，它的测量方法和步骤与上 述方法相似，仅是现象上稍有区别，即交流电压加在X（或Y）端时，显 示的是水平（或垂直）线段，线段长度等于Hp-p；被测电压为直流电压时 ，显示的是亮点的跳变，跳变距离等于H。 用测量电压的方法测出已知电阻上的电压，按欧姆定律I=U/R公式可 换算出被测电流值。 14 第4章 波形测试与仪器 4.8.2 测量时间 示波器测量时间的方法有多种，如直接测量法、比较测量法、时标法 等，在此仅讨论直接测量法、时标法。 1. 直接测量法 直接测量法又称为标尺法，测量时，将扫速微调旋钮置于“校准”位置 ，选用合适的输入耦合方式，调节有关旋钮，使显示波形的幅度、宽
