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基礎(chǔ)入手詳解示波器的原理

作者: 時(shí)間:2013-12-26 來源:摘自《電子先鋒》 收藏

  被測(cè)信號(hào)①接到“Y"輸入端,經(jīng)Y軸衰減器適當(dāng)衰減后送至Y1放大器(前置放大),推挽輸出信號(hào)②和③。經(jīng)延遲級(jí)延遲Г1時(shí)間,到Y(jié)2放大器。放大后產(chǎn)生足夠大的信號(hào)④和⑤,加到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上。為了在屏幕上顯示出完整的穩(wěn)定波形,將Y軸的被測(cè)信號(hào)③引入X軸系統(tǒng)的觸發(fā)電路,在引入信號(hào)的正(或者負(fù))極性的某一電平值產(chǎn)生觸發(fā)脈沖⑥,啟動(dòng)鋸齒波掃描電路(時(shí)基),產(chǎn)生掃描電壓⑦。由于從觸發(fā)到啟動(dòng)掃描有一時(shí)間延遲Г2,為保證Y軸信號(hào)到達(dá)之前X軸開始掃描,Y軸的延遲時(shí)間Г1應(yīng)稍大于X軸的延遲時(shí)間Г2。掃描電壓⑦經(jīng)X軸放大器放大,產(chǎn)生推挽輸出⑨和⑩,加到示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上。z軸系統(tǒng)用于放大掃描電壓正程,并且變成正向矩形波,送到示波管柵極。這使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度,而在掃描回程進(jìn)行抹跡。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/203249.htm

  以上是的基本工作原理。雙蹤顯示則是利用電子開關(guān)將Y軸輸入的兩個(gè)不同的被測(cè)信號(hào)分別顯示在上。由于人眼的視覺暫留作用,當(dāng)轉(zhuǎn)換頻率高到一定程度后,看到的是兩個(gè)穩(wěn)定的、清晰的信號(hào)波形。

  中往往有一個(gè)精確穩(wěn)定的方波信號(hào),供校驗(yàn)用。

  2 示波器使用

  本節(jié)介紹示波器的使用方法。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。

  

  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(cè)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(cè)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。

  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晰狀態(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。

  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(cè)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),如果屏幕上信號(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)引起注意。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,如果波段開關(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(cè)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斷被測(cè)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。

  輸入通道和輸入選擇

  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(cè)試信號(hào)時(shí),首先要將示波器的地與被測(cè)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(cè)電路的地連接在一起,示波器探頭接觸被測(cè)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(cè)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(cè)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。



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