示波器使用中的常見問題
有一種被稱為“長余輝”的示波器,利用一種特殊的熒光粉——這種熒光粉,在電子束轟擊并停止轟擊后,會繼續(xù)發(fā)出較長時間的余輝,余輝時間的長短,也是示波器的一個指標——可以使模擬示波器穩(wěn)定顯示更加低頻的被測信號。
10.將一個信號源的正弦波輸出直接接到示波器的通道1,卻看到一條直線。這是為什么?
這是教師在指導實驗時,最常遇到的問題,只要同學們認真分析,就不難解決。可能造成這種現(xiàn)象的主要原因有:
?信號源本身就是損壞的;
?信號源沒有使用正確;
?信號源存在過量的衰減,輸出值太?。?BR>?信號源的輸出線斷了;
?示波器是損壞的;
?示波器的通道選擇錯誤(常見);
?示波器的輸入耦合開關錯誤地置于GND上(常見);
?示波器掃速太快(常見);
?示波器通道1的電纜線斷了;
?其它可能的錯誤。
很顯然,同學們遇到這樣的問題,立即叫老師,是錯誤地認為,不是信號源壞了,就是示波器壞了,而儀器損壞自己是無能為力的,只好叫老師。實際上,以我們的經驗,多數(shù)情況下,發(fā)生這種現(xiàn)象的原因是儀器損壞之外的。
正確的處理方法是:將信號源和示波器斷開,用示波器的校準信號單獨測試示波器,以保證示波器工作良好,然后用替換的方法,按照上述可能的故障,逐步查找,很快就可以找到故障所在。
11.孫同學發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象:他將信號源輸出電纜線的紅線和示波器電纜線的紅線連接在一起,卻忘記將這兩根電纜線的地線(黑線)接在一起??墒?,他卻在示波器上看到了清晰的信號源輸出。這是為什么?
出于安全和抗干擾的要求,許多儀器設備都將機殼、信號地和電源引線中的大地相連(儀器的大地來源于建筑物就近的接地點,并且通過墻內的交流電源線,出現(xiàn)在電源插板上)。因此,當信號源和示波器共用一個電源插板,它們的信號地實際上已經連接在一起了。這就造成了張同學發(fā)現(xiàn)的奇怪現(xiàn)象:信號的單線傳輸。
12.許同學明白了問題11后,心想,既然信號源的地線和示波器的地線已經在電源插板上連接在一起,以后只需要連接信號線就可以了,地線可以不接了。這樣做,對嗎?
這樣做不對。不管外部連接與否,正確的使用規(guī)定的接地線是必須的。
13.錢同學希望將輸入信號反相后接入,于是他將信號源的黑線和示波器的紅線連接,信號源紅線與示波器黑線連接,這樣做,可以嗎,有危險嗎?
由于問題11已經解釋的原因,信號源和示波器的地線實際上已經連接在一起。當將信號源的紅線和示波器的黑線連接在一起,實際上就等于將信號源的紅線和自己的地線連接在一起,肯定會造成信號源的輸出短路。輕則燒毀保險,重則引發(fā)更大的故障或者危險。
14.何同學也發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象:他用手接觸示波器探頭中的紅線,發(fā)現(xiàn)示波器上顯示出高達幾十伏的,頻率大約是50Hz的,很難看的信號。難道自己是一個信號源嗎?或者自己的身體可以發(fā)電嗎?
人體類似于一個大天線,在目前的環(huán)境中,接收50Hz交流電引起電磁場變化產生的干擾信號,是一種客觀存在。這種干擾信號的特點是:電壓幅度較大,高達幾十伏,但是輸出電阻也很大。因此,這種高電壓干擾,既不能電擊別人,也不能提供功率輸出——點亮燈泡,或者電爐子。但是,這種信號在遇到高輸入阻抗的儀器時,卻能夠將電壓體現(xiàn)在儀器的輸入端。示波器的輸入電阻為1MΩ,接收并顯示這個電壓是正常的。
多數(shù)電路設計中,信號都具有較小的輸出電阻,這些信號即便幅度很小,當它們與人體接觸時,就類似于一個小幅度、低輸出電阻的信號與一個大幅度、高輸出電阻的信號的連接,實際的輸出值幾乎不會受到人體的干擾。這就是很多電路中,用手指接觸電路的裸露部分,幾乎不會影響電路工作的原因。而一旦電路設計中,出現(xiàn)某個裸露部分,具有較高的輸出電阻,并且被人體接觸,則電路有可能出現(xiàn)故障。這就是為什么有些儀器的內部電路,不允許隨意觸摸的原因。
這種特性,也被應用于一些檢測領域:比如有一種觸摸臺燈,臺燈表面有一個金屬片,連接一個高輸入電阻的檢測部分——通常用高阻的場效應管實現(xiàn),當人體感應的干擾信號通過手指接觸到金屬片,則放大電路就接受到一個比較大的電壓信號,利用這個電壓信號作為人體接觸臺燈的標識,來點亮或者關閉臺燈。
15.在雙蹤顯示中,如何選擇使用ALT(交替)或者CHOP(斷續(xù))?
在被測信號頻率較低時,不宜使用ALT。
在被測信號頻率較高時,不宜使用CHOP。
在大多數(shù)情況下,ALT和CHOP沒有明顯區(qū)別,可以隨意使用。
16.胡同學將探頭校準信號引入通道1,卻顯示兩個光點在屏幕上移動,是怎么回事?
是掃速不合適引起的。將掃速開關由原先的0.2s/DIV改為0.5ms/DIV,顯示正常。
17.示波器出現(xiàn)圖1.1.25A所示的波形,是怎么回事?
圖1.1.25奇怪的顯示波形1及其波形原貌
在雙蹤顯示中,出現(xiàn)這種奇怪波形,一般是由于兩個波形的顯示位置不合適而引起的。實際的波形如圖1.1.25B所示,由虛線、黑實線、白實線組成,其中黑實線在熒光屏之外,肯定無法顯示,而虛線由于波形的沿很陡,實際掃描時間非常短暫,導致只有仔細觀察,才有可能看到虛弱的線,一般都會被忽視。
改變兩個通道的0電平位置——通過Y軸POSITION旋鈕,或者改變其Y軸增益——通過Y軸增益開關,就可以消除這種奇怪的波形,而清楚地顯示兩個波形及其關系。
1.示波器可以用于觀察或者測量非周期性信號嗎?
根據(jù)示波器工作原理,示波器無法將非周期性信號穩(wěn)定顯示,因此,似乎示波器面對非周期性信號,也就無能為力了。但是,觀察者也可以利用示波器的不穩(wěn)定顯示,獲得足夠的信息,比如檢測電源質量、觀察噪聲特征等。
因此,示波器也廣泛應用于觀察或者測量一些非周期性信號。
2.怎樣用示波器檢測直流電源?
示波器可以粗略檢測出直流電源是否滿足要求:電壓是否準確、紋波是否合適。
1)直流電源的電壓
判斷直流穩(wěn)壓電源提供的輸出電壓,是否滿足設計的數(shù)值要求,通常有兩種方法:萬用表測量和示波器測量。萬用表使用方便,讀數(shù)準確。但是,它無法判斷電源是否含有較大的紋波。示波器讀數(shù)不甚準確,使用也相對較為麻煩,但是,它的可視性彌補了這些缺陷,也被廣泛采用。更加合理的方法是兩者的結合:首先用示波器做粗率觀察,然后用萬用表做精確測量。
直接并僅用示波器檢測直流電源的輸出電壓,通常應用于對電源電壓的準確性要求不高的場合。從示波器屏幕上刻度可以看出,觀察者一般可以分辯出刻度中的1/2個小格,而在示波器的縱軸上,有40個小格,因此,誤差小于1/80的測量要求,示波器是難以實現(xiàn)的。加上示波器本身的誤差,示波器測量就顯得更為粗略。因此,示波器一般用于估測。
測量方法是,將示波器SWEEP MODE 選擇為自動觸發(fā),輸入耦合開關置于DC,然后根據(jù)0電平線讀數(shù)。
2)直流電源的紋波
將示波器的輸入耦合開關置于AC,并適當增大Y軸增益,就可以看到直流電源上的紋波。盡管示波器難以將這樣的非周期性信號穩(wěn)定顯示,但是觀察者一般都可以從重疊波形中粗略讀出紋波幅度,并用這個幅度來衡量直流電源的紋波大小。
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