示波器 相關

2021-07-04 08:32:17 字數 3568 閱讀 9424

摘要:示波器是電子技術基礎實驗中和電子裝置的檢修中最常用的儀器之一,而在使用示波器之時,被測訊號測試波形的不穩定常常會造成無法讀取波形資料或測量不精確。經過在教學中和示波器的使用中不斷地摸索和總結,要穩定示波器的測試波形,應注意易困惑使用者的幾個問題,如觸發及觸發源的選擇,電源觸發的方法,觸發電平自動鎖定,輸入耦合開關使用,常態觸發(nor)和自動觸發(auto)轉換,探頭合理使用等。只要合理的使用和調節,選擇正確的檔位和測量方法就可以使得示波器的測試波形穩定,以達到精確測量。

正文:一、觸發及觸發源的選擇。

在使用示波器時,乙個最基本的問題就是如何使得被顯示的波形穩定下來。這就涉及到觸發操作,觸發操作是示波器使用中較難掌握的操作技能。因為它涉及到示波器的觸發原理。

示波器中是通過掃瞄來顯示被測訊號的,每次掃瞄都顯示被測訊號的一部分。要使得被顯示的波形是穩定不變的,就必須做到每次所顯示的波形是完全一樣的,即重疊的。對於週期訊號來說,只要每次掃瞄所顯示的波形起始相位是相同的,那麼每次所顯示的波形就是相同的,從而所顯示的波形就是穩定的。為了做到這一點,示波器中除了將被測訊號送到示波管去以外,還從中分出一路,用電壓比較器來形成觸發脈衝,用觸發脈衝去控制水平方向的掃瞄,以保證水平方向的每次掃瞄起始點都正好對準被測訊號的相同相位點。故而,當由於操作不當而無法形成觸發脈衝時,所顯示的波形就不可能被穩定下來。

例如,圖所示正弦波是從被測訊號在送往示波管的途中所分出來的一部分,則所形成的觸發脈衝及水平方向的掃瞄鋸齒波均如圖1所示:

圖觸發脈衝是這樣形成的:將被測訊號取出一部分送到乙個電壓比較器,而電壓比較器的另一端則是其電壓被觸發電平旋鈕(trigger level)所調節的直流電壓。當被測訊號的瞬時電壓高於觸發電平時電壓比較器就輸出高電平,而被測訊號的瞬時電壓低於觸發電平時電壓比較器就輸出低電平。故電壓比較器輸出矩形波形式的觸發脈衝。

掃瞄鋸齒波是這樣形成的:當觸發脈衝的前沿到來時,鋸齒波的正程開始,但是正程的長短則由掃瞄開關(time/div)來決定,掃瞄的逆程時間是固定的。若逆程時期結束後尚未有觸發脈衝的前沿到來,則掃瞄鋸齒波維持低電平,一直要到某個觸發脈衝的前沿到來則第二個掃瞄鋸波的正程期才開始。

當觸發模式開關(trigger mode)置於norm位置時,示波器就按以上的方式來進行掃瞄。顯然,如果沒有被測訊號,或有被測訊號但無法形成觸發脈衝時,就沒有掃瞄鋸齒波,這時螢幕上就沒有掃瞄線。當觸發模式開關置於auto位置時,示波器將自動形成掃瞄,故無論有無被測訊號,掃瞄線總是會出現。但是,當有被測訊號時,示波器就立刻轉換到上面所說的工作方式上來。

有沒有觸發脈衝的形成是示波器能否穩定波形的關鍵。那麼,如果觸發電平自動鎖定開關(auto level)沒有按下,在下面幾種情況下將不會形成觸發脈衝,因而就不可能穩定所顯示波形:

第一,觸發電平旋鈕(trigger level)調節不當。當觸發電平調節得高於被測訊號的正峰值或低於被測訊號的負峰值時,從上面的圖中可以看到,此時就不可能形成觸發脈衝。

第二,觸發源開關(trigger source)設定錯誤。例如被測訊號從ch1饋入,而觸發源開關置於ch2或ext等,此時被測訊號就不可能送到用於形成觸發脈衝的電壓比較器上,從而就不可能形成觸發脈衝。

第三,y軸偏轉因數開關(volts/div)設定不當。如果原來所顯示的波形是穩定的,又將y軸偏轉因數開關向左旋動了,此時,由於將被測訊號的幅度衰減得更小了,就可能使得觸發電平高於被測訊號的正峰值或低於被測訊號的負峰值,也就不能形成觸發脈衝。

第四,觸發耦合開關(trigger cplg)設定不當。該鍵被按下時,被測訊號將被經過用於從被測的電視訊號中取出同步訊號的同步分離電路,如果被測訊號不是電視訊號,遇不可能通過該同步分離電路,、故也不可能形成觸發脈衝。

二、觸發電平自動鎖定(auto level)

不是所有的示波器都有這個功能。這個鍵一旦按下,則示波器內用於形成觸發脈衝的電壓比較器的兩個輸入端上,乙個端子是被測訊號,另乙個端子是被測訊號的平均直流電平。(此時,由觸發電平旋鈕來調節的觸發電平被斷開,故觸發電平旋鈕失效)。對於一般的被測訊號而言,只要有這個鍵被按下,則示波器就會將所顯示的波形穩定,因為一般被測訊號的直流分量總是在其正峰值和負峰值之間,總可以形成觸發脈衝,故波形總是可以穩定的。當然,如果被測訊號中疊加有較大的直流分量,而ch1或ch2耦合開關又置於dc位置,觸發脈衝就無法形成了。故此時應將耦合開關置於ac位置,也就是將被測訊號中的直流分量去掉。

雖然在大多數情況下,只要將觸發電平自動鎖定鍵(auto level)按下,就可以將被測訊號穩定,但是在有些特殊情況下,卻不能將該鍵按下。例如測量調幅波時,如果將該鍵按下,則只能穩定調幅波中的載波,而不能穩定調幅波中的包絡,但在使用中,往往要求穩定調幅波中的包絡。這時就不能將該鍵按下,從而通過調節觸發電平旋鈕(trigger level)來穩定包絡。如圖2所示:

圖2當觸發電平在a範圍或在c的範圍時,可以穩定顯示調幅波的包絡線;當觸發電平在b的範圍時則可以穩定載波。

三、電源觸發

當要顯示穩壓電源的輸出紋波時,由於紋波的幅度一般是很小的(幾十毫伏),這麼小的被測訊號是很難形成觸發脈衝的,故很難將其穩定。不過,這時只要將觸發源開關置於line的擋位就可以了。因為穩壓電源的紋波肯定是與電網同步的,而觸發源置於line後,則示波器內部就將來自電網的其電源變壓器次級的電壓送到電壓比較器去形成觸發脈衝,從而可以穩定地顯示任何與電網同步的被測訊號。

四、輸入耦合開關(ac/gnd/dc)

如果該開關置於ac擋,則由於被測訊號的直流分量被隔斷,顯示的只是其交流分量。故當要從被顯示的脈衝中讀取其高低電平時,就不應該置於ac日擋。因為被測脈衝被隔斷直流分量後,其高低電平可能會發生變化,故應該置於dc擋。

不過,在讀取脈衝中的高低電平時,必須確定零電平,這時,將該開關置於gnd擋,螢幕上所顯示的掃瞄線就是零電平。

五、常態觸發(nor)和自動觸發(auto)

在觸發模式開關中有兩擋:常態觸發(nor)和自動觸發(auto),這兩擋有什麼區別呢?

在自動觸發狀態下,即使沒有觸發脈衝的形成,示波器依然產生掃瞄,故不論在什麼情況下,示波器的螢幕上總是會出現掃瞄線。一旦觸發脈衝形成,示波器就自動地轉換到常態觸發的狀態。而在常態觸發狀態下,如果沒有觸發脈衝,則示波器就停止掃瞄,此時示波器上是沒有掃瞄線的。但時人們往往不習慣於這種情況。例如當沒有訊號饋入到示波器上時,或雖然有訊號饋入到示波器上,但是由於某些操作鍵設定得不對從而沒有觸發脈衝形成時,示波器上就沒有掃瞄線。故一般應將示波器置於自動觸發狀態。

一般自動觸發狀態雖然在示波器內有觸發脈衝形成時將自動地轉換到常態觸發的狀態,可是如果被測訊號的頻率低於25hz時,自動觸發狀態下就不可能將波形穩定,此時只有將示波器置於常態觸發狀態才可以將波形穩定。

故而,在一般情況下應將示波器置於自動觸發狀態,但是,當被測訊號的頻率低於25hz時,就應該將示波器置於常態觸發狀態。

六、探頭使用

示波器的探頭大多具有×1衰減(直接耦合)和×10衰減兩擋。×10衰減探頭將探頭與示波器之間的有效輸入阻抗提高到10mω,旁路電容約為數皮法(即×10擋位探頭的輸入電阻是10mω,輸入電容為數皮法。而示波器的輸入電阻是1mω,輸入電容是幾十皮法)。在高頻時往往使用衰減探頭(即探頭置於×10擋位),其輸入電容是乙個重要的原因。當使用×10衰減探頭時,偏轉因數(volts/div)必須乘以10。

綜上所述,示波器測量波形時,要得到乙個穩定、精確的波形,應根據被測訊號的頻率、幅度及其他特點擊擇適當的適當的示波器,並按要求正確操作,將各個功能開關及旋鈕置於相應位置才能正確顯示波形及讀出被測波形的引數。

電子線路設計應用手冊》福建科學技術出版社?張友漢主編82909026

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