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示波器的使用說明和功能--示波器的使用方法
2013-03-01
示波器的使用方法
在家電維修的過程中使用示波器已十分普遍。通過示波器可以直觀地觀察被測電路的波形，包括形狀、幅度、頻率（周期）、相位，還可以對兩個波形進(jìn)行比較，從而迅速、準(zhǔn)確地找到故障原因。正確、熟練地使用示波器，是初學(xué)維修人員的一項基本功能。
雖然示波器的牌號、型號、品種繁多，但其基本組成和功能卻大同小異，本文介紹通用示波器的使用方法。
一、面板介紹
1.亮度和聚焦旋鈕
亮度調(diào)節(jié)旋鈕用于調(diào)節(jié)光跡的亮度（有些示波器稱為"輝度"），使用時應(yīng)使亮度適當(dāng)，若過亮，容易損壞示波管。 聚焦調(diào)節(jié)旋鈕用于調(diào)節(jié)光跡的聚焦（粗細(xì)）程度，使用時以圖形清晰為佳。
2.信號輸入通道
常用示波器多為雙蹤示波器，有兩個輸入通道，分別為通道1（CH1）和通道2（CH2），可分別接上示波器探頭，再將示波器外殼接地，探針插至待測部位進(jìn)行測量。
3.通道選擇鍵（垂直方式選擇）
常用示波器有五個通道選擇鍵：
（1）CH1：通道1單獨顯示；
（2）CH2：通道2單獨顯示；
（3）ALT：兩通道交替顯示；
（4）CHOP：兩通道斷續(xù)顯示，用于掃描速度較慢時雙蹤顯示；
（5）ADD：兩通道的信號疊加。維修中以選擇通道1或通道2為多。
4.垂直靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕
調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度，應(yīng)根據(jù)輸入信號的幅度調(diào)節(jié)旋鈕的位置，將該旋鈕指示的數(shù)值（如0.5V/div，表示垂直方向每格幅度為0.5V）乘以被測信號在屏幕垂直方向所占格數(shù)，即得出該被測信號的幅度。
5.垂直移動調(diào)節(jié)旋鈕
用于調(diào)節(jié)被測信號光跡在屏幕垂直方向的位置。
6.水平掃描調(diào)節(jié)旋鈕
調(diào)節(jié)水平速度，應(yīng)根據(jù)輸入信號的頻率調(diào)節(jié)旋鈕的位置，將該旋鈕指示數(shù)值（如0.5ms/div，表示水平方向每格時間為0.5ms），乘以被測信號一個周期占有格數(shù)，即得出該信號的周期，也可以換算成頻率。
7.水平位置調(diào)節(jié)旋鈕
用于調(diào)節(jié)被測信號光跡在屏幕水平方向的位置。
8.觸發(fā)方式選擇
示波器通常有四種觸發(fā)方式：
（1）常態(tài)（NORM）：無信號時，屏幕上無顯示；有信號時，與電平控制配合顯示穩(wěn)定波形；
（2）自動（AUTO）：無信號時，屏幕上顯示光跡；有信號時與電平控制配合顯示穩(wěn)定的波形；
（3）電視場（TV）：用于顯示電視場信號；
（4）峰值自動（P-P AUTO）：無信號時，屏幕上顯示光跡；有信號時，無需調(diào)節(jié)電平即能獲得穩(wěn)定波形顯示。該方式只有部分示波器（例如CALTEK卡爾泰克CA8000系列示波器）中采用。
9.觸發(fā)源選擇
示波器觸發(fā)源有內(nèi)觸發(fā)源和外觸發(fā)源兩種。如果選擇外觸發(fā)源，那么觸發(fā)信號應(yīng)從外觸發(fā)源輸入端輸入，家電維修中很少采用這種方式。如果選擇內(nèi)觸發(fā)源，一般選擇通道1（CH1）或通道2（CH2），應(yīng)根據(jù)輸入信號通道選擇，如果輸入信號通道選擇為通道1，則內(nèi)觸發(fā)源也應(yīng)選擇通道1。
二、示波器測量方法
1.幅度和頻率的測量方法（以測試示波器的校準(zhǔn)信號為例）
（1）將示波器探頭插入通道1插孔，并將探頭上的衰減置于"1"檔；
（2）將通道選擇置于CH1，耦合方式置于DC檔；
（3）將探頭探針插入校準(zhǔn)信號源小孔內(nèi)，此時示波器屏幕出現(xiàn)光跡；
（4）調(diào)節(jié)垂直旋鈕和水平旋鈕，使屏幕顯示的波形圖穩(wěn)定，并將垂直微調(diào)和水平微調(diào)置于校準(zhǔn)位置；
（5）讀出波形圖在垂直方向所占格數(shù)，乘以垂直衰減旋鈕的指示數(shù)值，得到校準(zhǔn)信號的幅度；
（6）讀出波形每個周期在水平方向所占格數(shù)，乘以水平掃描旋鈕的指示數(shù)值，得到校準(zhǔn)信號的周期（周期的倒數(shù)為頻率）；
（7）一般校準(zhǔn)信號的頻率為1kHz，幅度為0.5V，用以校準(zhǔn)示波器內(nèi)部掃描振蕩器頻率，如果不正常，應(yīng)調(diào)節(jié)示波器（內(nèi)部）相應(yīng)電位器，直至相符為止。
2.示波器應(yīng)用舉例（以測量788手機(jī)13MHz時鐘脈沖為例）
手機(jī)中的13MHz時鐘信號正常是開機(jī)的必要條件，因此維修時要經(jīng)常測量有無13MHz時鐘信號。步驟如下：
（1）打開示波器，調(diào)節(jié)亮度和聚焦旋鈕，使屏幕上顯示一條亮度適中、聚焦良好的水平亮線；
（2）按上述方法校準(zhǔn)好示波器，然后將耦合方式置于AC檔；
（3）將示波器探頭的接地夾夾在手機(jī)電路板的接地點，探針插到788手機(jī)CPU第腳；
（4）接通手機(jī)電源，按開機(jī)鍵，調(diào)節(jié)垂直掃描水和平掃描旋鈕，觀察屏幕上是否出現(xiàn)穩(wěn)定的波形，如果沒有，一般說明沒有13MHz信號。
說明和功能
我們可以把示波器簡單地看成是具有圖形顯示的電壓表。
普通的電壓表是在其度盤上移動的指針或者數(shù)字顯示來給出信號電壓的測量讀數(shù)。而示波器則與共不同。示波器具有屏幕，它能在屏幕上以圖形的方式顯示信號電壓隨時間的變化，即波形。
示波器和電壓表之間的主要區(qū)別是：
1.電壓表可以給出祥測信號的數(shù)值，這通常是有效值即RMS值。但是電壓表不能給出有關(guān)信號形狀的信息。有的電壓表也能測量信號的峰值電壓和頻率。然而，示波器則能以圖形的方式顯示信號隨時間變化的歷史情況。
2.電壓表通常只能對一個信號進(jìn)行測量，而示波器則能同時顯示兩個或多個信號。
顯示系統(tǒng)
示波器的顯示器件是陰極射線管，縮寫為CRT，見圖1。陰極射線管的基礎(chǔ)是一個能產(chǎn)生電子的系統(tǒng)，稱為電子槍。電子槍向屏幕發(fā)射電子。電子槍發(fā)射的電子經(jīng)聚焦形成電子束，并打在屏幕中心的一點上。屏幕的內(nèi)表面涂有熒光物質(zhì)，這樣電子束打中的點就發(fā)出光來。
圖1 陰極射線管圖
電子在從電子槍到屏幕的途中要經(jīng)過偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)上施加電壓就可以使光點在屏幕上移動。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由水平（X）偏轉(zhuǎn)板和垂直（Y）偏轉(zhuǎn)板組成。這種偏轉(zhuǎn)方式稱為靜電偏轉(zhuǎn)。
在屏幕的內(nèi)表面用刻劃或腐蝕的方法作出許多水平和垂直的直線形成網(wǎng)絡(luò)，稱為標(biāo)尺。標(biāo)尺通常在垂直方向有8個，水平方向有10個，每個格為1cm。有的標(biāo)尺線又進(jìn)一步分成小格，并且還有標(biāo)明0％和100％的特別線。這些特別的線和標(biāo)明10％和90％的標(biāo)尺配合使用以進(jìn)行上升時間的測量。我們后面會討論這個問題。
如上所述，受到電子轟擊后，CRT上的熒光物質(zhì)就會發(fā)光。當(dāng)電子束移開后，熒光物質(zhì)在一個短的時間內(nèi)還會繼續(xù)發(fā)光。這個時間稱為余輝時間。余輝時間的長短隨熒光物質(zhì)的不同而變化。最常用的熒光物質(zhì)是P31，其余輝時間小于一毫秒(ms).而熒光物質(zhì)P7的余輝時間則較長，約為300ms，這對于觀察較慢的信號非常有用。P31材料發(fā)射綠光，而P7材料發(fā)光的顏色為黃綠色。
將輸入信號加到Y(jié)軸偏轉(zhuǎn)板上，而示波器自己使電子束沿X軸方向掃描。這樣就使得光點在屏幕上描繪出輸入信號的波形。這樣掃出的信號波形稱為波形軌跡。
影響屏幕的控制機(jī)構(gòu)有：
—輝度
輝度控制用來調(diào)切波形顯示的亮度。本書中用作示例的示波器所采用的電路能夠根據(jù)不同的掃描速度自動調(diào)切輝度。當(dāng)電子束移動得比較快時，熒光物質(zhì)受到激勵的時間就變短，因此必須增加輝度才能看清軌跡。相反，當(dāng)電子束移動緩慢時，屏幕上的光點變得很亮，因此必須減小輝度以免熒光物質(zhì)被燒壞。從而延長示波管的壽命。
對于屏幕上的文字部分，另有單獨的輝度控制機(jī)構(gòu)。
—聚焦
聚焦控制機(jī)構(gòu)用來控制屏幕上光點的大小，以便獲得清晰的波形軌跡。有些示波器，例如本書用作示例的示波器上，聚集也是由示波器自己進(jìn)行最佳控制的，從而能在不同的輝度和不同的掃描下保持清晰的波形軌跡。另外也提供手動調(diào)節(jié)的聚集控制。
—掃描旋轉(zhuǎn)
這個控制機(jī)構(gòu)使X軸掃描線和水平標(biāo)尺線對齊。由于地球的磁場在各個地方是不同的，這將會影響示波管顯示的掃描線。掃跡旋轉(zhuǎn)功能就用來對此進(jìn)行補償。掃描旋轉(zhuǎn)功能是預(yù)先調(diào)好的，通常只需在示波器搬動后再行調(diào)節(jié)。
—標(biāo)尺照明
標(biāo)尺亮度可以單獨控制。這對于屏幕攝影或在弱光線條件下工作時非常有用。
—Z調(diào)制
掃描的輝度可以用電氣的方法通過一個外加的信號來改變。這對于由外部信號來產(chǎn)生水平偏轉(zhuǎn)以及使用X－Y顯示方式來尋找頻率關(guān)系的應(yīng)用中是十分有用的。
此信號輸入端通常是示波器后面板上的一個BNC插座。
1．3 垂直偏轉(zhuǎn)
靈敏度
垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)對輸入信號進(jìn)行比例變換，使之能在屏幕上表現(xiàn)出來。示波器可以顯示峰峰值電壓為幾毫伏到幾十伏的信號。因此必須把不同幅度的信號進(jìn)行變換以適應(yīng)屏幕的顯示范圍，這樣就可以按照標(biāo)尺刻度對波形進(jìn)行測量。為此就要求對大信號進(jìn)行衰減、對小信號進(jìn)行放大。示波器的靈敏度或衰減器控制就是為此而設(shè)置的。
靈敏度是以每格的伏特數(shù)來衡量的看一下圖3可以知道其靈敏度設(shè)置為1V/格。因此，峰峰值為6V的信號使得掃跡在垂直方向的6個格內(nèi)偏轉(zhuǎn)變化。知道了示波器的靈敏度設(shè)置值和電子束在垂直方向掃描的格數(shù)，我們就可以測量出信號的峰峰電壓值。
在多數(shù)的示波器上，靈敏度控制都是按1－2－5的序列步進(jìn)變化的。即靈敏度。設(shè)置顛倒為10mV/格、20mV/格、50mV/、100mV/格等等。靈敏度通常是用幅度上升/下降鈕來進(jìn)行控制的，而在有些示波器則是用轉(zhuǎn)動垂直靈敏度旋鈕來進(jìn)行。
如果使用這些靈敏度步進(jìn)不能調(diào)節(jié)信號使之能夠準(zhǔn)確的按照要求在屏幕上顯示，那么就可以使用可變（VAR）控制。在第6章我們將會看到，使用標(biāo)尺刻度來進(jìn)行信號上升時間的測量就是一個很好的例子?？勺兛刂颇軌蛟?－2－5的步進(jìn)值之間對靈敏度進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。通常當(dāng)使用可變控制時，準(zhǔn)確的靈敏度值是不知道的。我們只知道這時示波器的靈敏度是在1－2－5序列的兩個步進(jìn)值之間的某個值。這時我們稱該通道的Y偏轉(zhuǎn)是未校準(zhǔn)的或表示為"uncal"。這種未校準(zhǔn)的狀態(tài)通常在示波器的前面板或屏幕上指示出來。
耦合控制機(jī)構(gòu)決定輸入信號從示波器前面板上的BNC輸入端通到該通道垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)其它部分的方式。耦合控制可以有兩種設(shè)置方式，即DC耦合和AC耦合。
DC耦合方式為信號提供直接的連接通路。因此信號提供直接的連接通路。因此信號的所有分量（AC和：DC）都會影響示波器的波形顯示。
AC耦合方式則在BDC端和衰減器之間串聯(lián)一個電容。這樣，信號的DC分量就被阻斷，而信號的低頻AC分量也將受阻或大為衰減。示波器的低頻截止頻率就是示波器顯示的信號幅度僅為其直實幅度為71％時的信號頻率。示波器的低頻截止頻率主要決定于其輸入耦合電容的數(shù)值。示波器的低頻截止頻率典型值為10Hz，見圖4。
圖4 說明AC及DC耦合、輸入接地以及50Ω輸入阻抗功能選擇的簡化輸入電路
和耦合控制機(jī)構(gòu)有關(guān)的另一個功能是輸入接地功能。這時，輸入信號和衰減器斷開并將衰減器輸入端連至示波器的地電平。當(dāng)選擇接地時，在屏幕上將會看到一條位于0V電平的直線。這時可以使用位置控制機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)這個參考電平或掃描基線的位置。
輸入阻抗來源：電能質(zhì)量分析儀 http://vntnorcwa.cn/
多數(shù)示波器的輸入阻抗為1MΩ和大約25pF相關(guān)聯(lián)。這足以滿足多數(shù)應(yīng)用場合的要求，因為它對多數(shù)電路的負(fù)載效應(yīng)極小。
有些信號來自50Ω輸出阻搞的源。為了準(zhǔn)確的測量這些信號并避免發(fā)生失真，必須對這些信號進(jìn)行正確的傳送和端接。這時應(yīng)當(dāng)使用50Ω特性阻抗的電纜并用50Ω的負(fù)載進(jìn)行端接。某些示波器，如PM3094和PM3394A，內(nèi)部裝有一個50Ω的負(fù)載，提供一種用戶可選擇的功能。為避免誤操作，選擇此功能時需經(jīng)再次確認(rèn)。由于同樣的理由，50Ω輸入阻抗功能不能和某些探頭配合使用。
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