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34附录1示波器的使用一、示波器工作原理示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它是利用电子示波管的特性,将人眼无法直接观测的电信号转换成图像,显示在荧光屏上以便人们研究各种电现象的变化过程的电子测量仪器。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器的核心部件是示波管。示波管的结构见图1。电子枪被灯丝加热后发射电子。聚焦极将电子枪发射的电子聚焦为极细的电子束,可使波形显示清晰。加速极上加有较高的正电压,吸引电子脱离电子枪高速运动;显示屏上加有极高的正电压,吸引电子撞击在显示屏面上,使显示屏面涂的荧光材料发光。垂直偏转板和水平偏转板上加有偏转电压,偏转电压的极性和幅值控制电子束撞击显示屏面的位置。当偏转电压跟随输入信号变化时,就可以使电子束在屏面上“画“出信号波形。图2垂直偏转板聚焦极和加速极电子枪灯丝水平偏转板显示屏电子束图1示波管内部结构35双踪示波器具有两路输入端,可同时接入两路电压信号进行显示。在示波器内部,将输入信号放大后,使用电子开关将两路输入信号轮换切换到示波管的偏转板上,使两路信号同时显示在示波管的屏面上,便于进行两路信号的观测比较。示波器的种类很多,但它们都包含下列基本组成部分:示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。如图2所示。YB43020B型示波器使用说明一、概述YB43020B型示波器为便携式双通道示波器。本机具有0~20MHz的频带宽度和2mV/DIV~10V/DIV的垂直偏转灵敏度,配以10∶1探极,灵敏度可达5V/DIV。仪器具有以下特点:·采用SMT表面贴装工艺;·垂直衰减开关,扫描开关均采用编码开关,具有手感轻、可靠性高;·交替触发、交替扩展扫描、触发锁定、单次触发等功能;·垂直灵敏度范围宽2mV/div~10V/div;·扫描时间O·2s/div~O·1bs/div·外形小巧美观,操作手感轻便、内部工艺整齐;.·面板具有非校准和触发状态等指示;·备有触发输出,正弦50Hz电源信号输出、z轴输入,方便于各种测量;·校准信号采用晶振和高稳定度幅度值,以获得更精确的仪器校准。二、面板控制件介绍YB43020B面板图如附图3-1所示,各控件说明见下表序号控制件名称功能(1)电源开关(POWER)按入此开关,仪器电源接通,指示灯亮。(2)亮度(INTENSITY)光迹亮度调节,顺时针旋转光迹增亮。(3)聚焦(FOCUS)用以调节示波管电子束的焦点,使显示的光点成为细而清晰的圆点。(4)光迹旋转(TRACEROTATION)调节光迹与水平线平行。(5)探极校准信号(PROBEADJUST)此端口输出幅度为0.5V,频率为1kHz的方波信号,用以校准Y轴偏转系数和扫描时间系数。(6)耦合方式(ACGNDDC)垂直通道l的输入耦合方式选择:AC:信号中的直流分量被隔开,用以观察信号的交流成份;DC:信号与仪器通道直接耦合,当需要观察信号的直流分量或被测信号的频率较低时应选用此方式,GND输入端处于接地状态,用以确定输入端为零电位时光迹所在位置。3637(7)通道1输入插座CHI(X)双功能端口,在常规使用时,此端口作为垂直通道1的输入口,当仪器工作在X-Y方式时此端口作为水平轴信号输入口。(8)通道1灵敏度选择开关(VOLTS/DIV).选择垂直轴的偏转系数,从2mV/div~10V/div分12个档级调整,可根据被测信号的电压幅度选择合适的档级。(9)微调(VARIABLE)用以连续调节垂直轴的CHI偏转系数,调节范围≥2·5倍,该旋钮逆时针旋足时为校准位置,此时可根据“VOLTS/DIV''开关盘位置和屏幕显示幅度读取该信号的电压值。(10)垂直位移(POSITION)用以调节光迹在CHI垂直方向的位置。(11)垂直方式(MODE)选择垂直系统的工作方式。CHI:只显示CHI通道的信号。CH2:只显示CH2通道的信号。交替:用于同时观察两路信号,此时两路信号交替显示,该方式适合于在扫描速率较快时使用。断续:两路信号断续工作,适合于在扫描速率较慢时同时观察两路信号。叠加:用于显示两路信号相加的结果,当CH2极性开关被按入时,则两信号相减。CH2反相:此按键未按入时,CH2的信号为常态显示,按入此键时,CH2的信号被反相。(12)耦合方式(ACGNDDC)作用于CH2,功能同控制件(6)(13)通道2输入插座垂直通道2的输入端口,在X—Y方式时,作为Y轴输入口。(14)垂直位移(POSITION)用以调节光迹在垂直方向的位置。(15)通道2灵敏度选择开关功能同(8)(16)微调功能同(9)(17)水平位移(POSITION)用以调节光迹在水平方向的位置。(18)极性(SLOPE)用以选择被测信号在上升沿或下降沿触发扫描。(19)电平(LEVEL)用以调节被测信号在变化至某一电平时触发扫描。(20)扫描方式(SWEEPMODE)选择产生扫描的方式。自动(AUTO):当无触发信号输入时,屏幕上显示扫描光迹,一旦有触发信号输入,电路自38动转换为触发扫描状态,调节电平可使波形稳定的显示在屏幕上,此方式适合观察频率在50Hz以上的信号。常态(NORM):无信号输入时,屏幕上无光迹显示,有信号输入时,且触发电平旋钮在合适位置上,电路被触发扫描,当被测信号频率低于50Hz时,必须选择该方式。锁定:仪器工作在锁定状态后,无需调节电平即可使波形稳定的显示在屏幕上。单次:用于产生单次扫描,进入单次状态后,按动复位键,电路工作在单次扫描方式,扫描电路处于等待状态,当触发信号输入时,扫描只产生一次,下次扫描需再次按动复位按键。(21)触发指示(TRIGlDREADY)该指示灯具有两种功能指示,当仪器工作在非单次扫描方式时,该灯亮表示扫描电路工作在被触发状态,当仪器工作在单次扫描方式时,该灯亮表示扫描电路在准备状态,此时若有信号输入将产生一次扫描,指示灯随之熄灭。(22)扫描扩展指示在按入“x5扩展或“交替扩展后指示灯亮。(23)x5扩展按入后扫描速度扩展5倍。(24)交替扩展扫描按入后,可同时显示原扫描时间和被扩展x5后的扫描时问。(注:在扫描速度慢时,可能出现交替闪烁)(25)光迹分离用于调节主扫描和扩展x5扫描后的扫描线的相对位置(26)扫描速率选择开关根据被测信号的频率高低,选择合适的档极。当扫描‘‘微调置校准位置时,可根据刻度盘的位置和波形在水平轴的距离读出被测信号的时间参数。(27)微调(VARIABLE)用于连续调节扫描速率,调节范围≥2·5倍。逆时针旋足为校准位置。(28)慢扫描开关用于观察低频脉冲信号(29)触发源(TRIGGERSOURCE)用于选择不同的触发源。第一组:CHI:在双踪显示时,触发信号来自CHI通道,单踪显示时,触发信号则来自被显示的通道。CH2:在双踪显示时,触发信号来自CH2通道,单踪显示时,触发信号则来自被显示的通道。交替:在双踪交替显示时,触发信号交替来自于39三、基本操作方法1、电源检查YB43020B双踪示波器电源电压为220V±10%。接通电源前,检查当地电源电压,如果不相符合,则严格禁止使用!2、面板一般功能检查A.将有关控制件按下表置位控制件名称作用位置控制件名称作用位置亮度居中微调逆时针旋到底聚焦居中输入耦合DC位移居中极性上升沿垂直方式MODECH1内触发源CH1灵敏度选择VOLTS/DIV0.1V/div扫描速率SEC/DIV0.5mS/divB.接通电源,电源指示灯亮,稍预热后,屏幕上出现扫描光迹,分别调节亮度、聚焦、辅助聚焦、迹线旋转、垂直、水平移位等控制件,使光迹清晰并与水平刻度平行。C.用10∶1探极将校正信号输入至CH1输入插座。D.调节示波器有关控制件,使荧光屏上显示稳定且易观察方波波形。E.将探极换至CH2输入插座,垂直方式置于“CH2”,内触发源置于“CH2”,重复D操作。3.参数测量当荧光屏上显示稳定且易观察波形时,此时“灵敏度选择VOLTS/DIV”旋钮置于某一刻度位置。此时待测信号的电压值可由公式(a)或(b)计算出。a.用探极的×1位置测量:电压(伏)=“VOLTS/DIV”值(V/格)×输入信号显示幅度(格)两个Y通道,此方式用于同时观察两路不相关的信号。外接:触发信号来自于外接输入端口。第二组:常态:用于一般常规信号的测量。TV—V:用于观察电视场信号。TV—H:用于观察电视行信号。电源:用于与市电信号同步。(30)AC/DC外触发信号的耦合方式,当选择外触发源,且信号频率很低时,应将开关置DC位置。(31)外触发输入插座(EXTINPUT)当选择外触发方式时,触发信号由此端口输入。(32)⊥机壳接地端。40图4交流电压测量图5脉冲宽度测量b.用探极的×10位置测量:电压(伏)=“VOLTS/DIV”值(V/格)×输入信号显示幅度(格)×10(1)直流电压测量:在测量直流电压时本仪器具有高输入阻抗,高灵敏度,快速响应直流电压表的功能。测量规程如下:1、置“扫描方式”开关于自动,选择扫描速度SEC/DIV以使显示波形不发生闪炼现象的某一位置。2、置耦合方式开关于GND。定出要显示波形的零伏基准线。3、再置耦合方式开关于DC,并将被测电压加至输入端。4、调节“电平”旋钮,使波形稳定。5、根据波形偏移原零伏基准线的垂直位移,即信号的电压幅度,如果波形在零伏基准线上,则被测电压相对于地电位为正。如果在下,该电压为负。电压值可用公式(a)或(b)求出。(2)交流电压测量:1、置“扫描方式”开关于自动,选择扫描速度SEC/DIV以使显示波形不发生闪炼现象的某一位置。2、置耦合方式开关于AC,并将被测电压加至输入端.3、调节“电平”旋钮,使波形稳定。4、调节垂直位移和水平位移旋钮,使波形显示在方便读取的位置,以幅度适中,显示一个至一个半周期的波形为宜。5、当测量迭加在直流电上的交流波形时,将耦合方式开关置于DC时就可测出包括直流分量的值。如仅测量交流分量,将耦合方式开关置于AC。读出信号幅度并用公式(a)或(b)计算之。按这种规程测得的值为信号的峰值(Up-p),如图4所示。正弦波信号的有效值(Urms)可用公式(c)求出。c.有效电压(Urms)=峰值电压(Up-p)/22(3)时间的测量信号波形两点间的时间间隔可用下述方法算出:置“扫描速度SEC/DIV”旋钮于某一刻度,读取波形水平方向的格数以及“×5扩展”开关的设定值,用公式(d)计算。d.时间(S)=扫描速度SEC/DIV值×对应于被测波形的长度(格)/水平扩展系数注:“5倍扩展”钮按下时,水平扩展系数为5,不按下水平扩展系数为1。(4)脉冲宽度基本测量规程如下:a.调节脉冲波形的垂直位置,使脉冲波形顶部和底部距刻度水平中心线的距离相等。b.调整“SEC/DIV”开关,使信号易于观测。c.读取上升和下降沿中点间的距离,即脉冲41图6频率的测量沿与水平刻度线相间的两点的距离,如图5。用公式(d)计算脉冲宽度。(5)频率的测量对于频率的测量规程,有下列几种方法。第一种方式:用公式(d)求出输入信号一个周期的时间,然后用式(e)求出频率。频率(Hz)=1(C)/周期(S)(e)第二种方法:数出有效区域中10格内的重复数N,然后用公式(f)计算频率,如图6。频率(Hz)=N/(10×SEC/DIV值)(f)当N很大时(30到50),第二种方法的精确程度比第一种方法更高。这一精度大致与扫描速度相等。但N很小时,由于小数点以下难以数清,会导致显示的误差。对于频率较低且又具有简单图形的信号,诸如正弦波、方波、三角波和锯齿波,用下述方法可实现高精度的测量:将示波器进行X-Y显示,借助于一个频率已知的信号形成李沙育图形,然后读出所需的值。将按钮“X-Y”按下,此时由“CH1”端口输入的信号就为X轴信号,其偏转灵敏度仍按该通道灵敏度选择VOLTS/DIV旋钮的位置读取,从“CH2”端口输入Y轴信号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