常用电子仪器的使用

第2章常用电子仪器的使用2.1电子仪器的分类2.2常用电子仪器的介绍与使用2.3使用仪器的一般规则2.4正确获取和处理数据2.1电子仪器的分类利用电子技术对各种电量进行测试的设备统称为电子仪器。常用电子仪器按功能可分为专一用仪器和通用仪器。专用仪器是为特定目的专门设计制作的仪器.适用于特定的测试对象.方便使用。通用仪器的应用面广、灵活性好。本书所讲述的仪器多数是通用仪器.按其用途可分为下列几种:(1)信号发生器:通常使用的信号发生器有高频和低频正弦波信号发生器、脉冲发生器、函数发生器、噪声发生器等。下一页返回2.1电子仪器的分类(2)电压表:在电子线路实验中一般使用电子电压表、数字电压表等。元器件参数测量仪器包括电桥、Q表、晶体管特性参数图示仪、集成电路测试仪等。(3)示波器:包括通用示波器、多踪示波器等。(4)频率、相位测量仪器:包括通用电子计数器、数字式频率计、数字式相位计等。(5)模拟电路特性测试仪:包括失真度测试仪、扫频仪、噪声系数测试仪等。(6)数字电路特性测试仪:包括逻辑笔、逻辑分析仪等。上一页下一页返回2.1电子仪器的分类20世纪70年代起.微处理器开始用于电子仪器.制成“智能仪器”。智能仪器具有自动化测试功能.它能够进行自动测试、分析并显示测试结果。智能仪器虽然先进.但它还不能完全取代传统的电子仪器.因为并非所有场合都需要自动化测试。在实际工作中.只有在需要大量重复或快速测试的情况下.使用智能仪器才有意义。其他场合大量使用的仍是传统的通用仪器因此熟练掌握传统的通用仪器的使用技术是十分重要的。上一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用2.2.1示波器示波器是一种用来观察各种周期性变化的电压和电流波形的电子仪器.可用来测电压或电流的幅度、频率、相位、调制度及脉冲信号的各种电参量。它是电工、电子实验中必不可少的常用电子测量仪器。下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用1.示波器的种类示波器的种类较多.主要有通用示波器和专用示波器两大类。按不同的分类方法来分.有高频和低频示波器;有单踪、双踪和多踪示波器;有取样、记忆和存储示波器;有数字示波器、逻辑或智能示波器。通常使用通用示波器、多踪示波器。2.示波器的工作原理通用型示波器由示波管、垂直偏转系统、水平偏转系统、扫描发生器、同步触发放入器及电源等主要部分组成.如图2-1所示。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用1）示波管示波管是示波器的核心.它是将电信号变为光信号的转换器.其基本结构包括电子枪、偏转系统和荧光屏二部分.如图2-2所示。(1)电子枪。如图2-2所示.电子枪由灯丝F、阴极K、栅极G,第一阳极A1和第二阳极A2组成阴极是一个表面涂有氧化物金属圆筒.当灯丝通电加热后.阴极发射出电子。栅极是一个顶端有小孔的圆筒套.罩在阴极的外边。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用从阴极发射出来的电子.穿过栅极以后.受到第一、第二阳极的聚焦和加速作用.形成一束紧聚在一起的电子束.它通过偏转板打在荧光屏上.形成光点。调节栅极电位(栅极电位比阴极电位低)可以控制射向荧光屏电子流的密度.即可改变光点的亮度。改变第一和第二阳极电位.可以起到聚焦作用.使光点的直径小、图形更洁晰.这就是“‘聚焦”调节“‘辉度”调节、“‘聚焦”调节的旋钮均安装在示波器的面板上.供使用者操作。(2)偏转系统。为了使电子束产生偏转.示波管装有两对4.相垂直的Y轴偏转板和X轴偏转板。偏转板的中心轴线与示波器的中心轴线相重合。当垂直、水平偏转板上都没有加电压时.电子束穿过偏转板直射到荧光屏上.在荧光屏的中央出现光点;当被测信号作用在Y轴偏转板上.锯齿波扫描电压作用在X轴偏转板上时.电子束则在垂直方向和水平方向作偏转。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用(3)荧光屏。荧光屏内带上涂有一层荧光物质构成荧光膜.在高速电子束轰击下.荧光物质被激发面发出可见光形成光点。在电子束随着作用于垂直偏转板和水平偏转板上所加信号电压发生偏转时.信号的波形就通过光点的移动轨迹面显示在荧光屏上。2)水平偏转系统(水平通道)水平偏转系统的任务是用于产生时间基准的扫描电压VX。其系统一般由触发电路(同步电路)、扫描电路和水平放入器3部分组成。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用扫描电压vx一般是一个锯齿波电压。如果仅在水平偏转板上加入一个随时间变化的锯齿形电压.如图2-3所示.这时荧光屏上形成的光点将在X轴上从左向右移动.当锯齿波电压升到最大值时.光点也达到最大偏转然后又重新返回原来的起点.再开始另一次循环。如果锯齿波频率较高时.从示波器荧光屏上看到的就是-条水平亮线.这一过程称为扫描。加入水平偏转板的锯齿波电压称为扫描电压.扫描形成的水平亮线称为时间基线。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用锯齿波电压由扫描发生器产生.经水平放入器放入后.再加在示波器的水平偏转板上。为了观察被测量信号的波形.在垂直偏转板上加入被测信号电压.在水平偏转板上加入扫描电压.这时从示波器阴极发射的电子束在垂直方向的运动受到被测电压VY的控制.同时也随着时间将它在X轴方向展开.则被测电压VY的波形就显示在荧光屏上.这就是示波器的波形显示原理。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用在荧光屏上要得到稳定的显示波形.要求扫描电压VX的周期TX与Y轴输入的被测电压VY的周期TY,之比n具有蔡数倍的关系.即n=TX/TY.式中n为正蔡数。如果不能满足上述条件.荧光屏上显示的波形就不会稳定.会向左或向右移动。在使用示波器时.将调成始终保持TX=nTY关系的过程为“同步”调节。示波器的扫描方式有连续扫描和触发扫描两类.示波器中多使用触发扫描。触发扫描是只有在触发信号作用下才开始扫描.每到一个触发信号只扫描一次。第二次扫描须在第二个触发信号作用下才能触发。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用触发信号可以从3个方面进行选择:触发信号取自于被测信号.称为内触发;触发信号来自外部输入的某一信号.称为外触发;触发信号来自50Hz的交流电源.称为电源触发。一般情况下使用“内触发”。3)垂直偏转系统(垂直通道)垂直偏转系统是被测信号的主要传输通道.其作用是将被测信号电压进行处理后.送到示波器垂直偏转板(Y轴偏转板)上进行观察。垂直通道主要包括衰减器、放入器和延迟电路等部分。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用(1)衰减器。衰减器是一个电阻分压器。当测量幅度较大的信号时.须将输入的被测信号进行衰减.否则荧光屏上显示的波形会出现失真。衰减器可以使各种不同幅度的被测信号都能在荧光屏上显示出大小合适的波形。(2)放入器。Y轴输入通道的放入器的作用是放入被测电压信号的幅度.以推动示波器的垂直偏转板。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用(3)延迟电路。当示波器处于内触发工作方式时.从Y轴放入器取出信号作用于触发电路.产生触发信号去触发扫描电路开始扫描.这就可能出现扫描信号滞后作用于垂直偏转板上的被测信号的现象.因此.导致荧光屏上显示的波形缺少被测信号在开始部分的图形。在Y轴通道设置延迟电路后.可使作用于垂直偏转板上的被测信号延迟到扫描电压出现之后到达.这样就可以观测到包括被测信号起始部分的全部图形。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用3.DF4320双通道示波器及使用本示波器为20MHz便携式双通道示波器。1)技术性能(见表2-1、表2-2)2)面板控制件的功能示波器面板示意图如图2-4所示面板控制件的名称及功能说明见表2-3。3)操作方法(1)面板一般功能的检查。①调节面板有关旋钮.置于适当位置。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用②接通电源.电源指示灯亮.稍预热.屏幕中出现光迹.分别调节亮度和聚焦旋钮.使光迹的亮度适中、洁晰。③通过连接电缆将本机校准信号输入至CH1(CH2)通道。(2)亮度控制。调节辉度电位器.使屏幕显示的轨迹亮度适中。(3)垂直系统的操作。①垂直方式的选择。当只需观察一路信号时.将“MODE”开关按入“CH1”或“CH2”.此时选中的通道信号有效.被测信号可从通道端口输入。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用当需要同时观察两路信号时.将“MODE”开关置交替“ALT.该方式使两个通道的信号交替显示.交替显示的频率受扫描周期控制。当扫速在低速挡时.交替方式的显示将会出现闪烁.此时将开关置连续CHOP”位置;当需要观察两路信号的代数和时.将“MODE”开关置ADD”位置.在选择该方式时.两个通道的衰减设置必须一致.将“CH2INVERT按入.可得到两个信号相加的显示。②输入祸合选择。直流(DC)祸合:适用于观察包含直流成分的信号。交流(AC)祸合:信号中的直流成分被隔断.用于观察信号的交流成分。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用(4)水平系统的操作。①扫描速度的设定。扫描范围从0.1us/div到0.2s/div按1-2-5进位分20挡步进·微调VARIAI3I_E提供至少2.5倍的连续调节.根据被测信号频率的高低.选择合适的挡级。在微调顺时针旋至校正位置时.可根据度盘的指示值和波形在水平轴方向上的距离读出被测信号的时间参数.当需要观察波形的某一个细节时.可拉出扩展旋钮.此时原波形在水平方向被扩展5倍。②扫描方式的选择。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.电路自动转换为触发扫描状态。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用常态(NORM):无信号输入时.屏幕上无光迹显示.有信号输入时.触发电平调节在合适位置上.电路被触发扫描。单次(SINGLE):用于产生单次扫描.按动此键.扫描方式开关均被复位.电路工作在单次扫描方式.READY指示灯亮.描电路处于等待状态.当触发信号输入时.扫描产生一次.READY指示灯灭.下次扫描需要再次按动单次开关。③触发源的选择。触发源有四种方式选择。当垂直方式工作于“交替”或“断续”时.触发源选择某一通道.可用于两通道时间或相位的比较;当两通道的信号(相关信号)频率有差异时.应选择频率低的那个通道用于触发。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用在单踪显示时.触发源选择无论是置“CH1”或“CH2”.其触发信号都来自于被显示通道。①极性的选择。用于选择触发信号的上升或下降沿触发扫描。⑤祸合方式的选择。AC/UC”仅适用于选择外触发信号的祸合.内触发信号的祸合被固定于AC状态。4)测量举例示波器应用范围十分广泛.这里仅就它的一些应用.举例说明。(1)峰一峰电压的测量。对被测信号波形峰一峰电压的测量.步骤如下:①将信号输入至CH1或CH2.将垂直方式置选用的通道。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用②设置电压衰减器并观察波形.使被显示的波形幅度在5格左右.将衰减微调顺时针旋足(校正位置)。③调整触发电平.使波形稳定。①调整扫描速度控制器.使屏幕显示至少一个波形周期。⑤调整垂直移位.使波形的底部在屏幕中的某一水平坐标上.如图2-5A点所示。⑥调整水平位移.使波形的顶部在屏幕中央的垂直坐标上.如图2-5B点所示。上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用⑦测量垂直方向A-B两点的格数。被测信号的峰一峰电压值(VP-P)按下面公式计算:VP-P=输入信号在垂直力-向显示的格数X设定值(V/div)(2)直流电压的测量。直流电压的测量步骤如下:①设置面板控制器.使屏幕上显示出扫描基线(时基线)。②设置被选用通道的祸合方式为“GND”。③调节垂直移位.使扫描基线在某一水平坐标上.定义此时的电压为零.即此时显示的时基线为零电平的参考基准线上一页下一页返回2.2常用电子仪器的介绍与使用①加入被测信号。⑤将Y轴祸合开关置DC”位置.调整衰减器.使扫描基数偏移在屏幕中的一个合适的位置上(微调顺时针旋足处)。