電子測(cè)量?jī)x器 第3版 課件 項(xiàng)目3 波形測(cè)試

《電子測(cè)量》項(xiàng)目三波形測(cè)試

項(xiàng)目三

波形測(cè)試

本章提要

任務(wù)1模擬示波器的使用任務(wù)描述通用示波器是示波器中應(yīng)用最廣泛的一種，它通常泛指采用單束示波管，除取樣示波器及專用或特殊示波器以外的各種示波器。

通用示波器可以用來觀察電壓、電流的波形，測(cè)量電壓的幅度、頻率和相位等。以下選用了YB4320雙蹤示波器來進(jìn)行說明，所謂雙蹤，即雙通道，是指示波器有兩個(gè)信號(hào)輸入端，可以同時(shí)測(cè)量?jī)陕沸盘?hào)。知識(shí)要點(diǎn)YB4320雙蹤示波器面板知識(shí)要點(diǎn)控制鍵功能和使用方法①電源開關(guān)（POWER）

將電源開關(guān)按鍵彈出即為關(guān)斷，按下電源開關(guān)，電源接通。②電源指示燈

電源接通時(shí)指示燈亮。③輝度旋鈕

順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)旋鈕，亮度增強(qiáng)。④聚焦旋鈕

先調(diào)節(jié)輝度旋鈕使亮度適中，然后調(diào)節(jié)聚焦旋鈕直至軌跡達(dá)到最清晰程度。⑤光跡旋轉(zhuǎn)旋鈕由于磁場(chǎng)的作用，當(dāng)光跡在水平方向輕微傾斜時(shí)，該旋鈕用于調(diào)節(jié)光跡與水平刻度線平行。⑥刻度照明控制旋鈕該旋鈕用于調(diào)節(jié)屏幕亮度。順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)該旋鈕，亮度將增加。該功能用于黑暗環(huán)境或拍照時(shí)的操作。知識(shí)要點(diǎn)控制鍵功能和使用方法⑦校準(zhǔn)信號(hào)電壓幅度為0.5V，頻率為1kHz的方波信號(hào)。⑧ALT擴(kuò)展按鈕?光跡分離控制鍵按下此鍵，掃描因數(shù)×1、×5為同時(shí)顯示。此時(shí)要把放大部分移到屏幕中心，按下ALT-MAG鍵。擴(kuò)展后的光跡可由光跡分離控制鍵?調(diào)節(jié)。同時(shí)使用垂直雙蹤方式和水平ALT-MAG可在屏幕上同時(shí)顯示4條光跡。⑨擴(kuò)展控制鍵(MAG×5)按下此鍵，掃描因數(shù)×5擴(kuò)展。掃描時(shí)間是TIME/DIV開關(guān)指示數(shù)值的1/5。⑩觸發(fā)極性按鈕觸發(fā)極性選擇，用于選擇信號(hào)的上升和下降沿觸發(fā)。?X-Y控制鍵在X-Y工作方式時(shí)，垂直偏轉(zhuǎn)信號(hào)接入CH2輸入端，水平偏轉(zhuǎn)信號(hào)接入CH1輸入端。知識(shí)要點(diǎn)控制鍵功能和使用方法?掃描微調(diào)控制旋鈕此旋鈕以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到底為校準(zhǔn)位置；該旋鈕逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到底，掃描減慢2.5倍以上。正常時(shí)該旋鈕應(yīng)位于校準(zhǔn)位置，以便對(duì)時(shí)間、周期和頻率等參數(shù)進(jìn)行定量測(cè)量。?水平位移用于調(diào)節(jié)軌跡在水平方向移動(dòng)。順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)該旋鈕向右移動(dòng)光跡，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)向左移動(dòng)光跡。?掃描時(shí)間因數(shù)選擇開關(guān)（TIME/DIV）?觸發(fā)方式選擇自動(dòng)：采取自動(dòng)掃描方式時(shí)，掃描電路自動(dòng)進(jìn)行掃描。在沒有信號(hào)輸入或輸入信號(hào)沒有被觸發(fā)同步時(shí)，屏幕上仍然可以顯示掃描基線。常態(tài)：有觸發(fā)信號(hào)才能掃描，否則屏幕上無掃描線顯示。當(dāng)輸入信號(hào)頻率低于20Hz時(shí)，請(qǐng)用常態(tài)觸發(fā)方式。TV-H：用于觀察電視信號(hào)中行信號(hào)波形。TV-V：用于觀察電視信號(hào)中場(chǎng)信號(hào)波形。知識(shí)要點(diǎn)控制鍵功能和使用方法?觸發(fā)電平旋鈕

用于調(diào)節(jié)被測(cè)信號(hào)在某一電平觸發(fā)同步。?觸發(fā)源選擇開關(guān)選擇觸發(fā)信號(hào)源

內(nèi)觸發(fā)（IN1）：CH1或CH2通道的輸入信號(hào)是觸發(fā)信號(hào)。

通道2觸發(fā)（CH2）：CH2通道的輸入信號(hào)是觸發(fā)信號(hào)。

電源觸發(fā)（LINE）：電源頻率為觸發(fā)信號(hào)。

外觸發(fā)（EXT）：觸發(fā)輸入為外部觸發(fā)信號(hào)，用于特殊信號(hào)的觸發(fā)。?外觸發(fā)輸入插座（EXTINPUT）用于外部觸發(fā)信號(hào)的輸入。?、?CH1-×5擴(kuò)展、CH2×5擴(kuò)展按下×5擴(kuò)展按鈕，垂直方向的信號(hào)擴(kuò)大5倍，最高靈敏度為1mV/DIV。知識(shí)要點(diǎn)控制鍵功能和使用方法?、?垂直輸入耦合選擇開關(guān)

選擇垂直放大器的耦合方式

交流（AC）：垂直輸入端由電容器來耦合

接地（GND）：放大器的輸入端接地

直流（DC）：垂直放大器輸入端與信號(hào)直接耦合?垂直移位調(diào)節(jié)光跡在屏幕中的垂直位置。?通道2輸入端（CH2INPUT）和通道1一樣，但采取X-Y方式時(shí)輸入端的信號(hào)仍為Y軸信號(hào)。?、?垂直微調(diào)旋鈕用于連續(xù)改變電壓偏轉(zhuǎn)靈敏度。此旋鈕在正常情況下應(yīng)位于順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到底的位置，以便于對(duì)電壓的定性測(cè)量。將旋鈕逆時(shí)針方向旋到底，垂直方向的靈敏度下降到2.5倍以上。知識(shí)要點(diǎn)控制鍵功能和使用方法?、?衰減器開關(guān)(VOLTS/DIV)用于選擇垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度的調(diào)節(jié)。如果使用的是10：1的探頭，計(jì)算時(shí)將幅度×10。?接地接地端。?通道1輸入端（CH1INPUT）該輸入端用于垂直方向的輸入。采取X-Y方式時(shí)，輸入端的信號(hào)成為X軸信號(hào)。?交替觸發(fā)在雙蹤交替顯示時(shí)，觸發(fā)信號(hào)交替來自于兩個(gè)Y通道，此方式可用于同時(shí)觀察兩路不相關(guān)的信號(hào)。?垂直工作方式選擇按下CH1時(shí)，屏幕上僅顯示CH1通道的信號(hào)；按下CH2時(shí)，屏幕上僅顯示CH2通道的信號(hào)；同時(shí)按下CH1和CH2按鈕，屏幕上會(huì)出現(xiàn)雙蹤并自動(dòng)以斷續(xù)或交替方式同時(shí)顯示CH1和CH2通道的信號(hào)；按下ADD時(shí)，顯示CH1和CH2輸入電壓的代數(shù)和。?示波器的垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇用以微調(diào)每擋垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)，將它沿順時(shí)針方向旋到底，處于“校準(zhǔn)”位置，此時(shí)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)值與波段開關(guān)所指示的值一致。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)此旋鈕，能夠微調(diào)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。技術(shù)指標(biāo)名稱技術(shù)指標(biāo)垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)頻帶寬度DC：0~9MHz—3dBAC：10Hz~20MHz—3dB輸入靈敏度5mV/DIV~5V/DIV,按1-2-5步進(jìn)，共分10擋。“×1”精度為±5%，“×5”精度為±10%?？晌⒄{(diào)的垂直靈敏度大于所標(biāo)明的靈敏度值的2.5倍。上升時(shí)間≤17.5ns輸入阻抗1MΩ（1±2%）最大輸入電壓300V（DC+AC峰值）技術(shù)指標(biāo)名稱技術(shù)指標(biāo)水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)掃描時(shí)間因數(shù)觸發(fā)方式自動(dòng)、正常、TV-V、TV-H觸發(fā)信號(hào)源INT、CH2、電源、外靈敏度常態(tài)方式下，頻率為10Hz~20MHz時(shí)靈敏度為2DIV（內(nèi)觸發(fā)）、0.3V（外觸發(fā)）。自動(dòng)方式下，頻率為20Hz~20MHz時(shí)靈敏度為2DIV（內(nèi)觸發(fā)）、0.3V（外觸發(fā)）。電源電壓為交流220(1±10%)V，頻率為50(1±5%)Hz，功耗為35W。操作指導(dǎo)使用前準(zhǔn)備①打開電源開關(guān)前先檢查輸入的電壓，將電源線插入后面板上的交流插孔。②打開電源，按如下步驟設(shè)定功能鍵：電源開關(guān)：開關(guān)鍵彈出；輝度旋鈕：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；聚焦旋鈕：中間；AC-GND-DC：AC；垂直移位：中間（×5）擴(kuò)展鍵彈出；觸發(fā)方式選擇：自動(dòng)；觸發(fā)電平旋鈕：中間；觸發(fā)源選擇開關(guān)：內(nèi)；、TIME/DIV：0.5ms/DIV；水平位置：×1(×5)MAG、ALT-MAG均彈出；垂直工作方式選擇：CH1；一般將下列微調(diào)旋鈕設(shè)定到“校準(zhǔn)”位置。VOLTS/DIV：順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到底，以便讀取電壓選擇旋鈕指示的VOLTS/DIV上的數(shù)值；TIME/DIV：順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到底，以便讀取掃描選擇旋鈕指示的、TIME/DIV上的數(shù)值信號(hào)參數(shù)測(cè)量①直流電壓的測(cè)量：設(shè)定AC-GND-DC開關(guān)至GND，將零電平定位在屏幕最佳位置。將VOLTS/DIV設(shè)定到合適位置，然后將AC-GND-DC開關(guān)撥到DC，直流信號(hào)將會(huì)使光跡產(chǎn)生上下偏移，直流電壓可以通過光跡偏移的刻度乘以VOLTS/DIV開關(guān)擋位值得到②交流電壓的測(cè)量：將零電平定位在屏幕合適位置，通過信號(hào)幅度在屏幕上所占的格數(shù)（DIV）乘以VOLTS/DIV擋位值得到交流信號(hào)的幅值。如果交流信號(hào)疊加在直流信號(hào)上，將AC-GND-DC開關(guān)設(shè)置在AC，可隔開直流。如果探頭為10：1，實(shí)際值是測(cè)量值的10倍。③頻率和時(shí)間的測(cè)量：如果一個(gè)信號(hào)的周期在屏幕上占2DIV，假設(shè)掃描時(shí)間為：1ms/DIV，則信號(hào)的周期為1ms/DIV×2DIV=2ms，頻率為1/（2ms）=500Hz。如運(yùn)用×5擴(kuò)展，那么TIME/DIV則為指示值的1/5。測(cè)量方法

測(cè)量方法

測(cè)量方法

測(cè)量方法

（2）周期和頻率的測(cè)量方法1）正弦波的測(cè)量。周期T的測(cè)量是通過屏幕上的X軸來進(jìn)行的。當(dāng)適當(dāng)大小的波形出現(xiàn)在屏幕上后，應(yīng)調(diào)整其位置，使其容易對(duì)周期期進(jìn)行測(cè)量，最好的辦法是利用其過零點(diǎn)，將正弦波的過零點(diǎn)放在X軸上，并使左邊的一個(gè)點(diǎn)位于某垂直刻度線上，如圖所示。測(cè)量方法

2）矩形波的測(cè)量。矩形波周期的測(cè)量與正弦波相似，但由于矩形波的上升沿或下降沿在屏幕上往往看不清，因此一般要將它的上平頂或下平頂移到中間的水平線上，再進(jìn)行測(cè)量，如圖所示。圖中一個(gè)周期占用了7.25格（DIV），如果掃描旋鈕已被撥到的刻度為2ms/DIV,可以推算出其周期和頻率。測(cè)量方法

測(cè)量方法

任務(wù)2數(shù)字存儲(chǔ)示波器的使用任務(wù)描述具有波形存儲(chǔ)功能的示波器稱為存儲(chǔ)示波器，而將信號(hào)以數(shù)字形式存儲(chǔ)于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中的示波器，稱為數(shù)字存儲(chǔ)示波器。數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要特點(diǎn)是具有良好的信號(hào)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理能力，可以進(jìn)行模擬示波器達(dá)不到的測(cè)量，例如捕捉尖峰干擾信號(hào)，測(cè)量被測(cè)信號(hào)的平均值、頻譜，測(cè)量和處理高速數(shù)字系統(tǒng)的暫態(tài)信號(hào)等。數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要技術(shù)指標(biāo)包括取樣速率、存儲(chǔ)帶寬、分辨率、存儲(chǔ)容量和讀出速度等?？刂葡到y(tǒng)由微型計(jì)算機(jī)組成的數(shù)字存儲(chǔ)示波器稱為智能化數(shù)字存儲(chǔ)示波器，它是模擬示波器技術(shù)、數(shù)字化測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的綜合產(chǎn)物，其內(nèi)部采用了大規(guī)模集成電路和微處理器，整個(gè)儀器在控制程序的統(tǒng)一指揮下工作，效率得到了提高。知識(shí)要點(diǎn)TDS3012B數(shù)字存儲(chǔ)示波器的面板知識(shí)要點(diǎn)①CH1輸入端②CH2輸入端③（EXTTRIG）外觸發(fā)輸入端④VERTICAL(垂直系統(tǒng)控制區(qū))POSITION（垂直位移旋鈕）；SCALE（調(diào)整刻度旋鈕）；B；OFF（關(guān)閉操作菜單）；MENU（顯示操作菜單）；通道操作菜單：CH1（通道1）、CH2（通道2）、MATH（數(shù)學(xué)運(yùn)算）、REF（參考波形）⑤HORIZONTAL(水平系統(tǒng)控制區(qū))POSITION（水平位移旋鈕）；SCALE（調(diào)整刻度旋鈕）；DELAY（延時(shí)旋鈕）⑥TRIGGER(觸發(fā)系統(tǒng)控制區(qū))LEVEL;MENU;SETTO50%;FORCETRIG;BTRIG⑦ACQUIRE(立即執(zhí)行鍵區(qū))AUTOSET(自動(dòng)設(shè)置)；RUN/STOP(運(yùn)行/停止);SINGLESEQ(抓取一個(gè)波形)；WAVEFORMINTENSITY(調(diào)整波光強(qiáng)度)；MENU(顯示操作菜單)⑧功能鍵區(qū)MEASURE;SAVE/RECALL;QUICKMENU;CURSOR;DISPLAY;UTILITY⑨菜單操作鍵區(qū)5個(gè)灰色按鈕，可以設(shè)置當(dāng)前菜單的不同選項(xiàng)，不同的功能菜單不同。知識(shí)要點(diǎn)TDS3012B數(shù)字存儲(chǔ)示波器的顯示界面操作指導(dǎo)1、設(shè)置通道耦合①按CH1耦合交流，設(shè)置為交流耦合方式。如圖所示②按CH1耦合直流，設(shè)置為直流耦合方式。如圖所示③按CH1耦合接地，設(shè)置為耦合接地方式，在屏幕中心可顯示一條水平線。操作指導(dǎo)2、設(shè)置通道帶寬限制1）按CH1帶寬限制關(guān)閉，設(shè)置帶寬限制為關(guān)閉狀態(tài)。被測(cè)信號(hào)含有的高頻分量可以通過，波形顯示如圖所示。

2)按CH1帶寬限制打開，設(shè)置帶寬限制為打開狀態(tài)。被測(cè)信號(hào)含有的大于20MHz的高頻分量被阻隔，波形顯示如圖所示。

操作指導(dǎo)3、擋位調(diào)節(jié)設(shè)置

垂直擋位調(diào)節(jié)分粗調(diào)和細(xì)調(diào)兩種。

1）按CH1擋位調(diào)節(jié)粗調(diào)，設(shè)置垂直擋位為粗調(diào)，即按1、2、5進(jìn)制在2mV/DIV～5V/DIV范圍內(nèi)設(shè)定垂直靈敏度。

2）按CH1擋位調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)，設(shè)置垂直擋位為細(xì)調(diào)，可以觀測(cè)信號(hào)細(xì)節(jié)。

4、調(diào)節(jié)探頭比例

為了配合探頭的衰減系數(shù)，需要在通道操作菜單相應(yīng)調(diào)整探頭衰減比例系數(shù)。

5、波形反相的設(shè)置波形反相顯示的信號(hào)相對(duì)地電位翻轉(zhuǎn)180°，操作步驟如下：

按CH1反向關(guān)閉，被測(cè)信號(hào)波形不反相；按CH1反向打開，被測(cè)信號(hào)波形反相。

知識(shí)拓展1、示波器探頭的作用

示波器探頭的作用是直接探測(cè)被測(cè)信號(hào)，提供示波器的高輸入阻抗，減小波形失真及展寬示波器的工作頻帶等，它必須在信號(hào)源和示波器輸入之間提供足夠方便優(yōu)質(zhì)的連接。連接的充分程度有物理連接、對(duì)電路操作的影響和信號(hào)傳輸三個(gè)關(guān)鍵的問題。

2、