電子測量技術(shù)教案

5.1示波器顯示波形的根本原理5.2通用示波器5.3示波器的選擇和使用5.4示波器的根本測量方法5.5實訓(xùn)章節(jié)目錄1第5章

電子示波器

本章要點示波器波形顯示原理示波器原理框圖示波器的根本測量方法，測量信號電壓的幅度、頻率、周期、相位。25.1示波器顯示波形的根本原理偏轉(zhuǎn)電壓的作用1.示波管示波管是示波器最終顯示信號波形的部件。它包括三個局部：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏。這三局部密封在玻璃殼內(nèi)，形成電真空器件。3圖5-1示波管及電子束控制電路4〔1〕電子槍電子槍的作用是發(fā)射電子并形成很細的高速電子束，撞擊熒光屏而發(fā)光。它是由燈絲〔F〕、陰極〔K〕、柵極〔G1〕、前加速極〔G2〕、第一陽極〔A1〕、第二陽極〔A2〕組成。燈絲的作用是加熱陰極，加熱后的陰極發(fā)射電子?！?〕偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是由兩對位置互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成。靠近電子槍的一對是垂直偏轉(zhuǎn)板，另一對是水平偏轉(zhuǎn)板。電子束靠偏轉(zhuǎn)板上加的電場發(fā)生偏轉(zhuǎn)。5〔3〕熒光屏熒光屏是熒光粉涂在玻璃屏的內(nèi)表壁而制成。熒光屏的發(fā)光顏色通常有綠色、黃色、蘭色和白色。余輝時間有中余輝時間〔0.01~0.1s〕、長余輝時間〔0.1s以上〕、短余輝時間〔小于10-3s〕。觀察頻率較低的信號時用長余輝時間的示波管；觀察頻率較高的信號時用余輝時間較短的示波管；一般示波器中均采用中余輝示波管。6偏轉(zhuǎn)電壓的作用1〕當(dāng)X軸、Y軸偏轉(zhuǎn)板都不加電壓，電子束打在熒光屏的中心。2〕當(dāng)X軸偏轉(zhuǎn)板不加電壓，只在Y軸偏轉(zhuǎn)板加上電壓時，那么電子束垂直偏離中心，偏離的大小與偏轉(zhuǎn)板上加的電壓成正比。3〕當(dāng)Y軸偏轉(zhuǎn)板不加電壓，只在X軸偏轉(zhuǎn)板加上電壓時，那么電子束水平偏離中心，偏離的大小也是與偏轉(zhuǎn)板上的電壓成正比。4〕當(dāng)X軸、Y軸偏轉(zhuǎn)板同時也加上電壓時，電子束的偏轉(zhuǎn)可以這樣來確定，電子束最終打在分別平行于Y軸(ux的作用〕和X軸〔uy的作用〕的線的交點處的屏幕上。75.1.2掃描1.掃描是電子束在電場的作用下，按一定的規(guī)律在熒光屏上運動的過程。

2.X軸偏轉(zhuǎn)板加的鋸齒波電壓，稱為掃描電壓。

3.X軸偏轉(zhuǎn)板加重復(fù)的鋸齒波電壓時，在屏幕上就顯示一條亮線，這個過程叫做水平掃描。

4.電子束從左到右的掃描叫水平正程掃描，從右到左的掃描叫水平逆程掃描。

5.水平逆程掃描時間最好為零，這就要求鋸齒波掃描電壓的逆程時間為零。8如果被測信號電壓uy的周期為Ty，掃描電壓的周期為Tx，當(dāng)TX=Ty，并同時加到偏轉(zhuǎn)板，電子就在uy與ux共同所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)電場作用下，打在熒光屏上形成的亮點的光跡正是與uy相同的曲線。圖5-2波形顯示圖

95.2通用示波器

通用示波器是由Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和主機局部組成。Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是由Y軸衰減器、延遲線和Y軸放大器等組成。X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是由同步觸發(fā)電路、掃描發(fā)生器、消隱電路和X軸放大器等組成。主機系統(tǒng)是由示波管、電源、Z通道和標準信號源等組成。105.2.1通用示波器的根本組成和原理框圖11圖5-3通用示波器的組成框圖125.2.2Y通道1.輸入電路輸入電路的作用是使輸入信號進行電壓變換及被測電路的輸出端與示波器前置放大器之間起阻抗匹配的作用，當(dāng)被測信號輸入，前置放大器工作于最正確狀態(tài)。圖5-4輸入電路13〔1〕探頭同軸電纜作為輸入引線，使輸入電容Ci顯著增加，在測量高頻信號或窄脈沖信號時容易出現(xiàn)失真。因此，寬帶示波器常用探頭檢測被觀察信號。探頭里有一可調(diào)的小電容C(5—10pF)和大電阻R并聯(lián)調(diào)整補償電容C可以得到最正確補償，即滿足CiRi=RC．應(yīng)調(diào)整C，使到達圖(a)的正確補償情況。14圖5-5調(diào)節(jié)補償電容時的波形

正常補償過補償欠補償15探頭的缺點是送到示波器輸入端的信號減小了10倍。計算脈沖幅度時，應(yīng)將偏轉(zhuǎn)因數(shù)乘以10。為了防止探頭衰減，可采用有源探頭，即探頭內(nèi)有一個場效應(yīng)源極跟隨器，它的傳輸系數(shù)為1，同時又具有高輸入阻抗和屏蔽性。另外必須強調(diào)，探頭里的微調(diào)電容是對特定的示波器設(shè)定的，各臺示波器的Ci值一般都不相同，所以探頭不能互換，否那么會引入明顯畸變。16〔2〕輸入耦合方式如果示波器的下限頻率不為零，那么放大器為交流放大器，其輸入端用電容耦合；如果示波器的下限頻率為零，可以觀察信號的直流分量或觀察變化極慢的信號，那么放大器是直流放大器。輸入端的耦合方式，可以是直流耦合，也可以是交流耦合，用開關(guān)K來控制。將開關(guān)置于“DC〞位置，信號直接通過，開關(guān)置于“AC〞位置，信號通過電容隔斷直流。開關(guān)置于“⊥〞位切斷信號，這時掃描基線所在位置為零電平。17〔3〕衰減器由于示波器的靈敏度設(shè)計得較高，當(dāng)需要觀察幅度較大的信號時，可能出現(xiàn)信號失真。為了防止失真，必須接入衰減器。2.射極跟隨器射極跟隨器的輸入阻抗高使示波器的輸入阻抗高,對被測網(wǎng)絡(luò)影響?。簧錁O跟隨器的輸出阻抗低可以適應(yīng)后接的低阻抗延遲線。3.延遲線Y通道參加延遲線是為了使被測信號與X通道的掃描信號同時到達各自的偏轉(zhuǎn)板，最后在屏幕上能觀察到起始的波形。184.Y軸前置放大電路和輸出放大電路都是采用寬帶放大器。前置放大電路可以使信號得到放大，補償延遲線對信號的損耗。輸出放大電路放大信號到能夠使電子束偏轉(zhuǎn)足夠大的幅度。195.2.3X通道

1.觸發(fā)電路觸發(fā)電路包括觸發(fā)源選擇、觸發(fā)信號耦合方式選擇觸發(fā)放大器、觸發(fā)整形電路。圖5-6觸發(fā)電路

20〔1〕觸發(fā)源選擇觸發(fā)源選擇通常由轉(zhuǎn)換開關(guān)來選擇內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)或電源觸發(fā)。內(nèi)觸發(fā)信號來自示波器內(nèi)Y通道的被測信號。外觸發(fā)是用外接信號作為觸發(fā)信號，由觸發(fā)輸入端接入。當(dāng)比較兩個信號的時間關(guān)系時，可用外觸發(fā)。電源觸發(fā)是用交流電源經(jīng)變壓器降壓后再產(chǎn)生的脈沖作為觸發(fā)信號。電源觸發(fā)信號用于觀察與交流電源頻率有時間關(guān)系的信號。21〔2〕觸發(fā)耦合方式觸發(fā)耦合方式有四種，“DC〞直流耦合、“AC〞交流耦合、“AC〞低頻抑制和“HF〞高頻耦合。直流耦合用于接入直流或緩慢變化的信號或頻率較低并且有直流成分的信號。交流耦合用于觀察由低頻到較高頻的信號，用內(nèi)觸發(fā)或外觸發(fā)均可。交流低頻抑制耦合方式用于抑制2kHz以下的低頻信號成分，使被測信號波形穩(wěn)定。高頻耦合用于觀察大于5MHz的信號。22〔3〕觸發(fā)方式及觸發(fā)整形電路觸發(fā)方式一般有常態(tài)、自動和高頻三種方式。常態(tài)觸發(fā)方式是將觸發(fā)信號輸入整形電路，整形后輸出足以觸發(fā)掃描電壓電路的觸發(fā)脈沖。當(dāng)無輸入或觸發(fā)電平不夠時，無觸發(fā)脈沖輸出，無掃描基線；觸發(fā)極性是可調(diào)的，上升沿觸發(fā)為正極性觸發(fā)，下降沿觸發(fā)為負極性觸發(fā)。常態(tài)觸發(fā)的觸發(fā)電平幅度可調(diào)節(jié)。自動觸發(fā)方式中的整形電路為自激多諧振蕩器。在沒有被測信號時仍然有掃描基線。一般測量均使用自動觸發(fā)方式。高頻觸發(fā)方式中整形電路也為自激多諧振蕩器。高頻觸發(fā)方式常用于觀測高頻信號。232.時基發(fā)生器時基閘門電路、掃描電壓發(fā)生器、電壓比較器和釋抑電路組成時基發(fā)生器。24時基閘門掃描電壓發(fā)生器電壓比較器釋抑電路255.2.4主機系統(tǒng)1．

示波管示波管是用來最終顯示波形。2．

電源電源分為低壓電源和高壓電源兩種。低壓電源采用典型的串聯(lián)調(diào)節(jié)式穩(wěn)壓電源。高壓電源一般采用直流-直流變換方法。它是由高頻振蕩器產(chǎn)生近于方波的高頻振蕩，再用變壓器方波提升到所需要的電壓值，經(jīng)過整流、濾波得到高壓的直流電壓。這種方法可使變壓器和濾波器做得較小，紋波電壓很低，負載一旦加重，能自動停振有自動保護作用。

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4．

標準信號發(fā)生器標準信號發(fā)生器產(chǎn)生輸出電壓為一定值，頻率固定的標準方波。方波輸入到Y(jié)通道，校準Y放大器的靈敏度，以滿足對信號電壓的測量要求；利用方波的周期，對X軸時基掃描速度進行校準，以滿足對信號周期的測量要求。28選擇和使用示波器時，必須了解六項最重要的性能指標1．頻率響應(yīng)示波器的頻率響應(yīng)就是其Y軸系統(tǒng)工作頻率范圍，或指Y放大器帶寬，通常以-3dB處，即相對放大量下降到0.707時的頻率范圍表示。寬帶示波器的頻率響應(yīng)低端常常從零開始，頻帶越寬，高頻特性越好。例如，SR-8型二蹤示波器帶寬為15MHz，SBM-10A示波器的帶寬為30MHz，SBM-10A示波器能夠測量的信號頻率就比SR-8型二蹤示波器要高。目前最寬的示波器頻率范圍已到達1000MHz。292．偏轉(zhuǎn)靈敏度示波器輸入電壓與亮點Y方向偏移量的比值稱為偏轉(zhuǎn)靈敏度，也稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)。單位mV/div，度〔div〕指熒光屏刻度1大格，1div=1cm。偏轉(zhuǎn)因數(shù)數(shù)值可表示靈敏度，數(shù)值越小靈敏度越高，每一種示波器有一個最高靈敏度。一般示波器最高靈敏度對應(yīng)于5mV/div或10mV/div。當(dāng)Y系統(tǒng)接入不同衰減器時偏轉(zhuǎn)因數(shù)值改變。303．掃描速度示波器屏幕上光點的水平掃描速度的上下可用掃描速度、時基因數(shù)、掃描頻率等指標來描述。掃描速度就是光點水平移動的速度，其單位是cm／s或div／s(度／秒)。掃描速度的倒數(shù)稱為時基因數(shù)，它表示光點水平移動單位長度(cm或div)所需的時間。掃描頻率表示水平掃描的鋸齒波的頻率。一般示波器在X方向掃描頻率可由t／cm或t／div分檔開關(guān)進行調(diào)節(jié)，此開關(guān)標注的是時基因數(shù)。為了觀察緩慢變化的信號，那么要求示波器具有較低的掃描速度，因此，示波器的掃描頻率范圍越寬越好。314．輸入阻抗輸入阻抗是指示波器輸入端對地的電阻Ri和分布電容Ci的并聯(lián)阻抗。輸入阻抗越大，示波器對被測電路的影響就越小，所以要求輸入電阻Ri大而輸入電容Ci

小。輸入電容Ci在頻率越高時，對被測電路的影響越大。325．瞬態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)是指輸入理想的矩形波信號后，示波器顯示波形的脈沖參數(shù)，如圖3-8包括上升時間tr、上沖δ、平頂?shù)洇?、下降時間t?、反沖ε等。是示波器的頻率特性的瞬態(tài)表示法。其中以tr和δ最重要。上沖通常以相對值表示，在上沖一定的前提下，tr越小示波器高頻特性越好，例如＜5%，SR-8示波器tr＜24ns，SR-20Gtr＜12ns。顯然，SR-20G型的高頻特性比SR-8型的好。33圖5-8示波器的瞬態(tài)響應(yīng)346．延遲時間從掃描線開始出現(xiàn)到波形上升或下降到根本幅度的10%所經(jīng)過的時間稱為延遲時間。延遲時間的存在有利于觀察脈沖沿，這是示波器Y軸系統(tǒng)中接入延遲線的結(jié)果。延遲時間固定或可調(diào)隨機型而異。35〔6〕偏轉(zhuǎn)因數(shù)范圍與檔級：5mV／cm～5V／cm，按1；2；5順序分10檔，擴展×5：1mV／cm～1V／cm。誤差：不超過士3％，擴展×5不超過士(10~350C)；不超過土5％，擴展×5不超過土10％(0~400C)。微調(diào)范圍：不小于2.5︰1，幅度線性誤差，不超過5％?！?〕頻帶寬度DC：0~20MHz，-3dB；AC：10Hz~20MHz，-3dB?！?擴展，DC：0~15MHz，-3dB；AC：10Hz~15MHz，-3dB。36〔9〕掃描時間因數(shù)A掃描時間因數(shù)：0.2μs～0.5s／cm按1、2、5順序分20檔；擴展倍率：×10，誤差：不大于土3％(10~350C)，不大于±5％(0~400C)；擴展×10時：0.5μs／cm～lμs／cm，不大于±15％(10~350C)；0.5μs／cm～0.2μs／cm，不大于±8％(10~350C)；0.5μs／cm～0.2μs／cm，不大于±10％(0~400C)；375.3示波器的選擇和使用

5.3.1示波器選擇的一般原那么1．根據(jù)不同的測量對象選擇示波器1〕當(dāng)定性分析觀察信號的波形，并且是頻率不高的正弦波，這時可選用普通示波器；2〕當(dāng)分析觀察對被測信號的幅度或時間，信號為脈沖波或頻率較高的正弦波，這時可選擇寬帶示波器；3〕當(dāng)分析觀察頻率高于100MHz的周期脈沖信號，可選用取樣示波器；4〕當(dāng)希望將波形存貯起來以便事后進行分析研究，可選用具有記憶功能的記憶示波器。38

2．根據(jù)測量任務(wù)來正確選擇示波器反映一個示波器的適用范圍的兩個重要工作特性是通道的頻帶寬度和掃描速度?！?〕頻帶寬度它決定示波器可以觀察周期性連續(xù)信號的最高頻率或脈沖信號的最小寬度。示波器頻帶寬度fB與被測信號最高頻率fm成線性關(guān)系。示波器隨著被測信號的頻率，顯示的幅度將會衰減。39要想得到在幅度上根本不衰減的顯示，選擇示波器的頻帶寬度要等于被測信號中最高頻率的三倍以上。示波器的頻帶寬度fB與上升時間tro的關(guān)系為fB·tro≈350。一般選擇示波器的上升時間為被測信號上升時間trx的三分之一，即fB·tro≈1000。假設(shè)被測信號的上升時間trx=20ns，那么應(yīng)選擇fB=50MHz的示波器。40〔2〕掃描速度它決定了被測波形在熒光屏上水平方向展開的程度。如果熒光屏X軸方向的有效寬度為10div(格)，那么為了清楚地觀測一個脈沖信號的完整波形，這個波形在熒光屏上至少應(yīng)占有3div以上的寬度。例如，被觀測的脈沖信號寬度為120ns,那么掃描速度應(yīng)≥。同樣，為了清楚地觀測脈沖信號的邊沿，被觀測的邊沿在熒光屏上也應(yīng)占有3div以上的寬度，假設(shè)被測脈沖的邊沿時間為60ns，那么掃描速度也應(yīng)≥。因此必須根據(jù)被測信號的特點，選用指標符合測量要求的示波器。415.3.2示波器的正確使用

42使用示波器探頭時應(yīng)注意下面幾點：1．必須根據(jù)測試的具體要求來選用探頭類型，否那么將得到相反的效果。比方誤用電阻分壓器探頭去測量高頻或脈沖電路，那么由于這種探頭的高頻響應(yīng)很差，將使脈沖波形產(chǎn)生嚴重失真。2．一般情況，探頭和示波器都應(yīng)配套使用，不能互換，否那么將會導(dǎo)致分壓比誤差增加或高頻補償不當(dāng)。特別是低電容探頭。如果示波器Y通道的輸入級放大管更換而引起輸入阻抗改變，或探頭互換，這都有可能造成高頻補償不當(dāng)而產(chǎn)生波形失真。433．低電容探頭的電容器C1應(yīng)定期校正．具體方法：以良好的方波電壓通過探頭加到示波器，假設(shè)高頻補償良好，應(yīng)顯示圖a波形．假設(shè)補償缺乏或過補償，那么分別會出現(xiàn)圖b和c波形，這時可微調(diào)C1，直至調(diào)到出現(xiàn)良好的方波．在沒有方波發(fā)生器時，可利用示波器本身的幅值校準電壓。正常補償過補償欠補償445.4示波器的根本測量方法5.4.1測量電壓

1．測量直流電壓目前使用的示波器其頻率響應(yīng)都是從0赫茲開始，所以可以用來測量直流電壓。當(dāng)然假設(shè)其頻率響應(yīng)不是從0赫茲開始，那么不能用于直流電壓測量。45〔1〕電源線插入交流電源插座前，將“電源開關(guān)〞置于斷開位置；“輝度旋鈕〞置于相當(dāng)于時鐘3點位置；“聚焦旋鈕〞置于中間位置；“Y方式〞置于Y1；“水平位移〞置于中間位置；“垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)V/cm〞置于10mV/cm；“垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)微調(diào)〞置于校準〔順時針旋到底〕；“交直流〔AC-⊥DC〕耦合〞置于“⊥〞；“內(nèi)觸發(fā)〞置于“Y1〞；“觸發(fā)源〞選擇“內(nèi)〞；“觸發(fā)耦合〞選擇“AC〞；“觸發(fā)極性〞選擇“+〞；“電平〞置于鎖定〔逆時針旋到底〕；“釋抑〞置于常態(tài)〔逆時針旋到底〕；“掃描方式〞置于自動〔AUTO〕；“掃描時間因數(shù)t/cm〞置于0.5ms/cm；“掃描時間因數(shù)微調(diào)〞置于校準〔順時針旋到底〕；“水平位移〞置于中間位置。46〔2〕翻開電源開關(guān)，并確認開關(guān)上方的電源指示燈亮，約20s后，示波器屏幕上將出現(xiàn)一條水平掃描線。假設(shè)60s后還沒有掃描線出現(xiàn)，那么按〔1〕再檢查開關(guān)及控制旋鈕位置?！?〕調(diào)節(jié)“輝度〞和“聚焦〞旋鈕，使掃描線亮度適中，且最清晰?！?〕確定被測電壓極性：選擇較大的Y1的Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)；Y1接入被測電壓，將耦合方式開關(guān)置于“DC〞位，使掃描光跡的偏移較小，假設(shè)光跡向上偏移，那么被測電壓為正極性，否那么為負極性。47〔5〕將耦合方式開關(guān)再置于“⊥〞位，被測信號為正極性直流電壓，將掃描線調(diào)到熒光屏刻度線的最低位置上，相反調(diào)在最高位置上，將此定為零電平線，此后不再動Y1“移位〞旋鈕?！?〕測量直流電壓值：將耦合方式開關(guān)再撥到“DC〞位置上，選擇適宜的Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)(V／cm)，使掃描線盡可能多的移動(但不要超過標尺線)，以提高測量準確度，被測點電壓值為U＝H(cm)×Dy(V／cm)×K式中，H：掃描跡線垂直偏轉(zhuǎn)距離，Dy：所選用的Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)，K：探頭衰減系數(shù)。48如在測量時，示波器的Y偏轉(zhuǎn)因數(shù)開關(guān)置于0.5V／cm，被測信號經(jīng)衰減10倍的探頭接入，屏幕上掃描光跡向上偏移5格，如圖3-10所示，那么被測電壓極性為正，其大小為U＝5cm×0.5V／cm×l0=15V49圖5-9測量直流電壓

圖5-10測量交流電壓

502.測量交流電壓

用此方法可以方便地測量出電路的輸入和輸出的交流電壓，電路包括振蕩電路、信號發(fā)生器、放大電路和時序電路等。使用示波器測量電壓的優(yōu)點是在確定其大小的同時可觀察波形是否失真，還可同時顯示其頻率和相位，以此可以用來分析電路對信號的作用，判斷電路工作是否正常。交流電壓包括正弦波、三角波、矩形波和方波等。被測交流信號的頻率不得超出示波器的頻帶寬度的上限。51測量時〔1〕~〔3〕步驟與測量直流電壓相同?！?〕將耦合方式開關(guān)置“⊥〞位置，調(diào)節(jié)Y軸位移使掃描線至屏幕中心(或所需位置)，以此作為零電平線，以后不再調(diào)動Y軸位移?！?〕將耦合方式開關(guān)置“AC〞位置，接入被測電壓，選擇適宜的Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)(V／cm)，使顯示的波形的垂直偏轉(zhuǎn)盡可能大(不要超過屏幕有效面積)，還應(yīng)調(diào)節(jié)時間因數(shù)旋鈕，使屏幕上顯示一個或幾個波形，調(diào)節(jié)電平及釋抑旋鈕使波形穩(wěn)定?！?〕讀出顯示波形中所需測量點A到零電平的距離HA，那么可求出被測點的電壓：52uA＝HA(cm)×Dy(V／cm)×K如果被測電壓是正弦波，那么其峰—峰值為UP-P=H(cm)×Dy(V／cm)×K式中，H為波形總高度。圖5-11測量交流電壓

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3．測量電流對于電路中直流電流或交流電流的測量，是用代換的方法間接進行的，首先必須將電流量變換為成正比例的電壓量，才能夠以示波器來觀察。一般測試的方法是在被測電路中串接一只精度高、阻值小而且是的無感電阻，再利用示波器測量電壓的方法，測出該電阻兩端的電壓有效值，然后根據(jù)歐姆定律換算成實測電流值。即：I=U/R，式中U為被測電壓有效值，R為電阻值。544．測量合成電壓和脈沖電壓測量時〔1〕~〔4〕與測量交流電壓的步驟相同?！?〕將被測信號送入Y1通道，并將Y1輸入耦合開關(guān)置于“DC〞。選擇適宜的Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)(V／cm)，使顯示的波形的垂直偏轉(zhuǎn)盡可能大(不要超過屏幕有效面積)，還應(yīng)調(diào)節(jié)時間因數(shù)旋鈕，使屏幕上顯示一個或幾個波形，調(diào)節(jié)電平及釋抑旋鈕使波形穩(wěn)定。〔6〕讀取電壓的方法與前面相同。55圖5-12測量合成電壓

圖5-13測量脈沖電壓565.4.2測量時間和頻率

1．測量周期測量時〔1〕~〔3〕步驟與測量直流電壓相同。〔4〕將耦合方式開關(guān)置“⊥〞位置，調(diào)節(jié)Y軸位移使掃描線至屏幕中心(或所需位置)，以此作為零電平線，以后不再調(diào)動Y軸位移?！?〕將耦合方式開關(guān)置“AC〞位置，選擇適宜時間因數(shù)旋鈕，時間因數(shù)微調(diào)旋鈕置于校準位置，使屏幕上可以顯示一個或幾個波形，選擇適宜的Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)(V／cm)，使顯示的波形的垂直偏轉(zhuǎn)較大(不要超過屏幕標尺線)，接入被測信號，調(diào)節(jié)電平及釋抑旋鈕使波形穩(wěn)定。57〔6〕適當(dāng)調(diào)節(jié)Y位移和X位移，移動波形至屏幕中心區(qū)和選擇表示一個周期的被測點A、B，讀取AB具體長度值，如圖5-14所示。例如，AB=4cm,時間因數(shù)DX=1ms/cm，擴展倍乘K=1，得被測信號T=AB×DX×K=4×1×1=4ms圖5-14測量周期582．測量兩點間的時間間隔

時間間隔的測量可以按照公式計算：時間間隔=當(dāng)測量兩個信號時間間隔時，選擇相位超前的信號作為觸發(fā)源信號。當(dāng)測量信號的頻率較高時采用“交替〞顯示；當(dāng)測量信號的頻率較低時采用“斷續(xù)〞顯示。593．測量脈沖的上升時間與下降時間脈沖的上升時間或下降時間的測量和時間間隔測量方法一樣，脈沖的上升時間〔或下降時間〕兩點間的水平距離應(yīng)該從滿幅度的10%〔或90%〕到90%〔或10%〕兩點間的水平距離計算。上升時間與下降時間可按時間間隔公式計算。4．測量脈沖寬度測量脈沖寬度的兩點間的水平距離是按脈沖幅度的50%處電平之間的距離計算。脈沖寬度可按時間間隔公式計算。60

5．測量兩個信號的相位差用雙蹤示波器測量兩個信號相位差時，可將被測信號的其中一個送入Y1通道，另一信號送入Y2通道。選擇相位超前的信號作為觸發(fā)源信號，當(dāng)測量信號的頻率較高時采用“交替〞顯示；當(dāng)測量信號的頻率較低時采用“斷續(xù)〞顯示。適當(dāng)調(diào)整“Y位移〞，使兩個信號重疊起來，如圖5-15所示。這時可從圖中直接讀出ab和ac的長度，相位差。注意，操作不當(dāng)可能產(chǎn)生相位誤差。圖5-15測量相位差

616．測量頻率〔1〕測周期求頻率用信號頻率為周期倒數(shù)的關(guān)系，先測得信號周期，再換算為頻率。倒數(shù)運算往往除不盡，導(dǎo)致測量精度不太高。測周期求頻率一般用在要求不高的場合。具體測量可參照測量周期法。62〔2〕李沙育圖形測量頻率。讓示波器工作于X-Y方式，即Y通道和X通道分別加上不同頻率(fy和fx)的正弦信號。其中一個是頻率的信號，它可以從信號發(fā)生器得來；另一個是未知頻率信號。示波器參加信號后，屏幕上將顯示形狀隨信號頻率不同而不同的圖形稱為李沙育圖形?！沧ⅲ骸皶r間因數(shù)〞開關(guān)應(yīng)旋至X-Y位置〕兩個信號的頻率或初相位不同，李沙育圖形的形狀亦不同。幾種李沙育圖形如圖5-16中所示。

63圖5-16幾種李沙育圖

64可以在草圖上畫出李沙育圖，在李沙育圖形上分別作一條垂直線y—y’和一條水平線x—x’，讓它們穿過李沙育圖的交點數(shù)為最多。如果fy為加到Y(jié)通道的信號頻率；fx為加到X通道的信號頻率；nx—x，為李沙育圖形和水平線的交點數(shù)；ny—y，為李沙育圖形和垂直線的交點數(shù)。在作水平線和垂直線時必須注意兩點：不應(yīng)通過李沙育圖形本身的交點；不應(yīng)與李沙育圖形相切。這兩條線與圖形的交點數(shù)目與兩信號頻率之比成反比的關(guān)系：655.4.3測量調(diào)幅系數(shù)

1．直線掃描法直線掃描法是將被測信號送入示波器的Y軸，觸發(fā)信號可以采用外觸發(fā)，只要掃描電壓的頻率等于或小于調(diào)制頻率的一個整數(shù)倍，在X軸上加上連續(xù)線性的掃描電壓，在熒光屏上就可以得到一個調(diào)幅信號波形圖，如圖5-17所示。觀察波形圖上A和B的距離，用下式來決定調(diào)幅系數(shù)m。

直線掃描法的測量精確度不高，當(dāng)m較小時更是如此。

m=66圖5-17直線掃描測量調(diào)幅系數(shù)

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