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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(cè)電路的波形，包括形狀、幅度、頻率（周期）、相位，還可以對(duì)兩個(gè)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(xiàng)基本功能。
雖然示波器的牌號(hào)、型號(hào)、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(shí)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(shí)以圖形清晰為佳。
2.信號(hào)輸入通道
常用示波器多為雙蹤示波器，有兩個(gè)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(cè)部位進(jìn)行測(cè)量。
3.通道選擇鍵（垂直方式選擇）
常用示波器有五個(gè)通道選擇鍵：
（1）CH1：通道1單獨(dú)顯示；
（2）CH2：通道2單獨(dú)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(shí)雙蹤顯示；
（5）ADD：兩通道的信號(hào)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(hào)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(cè)信號(hào)在屏幕垂直方向所占格數(shù)，即得出該被測(cè)信號(hào)的幅度。
5.垂直移動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕
用于調(diào)節(jié)被測(cè)信號(hào)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(hào)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(shí)間為0.5ms），乘以被測(cè)信號(hào)一個(gè)周期占有格數(shù)，即得出該信號(hào)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(cè)信號(hào)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(hào)時(shí)，屏幕上無顯示；有信號(hào)時(shí)，與電平控制配合顯示穩(wěn)定波形；
（2）自動(dòng)（AUTO）：無信號(hào)時(shí)，屏幕上顯示光跡；有信號(hào)時(shí)與電平控制配合顯示穩(wěn)定的波形；
（3）電視場(chǎng)（TV）：用于顯示電視場(chǎng)信號(hào)；
（4）峰值自動(dòng)（P-P AUTO）：無信號(hào)時(shí)，屏幕上顯示光跡；有信號(hào)時(shí)，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(hào)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(hào)通道選擇，如果輸入信號(hào)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(cè)量方法
1.幅度和頻率的測(cè)量方法（以測(cè)試示波器的校準(zhǔn)信號(hào)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(hào)源小孔內(nèi)，此時(shí)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(hào)的幅度；
（6）讀出波形每個(gè)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(hào)的周期（周期的倒數(shù)為頻率）；
（7）一般校準(zhǔn)信號(hào)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(cè)量788手機(jī)13MHz時(shí)鐘脈沖為例）
手機(jī)中的13MHz時(shí)鐘信號(hào)正常是開機(jī)的必要條件，因此維修時(shí)要經(jīng)常測(cè)量有無13MHz時(shí)鐘信號(hào)。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(diǎn)，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(hào)。
說明和功能
我們可以把示波器簡(jiǎn)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(dòng)的指針或者數(shù)字顯示來給出信號(hào)電壓的測(cè)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(hào)電壓隨時(shí)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(cè)信號(hào)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(hào)形狀的信息。有的電壓表也能測(cè)量信號(hào)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(hào)隨時(shí)間變化的歷史情況。
2.電壓表通常只能對(duì)一個(gè)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，而示波器則能同時(shí)顯示兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)。
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(gè)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(diǎn)上。屏幕的內(nèi)表面涂有熒光物質(zhì)，這樣電子束打中的點(diǎn)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(diǎn)在屏幕上移動(dòng)。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(gè)，水平方向有10個(gè)，每個(gè)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(shí)間的測(cè)量。我們后面會(huì)討論這個(gè)問題。
如上所述，受到電子轟擊后，CRT上的熒光物質(zhì)就會(huì)發(fā)光。當(dāng)電子束移開后，熒光物質(zhì)在一個(gè)短的時(shí)間內(nèi)還會(huì)繼續(xù)發(fā)光。這個(gè)時(shí)間稱為余輝時(shí)間。余輝時(shí)間的長(zhǎng)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(shí)間小于一毫秒(ms).而熒光物質(zhì)P7的余輝時(shí)間則較長(zhǎng)，約為300ms，這對(duì)于觀察較慢的信號(hào)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(hào)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(diǎn)在屏幕上描繪出輸入信號(hào)的波形。這樣掃出的信號(hào)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(dòng)調(diào)切輝度。當(dāng)電子束移動(dòng)得比較快時(shí)，熒光物質(zhì)受到激勵(lì)的時(shí)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(dòng)緩慢時(shí)，屏幕上的光點(diǎn)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(zhǎng)示波管的壽命。
對(duì)于屏幕上的文字部分，另有單獨(dú)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(diǎn)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(dòng)調(diào)節(jié)的聚集控制。
—掃描旋轉(zhuǎn)
這個(gè)控制機(jī)構(gòu)使X軸掃描線和水平標(biāo)尺線對(duì)齊。由于地球的磁場(chǎng)在各個(gè)地方是不同的，這將會(huì)影響示波管顯示的掃描線。掃跡旋轉(zhuǎn)功能就用來對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)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(dòng)后再行調(diào)節(jié)。
—標(biāo)尺照明
標(biāo)尺亮度可以單獨(dú)控制。這對(duì)于屏幕攝影或在弱光線條件下工作時(shí)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(gè)外加的信號(hào)來改變。這對(duì)于由外部信號(hào)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(hào)輸入端通常是示波器后面板上的一個(gè)BNC插座。
1．3 垂直偏轉(zhuǎn)
靈敏度
垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)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(hào)。因此必須把不同幅度的信號(hào)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(duì)波形進(jìn)行測(cè)量。為此就要求對(duì)大信號(hào)進(jìn)行衰減、對(duì)小信號(hào)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?cái)?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(hào)使得掃跡在垂直方向的6個(gè)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(cè)量出信號(hào)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(dòng)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(hào)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(huì)看到，使用標(biāo)尺刻度來進(jìn)行信號(hào)上升時(shí)間的測(cè)量就是一個(gè)很好的例子?？勺兛刂颇軌蛟?－2－5的步進(jìn)值之間對(duì)靈敏度進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。通常當(dāng)使用可變控制時(shí)，準(zhǔn)確的靈敏度值是不知道的。我們只知道這時(shí)示波器的靈敏度是在1－2－5序列的兩個(gè)步進(jìn)值之間的某個(gè)值。這時(shí)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(hào)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(hào)提供直接的連接通路。因此信號(hào)提供直接的連接通路。因此信號(hào)的所有分量（AC和：DC）都會(huì)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(gè)電容。這樣，信號(hào)的DC分量就被阻斷，而信號(hào)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(hào)幅度僅為其直實(shí)幅度為71％時(shí)的信號(hào)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(jiǎn)化輸入電路
和耦合控制機(jī)構(gòu)有關(guān)的另一個(gè)功能是輸入接地功能。這時(shí)，輸入信號(hào)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(shí)，在屏幕上將會(huì)看到一條位于0V電平的直線。這時(shí)可以使用位置控制機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)這個(gè)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://easygofood.com/
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(chǎng)合的要求，因?yàn)樗鼘?duì)多數(shù)電路的負(fù)載效應(yīng)極小。
有些信號(hào)來自50Ω輸出阻搞的源。為了準(zhǔn)確的測(cè)量這些信號(hào)并避免發(fā)生失真，必須對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行正確的傳送和端接。這時(shí)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(gè)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(shí)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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