1 简介
示波器是一种用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器,由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。除观测电流的波形外,还可以测定频率、电压强度等。凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。
2 分类
按照信号的不同分类
模拟示波器采用的是模拟电路(示波管,其基础是电子枪)电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上。屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。
数字示波器则是数据采集,A/D转换,软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器的工作方式是通过模拟转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值,并对样值进行存储,存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止,随后,数字示波器重构波形。数字示波器可以分为数字存储示波器(DSO),数字荧光示波器(DPO)和采样示波器。
模拟示波器要提高带宽,需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能,对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理,以及多种触发和超前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起,成果累累,大有全面取代模拟示波器之势,模拟示波器的确从前台退到后台。
按照结构和性能不同分类
①普通示波器。电路结构简单,频带较窄,扫描线性差,仅用于观察波形。
②多用示波器。频带较宽,扫描线性好,能对直流、低频、高频、超高频信号和脉冲信号进行定量测试。借助幅度校准器和时间校准器,测量的准确度可达±5%。
③多线示波器。采用多束示波管,能在荧光屏上同时显示两个以上同频信号的波形,没有时差,时序关系准确。
④多踪示波器。具有电子开关和门控电路的结构,可在单束示波管的荧光屏上同时显示两个以上同频信号的波形。但存在时差,时序关系不准确。
⑤取样示波器。采用取样技术将高频信号转换成模拟低频信号进行显示,有效频带可达GHz级。
⑥记忆示波器。采用存储示波管或数字存储技术,将单次电信号瞬变过程、非周期现象和超低频信号长时间保留在示波管的荧光屏上或存储在电路中,以供重复测试。
⑦数字示波器。内部带有微处理器,外部装有数字显示器,有的产品在示波管荧光屏上既可显示波形,又可显示字符。被测信号经模一数变换器(A/D变换器)送入数据存储器,通过键盘操作,可对捕获的波形参数的数据,进行加、减、乘、除、求平均值、求平方根值、求均方根值等的运算,并显示出答案数字。
3 基本构成
4 基本原理
5 仪器分类
示波器可以分为模拟示波器和数字示波器,对于大多数的电子应用,无论模拟示波器和数字示波器都是可以胜任的,只是对于一些特定的应用,由于模拟示波器和数字示波器所具备的不同特性,才会出现适合和不适合的地方。
6 参数特征
7 常见故障现象及原因
没有光点或波形
电源未接通。
辉度旋钮未调节好。
X,Y轴移位旋钮位置调偏。
Y轴平衡电位器调整不当,造成直流放大电路严重失衡。
水平方向展不开
触发源选择开关置于外档,且无外触发信号输入,则无锯齿波产生。
电平旋钮调节不当。
稳定度电位器没有调整在使扫描电路处于待触发的临界状态。
X轴选择误置于X外接位置,且外接插座上又无信号输入。
两踪示波器如果只使用A通道(B通道无输入信号),而内触发开关置于拉YB位置,则无锯齿波产生。
垂直方向无展示
输入耦合方式DC-接地-AC开关误置于接地位置。
输入端的高、低电位端与被测电路的高、低电位端接反。
输入信号较小,而V/div误置于低灵敏度档。
波形不稳定
稳定度电位器顺时针旋转过度,致使扫描电路处于自激扫描状态(未处于待触发的临界状态)。
触发耦合方式AC、AC(H)、DC开关未能按照不同触发信号频率正确选择相应档级。
选择高频触发状态时,触发源选择开关误置于外档(应置于内档。)
部分示波器扫描处于自动档(连续扫描)时,波形不稳定。
垂直线条密集或呈现一矩形
t/div开关选择不当,致使f扫描<<f信号。
水平线条密集或呈一条倾斜水平线
t/div关选择不当,致使f扫描>>f信号。
垂直方向的电压读数不准
未进行垂直方向的偏转灵敏度(v/div)校准。
进行v/div校准时,v/div微调旋钮未置于校正位置(即顺时针方向未旋足)。
进行测试时,v/div微调旋钮调离了校正位置(即调离了顺时针方向旋足的位置)。
使用10 :1衰减探头,计算电压时未乘以10倍。
被测信号频率超过示波器的最高使用频率,示波器读数比实际值偏小。
测得的是峰-峰值,正弦有效值需换算求得。
水平方向的读数不准
未进行水平方向的偏转灵敏度(t/div)校准。
进行t/div校准时,t/div微调旋钮未置于校准位置(即顺时针方向未旋足)。
进行测试时,t/div微调旋钮调离了校正位置(即调离了顺时针方向旋足的位置)。
扫速扩展开关置于拉(×10)位置时,测试未按t/div开关指示值提高灵敏度10倍计算。
交直流叠加信号的直流电压值分辨不清
Y轴输入耦合选择DC-接地-AC开关误置于AC档(应置于DC档)。
测试前未将DC-接地-AC开关置于接地档进行直流电平参考点校正。
Y轴平衡电位器未调整好。
测不出两个信号间的相位差
测不出两个信号间的相位差(波形显示法)
双踪示波器误把内触发(拉YB)开关置于按(常态)位置应把该开关置于拉YB位置。
双踪示波器没有正确选择显示方式开关的交替和断续档。
单线示波器触发选择开关误置于内档。
单线示波器触发选择开关虽置于外档,但两次外触发未采用同一信号。
调幅波形失常
t/div开关选择不当,扫描频率误按调幅波载波频率选择(应按音频调幅信号频率选择)。
波形调不到要求的起始时间和部位
稳定度电位器未调整在待触发的临界触发点上。
触发极性(+、-)与触发电平(+、-)配合不当。
触发方式开关误置于自动档(应置于常态档)。
触发或同步扫描
缓缓调节触发电平(或同步)旋钮,屏幕上显现稳定的波形,根据观察需要,适当调节电平旋钮,以显示相应起始位置的波形。
如果用双踪示波器观察波形,作单踪显示时,显示方式开关置于YA或YB。被测信号通过YA或YB输入端输入示波器。Y轴的触发源选择“内触发一拉YB”开关置于按(常态)位置。若示波器作两踪显示时,显示方式开关置于交替档(适用于观察频率不太低的信号),或断续档(适用于观察频率不太高的信号),此时Y轴的触发源选择“内触发-拉YB”开关置“拉YB”档。
使用不当造成的异常现象
示波器在使用过程中,往往由于操作者对于示波原理不甚理解和对示波器面板控制装置的作用不熟悉,会出现由于调节不当而造成异常现象。
8 测试应用
9 其他相关
注意事项
仪器操作人员的安全和仪器安全,仪器在安全范围内正常工作,保证测量波形准确、数据可靠,应注意:
1.通用示波器通过调节亮度和聚焦旋钮使光点直径最小以使波形清晰,减小测试误差;不要使光点停留在一点不动,否则电子束轰击一点宜在荧光屏上形成暗斑,损坏荧光屏。
2.测量系统- 例如示波器、信号源;打印机、计算机等设备等。被测电子设备- 例如仪器、电子部件、电路板、被测设备供电电源等设备接地线必须与公共地(大地)相连。
3. TDS200/TDS1000/TDS2000 系列数字示波器配合探头使用时,只能测量(被测信号- 信号地就是大地,信号端输出幅度小于300V CAT II)信号的波形。绝对不能测量市电AC220V 或与市电AC220V 不能隔离的电子设备的浮地信号。(浮地是不能接大地的,否则造成仪器损坏,如测试电磁炉。)
4.通用示波器的外壳,信号输入端BNC 插座金属外圈,探头接地线,AC220V 电源插座接地线端都是相通的。如仪器使用时不接大地线,直接用探头对浮地信号测量,则仪器相对大地会产生电位差;电压值等于探头接地线接触被测设备点与大地之间的电位差。这将对仪器操作人员、示波器、被测电子设备带来严重安全危险。
5. 用户如须要测量开关电源(开关电源初级,控制电路) 、UPS(不间断电源)、电子整流器、节能灯、变频器等类型产品或其它与市电AC220V 不能隔离的电子设备进行浮地信号测试时,必使用DP100高压隔离差分探头。
数字示波器
示波器使用中的其他注意事项:
(1)热电子仪器一般要避免频繁开机、关机,示波器也是这样。
(2)如果发现波形受外界干扰,可将示波器外壳接地。
(3)“Y输入”的电压不可太高,以免损坏仪器,在最大衰减时也不能超过400 V.“Y输入”导线悬空时,受外界电磁干扰出现干扰波形,应避免出现这种现象。
(4)关机前先将辉度调节旋钮沿逆时针方向转到底,使亮度减到最小,然后再断开电源开关。
(5)在观察荧屏上的亮斑并进行调节时,亮斑的亮度要适中,不能过亮。
示波器分为万用示波表,数字示波器,模拟示波器,虚拟示波器,任意波形示波器,手持示波表,数字荧光示波器,数据采集示波器
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