【導(dǎo)讀】示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號(hào)變換成看得見。的圖象，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)。在被測信號(hào)的作用下，電子束就好。像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號(hào)的瞬時(shí)值的變化曲線。頻率、相位差、調(diào)幅度等等。顯示電路包括示波管及其控制電路兩個(gè)部分。示波管是一種特殊的電子管，是示波器一。由圖可見，示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)系。統(tǒng)和熒光屏3個(gè)部分組成。為了提高屏上光點(diǎn)亮度，又不降低對(duì)電子束偏轉(zhuǎn)的靈敏度，現(xiàn)代示波管中，在偏。穿過控制極小孔的電子束，在第一陽極和第二陽極高電位的作用下，得到加速，向。由于電荷的同性相斥，電子束會(huì)逐漸散開。分別控制電子束在水平方向和垂直方向的運(yùn)動(dòng)。此時(shí)光點(diǎn)的亮度決定于電子束的數(shù)目、密度及其速度。被觀察信號(hào)頻率相關(guān)的同步信號(hào)，以牽制鋸齒波的振蕩頻率。相關(guān)的觸發(fā)信號(hào)，使掃描過程與被測信號(hào)密切配合。

　　

【正文】 號(hào)），或斷續(xù)檔（適用于觀察頻率不太高的信號(hào)），此時(shí) Y 軸的觸發(fā)源選擇“內(nèi)觸發(fā) 拉 YB”開關(guān)置“拉 YB”檔。 （四）使用不當(dāng)造成的異?，F(xiàn)象 示波器在使用過程中，往往由于操作者對(duì)于示波原理不甚理解和對(duì)示波器面板控制裝置的作用不熟悉，會(huì)出現(xiàn)由于調(diào)節(jié)不當(dāng)而造成異常現(xiàn)象?，F(xiàn)把示波器使用過程中，常見的由于使用不當(dāng)而造成的異?，F(xiàn)象及其原因羅列于表 51中，供示波器使用者參考。 三、示波器的測試應(yīng)用 （一）電壓的測量 利用示波器所做的任何測量，都是歸結(jié)為對(duì)電壓的測量。示波器可以測量各種波形的電壓幅度，既可以測量直流電壓和正弦電壓，又可以測量脈沖或非正弦電壓的幅度。更有用的是它可以測量一個(gè)脈沖電壓波形各部分的電壓幅值，如上沖量或頂部下降量等。這是其他任何電壓測量儀器都不能比擬的。 1．直接測量法 所謂直接測量法，就是直接從屏幕上量出被測電壓波形的高度，然后換算成電壓值。定量測試電壓時(shí)，一般把 Y軸靈敏度開關(guān)的微調(diào)旋鈕轉(zhuǎn)至“校準(zhǔn)”位置上，這樣，就可以從“ V/div”的指示值和被測信號(hào)占取的 縱軸坐標(biāo)值直接計(jì)算被測電壓值。所以，直接測量法又稱為標(biāo)尺法。 （ 1）交流電壓的測量 將 Y軸輸入耦合開關(guān)置于“ AC”位置，顯示出輸入波形的交流成分。 如交流信號(hào)的頻率很低時(shí)，則應(yīng)將 Y軸輸入耦合開關(guān)置于“ DC”位置。 將被測波形移至示波管屏幕的中心位置，用“ V/div”開關(guān)將被測波形控制在屏幕有效工作面積的范圍內(nèi)，按坐標(biāo)刻度片的分度讀取整個(gè)波形所占 Y軸方向的度數(shù) H，則被測電壓的峰 峰值 VPP可等于“ V/div”開關(guān)指示值與 H的乘積。如果使用探頭測量時(shí)，應(yīng)把探頭的衰減量計(jì)算在 內(nèi)，即把上述計(jì)算數(shù)值乘 10。 例如示波器的 Y軸靈敏度開關(guān)“ V/div”位于 ，被測波形占 Y軸的坐標(biāo)幅度 H為5div，則此信號(hào)電壓的峰 峰值為 1V。如是經(jīng)探頭測量，仍指示上述數(shù)值，則被測信號(hào)電壓的峰 峰值就為 10V。 （ 2）直流電壓的測量 將 Y軸輸入耦合開關(guān)置于“地”位置，觸發(fā)方式開關(guān)置“自動(dòng)”位置，使屏幕顯示一水平掃描線，此掃描線便為零電平線。 將 Y 軸輸入耦合開關(guān)置“ DC”位置，加入被測電壓，此時(shí)，掃描線在 Y 軸方向產(chǎn)生跳變位移 H，被測電壓即為“ V/div”開關(guān)指示值與 H的乘積。 直接測量法簡單易行，但誤差較大。產(chǎn)生誤差的因素有讀數(shù)誤差、視差和示波器的系統(tǒng)誤差（衰減器、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、示波管邊緣效應(yīng)）等。 2．比較測量法 比較測量法就是用一已知的標(biāo)準(zhǔn)電壓波形與被測電壓波形進(jìn)行比較求得被測電壓值。 將被測電壓 Vx輸入示波器的 Y軸通道，調(diào)節(jié) Y軸靈敏度選擇開關(guān)“ V/div”及其微調(diào)旋鈕，使熒光屏顯示出便于測量的高度 Hx并做好記錄，且“ V/div”開關(guān)及微調(diào)旋鈕位置保持不變。去掉被測電壓，把一個(gè)已知的可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電壓Ｖ s輸入Ｙ 軸，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓的輸出幅度，使它顯示與被測電壓相同的幅度。此時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電壓的輸出幅度等于被測電壓的幅度。比較法測量電壓可避免垂直系統(tǒng)引起和誤差，因而提高了測量精度。 （二）時(shí)間的測量 示波器時(shí)基能產(chǎn)生與時(shí)間呈線性關(guān)系的掃描線，因而可以用熒光屏的水平刻度來測量波形的時(shí)間參數(shù)，如周期性信號(hào)的重復(fù)周期、脈沖信號(hào)的寬度、時(shí)間間隔、上升時(shí)間（前沿）和下降時(shí)間（后沿）、兩個(gè)信號(hào)的時(shí)間差等等。 將示波器的掃速開關(guān)“ t/div”的“微調(diào)”裝置轉(zhuǎn)至校準(zhǔn)位置時(shí)，顯示的波形在水平方向刻度所代表的 時(shí)間可按“ t/div”開關(guān)的指示值直讀計(jì)算，從而較準(zhǔn)確地求出被測信號(hào)的時(shí)間參數(shù)。 （三）相位的測量 利用示波器測量兩個(gè)正弦電壓之間的相位差具有實(shí)用意義，用計(jì)數(shù)器可以測量頻率和時(shí)間，但不能直接測量正弦電壓之間的相位關(guān)系。利用示波器測量相位的方法很多，下面，僅介紹幾種常用的簡單方法。 1．雙蹤法 雙蹤法是用雙蹤示波器在熒光屏上直接比較兩個(gè)被測電壓的波形來測量其相位關(guān)系。測量時(shí)，將相位超前的信號(hào)接入 YB 通道，另一個(gè)信號(hào)接入 YA 通道。選用 YB觸發(fā)。 調(diào)節(jié)“ t/div”開關(guān)，使被測波形的一個(gè)周期在水平標(biāo)尺上準(zhǔn)確地占滿 8div，這樣，一個(gè)周期的相角 360176。被 8等分，每 1div相當(dāng)于 45176。讀出超前波與滯后波在水平軸的差距 T，按下式計(jì)算相位差φ： φ =45176。 /div T（ div） 如 T==，則φ =45176。 /div =176。 2．李沙育圖形法測相位 將示波器的 X軸選擇置于 X軸輸入位置，將信號(hào) u1接入示波器的 Y軸輸入端，信號(hào) u2接入示波器的 X軸輸入端。適當(dāng)調(diào)節(jié)示波器面板上相關(guān)旋鈕，使熒光屏上顯現(xiàn)一個(gè)大小適宜的橢圓（在特殊情況下，可能是一個(gè)正圓或一根斜線）。 形成橢圓的原理如圖 513所示。 由圖可見，設(shè) Y軸偏轉(zhuǎn)板上的信號(hào) u1導(dǎo)前于 X軸偏轉(zhuǎn)板上的信號(hào) u21/8周期，設(shè) u2的初相為零，即φ 2=0，因此當(dāng) u2為零時(shí)， u1為一個(gè)較大的值。如圖中的“ 0”點(diǎn)。此時(shí)，熒光屏上的光點(diǎn)也相應(yīng)地位于“ 0”點(diǎn)。隨著時(shí)間的變化， u1 上升， u2 也上升，則熒光屏上的光點(diǎn)向右上方移動(dòng)。當(dāng)經(jīng) 1/8周期后， u u2分別到達(dá)“ 1”點(diǎn)，此時(shí) u1到達(dá)最大值， u2為一個(gè)較大的值，熒光屏上的光點(diǎn)位于相應(yīng)的“ 1”。如此繼續(xù)下去， 熒光屏上的光點(diǎn)將描出一個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的橢圓。如果 u1 滯后于 u2 則形成一個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的橢圓。當(dāng)然，這只有在信號(hào)頻率很低時(shí)（如幾赫茲），且在短余輝的熒光屏上便會(huì)清楚地看到熒光屏上的光點(diǎn)順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。由上述可見橢圓的形狀是隨兩個(gè)正弦信號(hào)電壓 u u2相位差的不同而不同。因此可以根據(jù)橢圓的形狀確定兩個(gè)正弦信號(hào)之間的相位差Δφ。在圖 513 中設(shè) A是橢圓與 Y軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)， B是橢圓上各點(diǎn)坐標(biāo)的最大值。由圖可見， A是對(duì)應(yīng)于 t=0時(shí) u1的瞬時(shí)電壓，即 A=Um1sinφ1 B是對(duì)應(yīng)于 u1的 幅值，即 B=Um1 于是 A/B=（ Um1sinφ 1） /Um1=sinφ 1 且由于假設(shè)φ 2=0，所以 Δφ=φ1φ2=φ1 由此可得 Δφ =φ 1=arcsin（ A/B） 同理，相位差Δφ也可用式 Δφ =φ 1=arcsin（ C/D） 來表示。在實(shí)際測試中為讀數(shù)方便，常讀取 2A， 2B（或 2C， 2D），按式 Δφ =arcsin（ 2A/2B）或Δφ =arcsin（ 2C/2D） 來計(jì)算 相位差。 圖 514 所示的各種圖形分別表示正弦信號(hào)電壓在不同相位差時(shí)的情況。不難看出，如果橢圓的主軸在第 1和第 3象限內(nèi)，則相位差在 0176?！?90176?；?270176?！?360176。之間；如果主軸在第 2和第 4象限內(nèi)，相位差在 90176。～ 180176?；?180176?！?270176。之間。 圖 514不同相位差時(shí)的圖形 （四）頻率的測量 用示波器測量信號(hào)頻率的方法很多，下面介紹常用的兩種基本方法。 1．周期法 對(duì)于任何周期信號(hào)，可用前述的時(shí)間間隔的測量方法，先測定其每個(gè)周期的時(shí)間 T，再用下 式求出頻率 f： f=1/T 例如示波器上顯示的被測波形，一周期為 8div，“ t/div”開關(guān)置“ 1μ s”位置，其“微調(diào)”置“校準(zhǔn)”位置。則其周期和頻率計(jì)算如下： T=1us/div8div=8us f=1/8us=125kHz 所以，被測波形的頻率為 125kHz。 2．李沙育圖形法測頻率 將示波器置 XY工作方式，被測信號(hào)輸入 Y軸，標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)輸入“ X外接”，慢慢改變標(biāo)準(zhǔn)頻率，使這兩個(gè)信號(hào)頻率成整數(shù)倍時(shí)，例如 fx: fy=1:2，則在熒光屏上會(huì)形成穩(wěn)定的李沙育圖形。 李沙育圖形的形狀不但與兩個(gè)偏轉(zhuǎn)電壓的相位有關(guān)，而且與兩個(gè)偏轉(zhuǎn)電壓的頻率也有關(guān)。用描跡法可以畫出 ux 與 uy的各種頻率比、不同相位差時(shí)的李沙育圖形，幾種不同頻率比的李沙育圖形如圖 515所示。 利用李沙育圖形與頻率的關(guān)系，可進(jìn)行準(zhǔn)確的頻率比較來測定被測信號(hào)的頻率。其方法是分別通過李沙育圖形引水平線和垂直線，所引的水平線垂直線不要通過圖形的交叉點(diǎn)或與其相切。若水平線與圖形的交點(diǎn)數(shù)為 m，垂直線與圖形的交點(diǎn)數(shù) n，則 fy/fx=m/n 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)頻率 fx（或 fy）為已知時(shí)，由上式可以求出被測信號(hào)頻率 fy（或 fx）。顯然，在實(shí)際測試工作中，用李沙育圖形進(jìn)行頻率測試時(shí)，為了使測試簡便正確，在條件許可的情況下，通常盡可能調(diào)節(jié)已知頻率信號(hào)的頻率，使熒光屏上顯示的圖形為圓或橢圓。這時(shí)被測信號(hào)頻率等于已知信號(hào)頻率。 圖 516常用頻率比的李沙育圖形 由于加到示波器上的兩個(gè)電壓相位不同，熒光屏上圖形會(huì)有不同的形狀，但這對(duì)確定未知頻率并無影響。 李沙育圖形法測量頻率是相當(dāng)準(zhǔn)確的，但操作較費(fèi)時(shí)。同時(shí)，它只適用于測量 頻率較低的信號(hào)。