電子測量與儀器課件第四章波形測試與儀器3

1、第4章 波形測試與儀器 1 4.7.1 示波器的選用示波器的選用 1. 根據(jù)被測信號特性選擇合適的示波器根據(jù)被測信號特性選擇合適的示波器 定性觀察頻率不高的一般的周期性信號，可選用普通示波器定性觀察頻率不高的一般的周期性信號，可選用普通示波器（BW=560MHz）或簡易示波器（）或簡易示波器（BW=100kHz500kHz）。）。 觀察非周期性信號、寬度很小的脈沖信號，應(yīng)選用具有觸發(fā)掃描或觀察非周期性信號、寬度很小的脈沖信號，應(yīng)選用具有觸發(fā)掃描或單次掃描的寬帶示波器（單次掃描的寬帶示波器（BW60MHz）。）。 觀察快速變化的非周期性信號，應(yīng)選用高速示波器。觀察快速變化的非周期性信號，應(yīng)選用高

2、速示波器。 觀察頻率很高的周期性信號，應(yīng)選用取樣示波器。觀察頻率很高的周期性信號，應(yīng)選用取樣示波器。 觀察低頻緩慢變化的信號，可選用低頻示波器或長余輝慢掃描示波觀察低頻緩慢變化的信號，可選用低頻示波器或長余輝慢掃描示波器。器。 需要對兩個(gè)信號進(jìn)行比較時(shí)，應(yīng)選用雙蹤示波器。需要對兩個(gè)信號進(jìn)行比較時(shí)，應(yīng)選用雙蹤示波器。 需要對兩個(gè)以上信號比較時(shí)，則選用多蹤示波器或多束示波器。需要對兩個(gè)以上信號比較時(shí)，則選用多蹤示波器或多束示波器。 若要將波形存儲(chǔ)起來，應(yīng)選用存儲(chǔ)示波器。若要將波形存儲(chǔ)起來，應(yīng)選用存儲(chǔ)示波器。4.7 示波器的選擇使用示波器的選擇使用第4章 波形測試與儀器 22. 根據(jù)示波器性能選擇合

3、適的示波器根據(jù)示波器性能選擇合適的示波器（1）頻帶寬度和上升時(shí)間）頻帶寬度和上升時(shí)間一般要求頻帶寬度一般要求頻帶寬度BW3fmax(fmax為被測信號最高頻率為被測信號最高頻率)；示波器上升；示波器上升時(shí)間時(shí)間trtr2/3，否則，按式（，否則，按式（4-2）加以修正。）加以修正。（2）垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度）垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度 若要觀測微弱信號，應(yīng)選擇較高偏轉(zhuǎn)靈敏度若要觀測微弱信號，應(yīng)選擇較高偏轉(zhuǎn)靈敏度的示波器，即的示波器，即V/div值較小，反之，應(yīng)選擇較大值較小，反之，應(yīng)選擇較大V/div值的示波器。值的示波器。（3）輸入阻抗）輸入阻抗 盡量選用高輸入阻抗的示波器。盡量選用高輸入阻抗的示波器。（4）

4、掃描速度）掃描速度 被測信號頻率越高，所需示波器掃描速度越快，反被測信號頻率越高，所需示波器掃描速度越快，反之，掃描速度越慢。之，掃描速度越慢。3. 使用注意事項(xiàng)使用注意事項(xiàng)選擇合適的電源，并注意機(jī)殼接地，用前預(yù)熱。選擇合適的電源，并注意機(jī)殼接地，用前預(yù)熱。經(jīng)探極衰減后的輸入信號不能超過示波器輸入電壓的允許范圍，經(jīng)探極衰減后的輸入信號不能超過示波器輸入電壓的允許范圍，并注意防止觸電。并注意防止觸電。根據(jù)需要，選擇合適的輸入耦合方式。根據(jù)需要，選擇合適的輸入耦合方式。第4章 波形測試與儀器 3輝度要適中，不宜過亮，亮點(diǎn)不能長時(shí)間停留在同一點(diǎn)上。盡量避輝度要適中，不宜過亮，亮點(diǎn)不能長時(shí)間停留在同一

5、點(diǎn)上。盡量避免在陽光直射或明亮環(huán)境下使用示波器。免在陽光直射或明亮環(huán)境下使用示波器。聚焦要合適，不宜太散或過細(xì)。聚焦要合適，不宜太散或過細(xì)。測量前要注意調(diào)節(jié)測量前要注意調(diào)節(jié)“軸線校正軸線校正”，使熒光屏刻度軸線與顯示波形的，使熒光屏刻度軸線與顯示波形的軸線平行。軸線平行。盡量在熒光屏有效尺寸內(nèi)測量。盡量在熒光屏有效尺寸內(nèi)測量。 探極要專用，用前要校正。注意正確使用探極衰減器。探極要專用，用前要校正。注意正確使用探極衰減器。連接示波器與被測電路時(shí)，如果被測信號為幾百連接示波器與被測電路時(shí)，如果被測信號為幾百kHz以下的連續(xù)信以下的連續(xù)信號，可用一般導(dǎo)線連接；若信號幅度較小，可以使用屏蔽線連接；測

6、量脈號，可用一般導(dǎo)線連接；若信號幅度較小，可以使用屏蔽線連接；測量脈沖信號或高頻信號時(shí)，必須用高頻同軸電纜連接。沖信號或高頻信號時(shí)，必須用高頻同軸電纜連接。波形不穩(wěn)定時(shí)，通常按波形不穩(wěn)定時(shí)，通常按“觸發(fā)源觸發(fā)源”、“觸發(fā)耦合方式觸發(fā)耦合方式”、“觸發(fā)方觸發(fā)方式式”、“掃描速度掃描速度”、“觸發(fā)電平觸發(fā)電平”的順序進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果仍不穩(wěn)定，可的順序進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果仍不穩(wěn)定，可反復(fù)調(diào)節(jié)上述旋鈕或試驗(yàn)調(diào)節(jié)反復(fù)調(diào)節(jié)上述旋鈕或試驗(yàn)調(diào)節(jié)“偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)因數(shù)”旋鈕等。旋鈕等。 直接測量電壓（或時(shí)間量）時(shí)，偏轉(zhuǎn)因數(shù)直接測量電壓（或時(shí)間量）時(shí)，偏轉(zhuǎn)因數(shù)(V/div) “細(xì)調(diào)細(xì)調(diào)”或時(shí)基因或時(shí)基因數(shù)數(shù)(t/div) “

7、細(xì)調(diào)細(xì)調(diào)”旋鈕務(wù)必置于旋鈕務(wù)必置于“校準(zhǔn)校準(zhǔn)”位置，否則，將產(chǎn)生大的測量誤差。位置，否則，將產(chǎn)生大的測量誤差。11第4章 波形測試與儀器 44.7.2 示波器的正確使用示波器的正確使用 HH4330A COS5040BY-TEKTRONIX2261型雙蹤示波器是型雙蹤示波器是20MHz帶寬的精密便攜式通用示帶寬的精密便攜式通用示波器，它選用高清晰示波管，具有圖形顯示明亮、清晰、操作方便、構(gòu)造波器，它選用高清晰示波管，具有圖形顯示明亮、清晰、操作方便、構(gòu)造新穎等特點(diǎn)。新穎等特點(diǎn)。1. 主要技術(shù)性能主要技術(shù)性能（1）Y軸信道軸信道1）偏轉(zhuǎn)靈敏度）偏轉(zhuǎn)靈敏度 3；5mV/div5V/div，按，按1

8、-2-5順序分順序分9擋擋，誤差為，誤差為5；擴(kuò)展；擴(kuò)展5時(shí)誤差時(shí)誤差為為10。 5；2）頻帶寬度）頻帶寬度 040MHz 10Hz40MHzDC耦合為耦合為020MHz，AC耦合為耦合為10Hz20MHz。3）輸入阻抗）輸入阻抗直接輸入時(shí)直接輸入時(shí)：（：（12）M30pF5pF；經(jīng)；經(jīng)10：1探極輸入時(shí)：探極輸入時(shí)：（105）M16.2pF2pF。第4章 波形測試與儀器 54）最大輸入電壓）最大輸入電壓 400VPK5）工作方式）工作方式CH1、CH2、ALT（交替）、（交替）、CHOP（斷續(xù)）、（斷續(xù)）、ADD（疊加）。（疊加）。6）Y通道延遲時(shí)間通道延遲時(shí)間 在在100ns以上。以上。（

9、2）X軸信道軸信道1）時(shí)基因數(shù)）時(shí)基因數(shù) 20nsdiv0.1sdiv0.2sdiv，按，按1-2-5順序分順序分20擋，誤差為擋，誤差為5；擴(kuò)展；擴(kuò)展5時(shí)，誤差為時(shí)，誤差為8，最小時(shí)基因數(shù)為，最小時(shí)基因數(shù)為20ns/div。2）工作方式）工作方式直線掃描方式：直線掃描方式：AUTO（自動(dòng)）、（自動(dòng)）、NORM（觸發(fā)）、（觸發(fā)）、SGL（單次），（單次），X-Y方式。方式。3）觸發(fā)方式）觸發(fā)方式 CH1，CH2，LINE（電源），（電源），EXT（外）。（外）。4）耦合方式）耦合方式AC，DC，TV（電視場同步信號），（電視場同步信號），NORM。第4章 波形測試與儀器 65）外觸發(fā)最大輸入電

10、壓）外觸發(fā)最大輸入電壓400VPK（DC+AC peak，直流與交流峰值之和）。，直流與交流峰值之和）。（3）主機(jī)）主機(jī)1）顯示尺寸）顯示尺寸8Div10Div(1Div=1cm)2）后加速陽極電壓）后加速陽極電壓 2kV3）顯示顏色）顯示顏色 綠色綠色4）Z調(diào)制（亮度調(diào)制）調(diào)制（亮度調(diào)制）頻率范圍：頻率范圍：DC1MHz；最大輸入電壓：；最大輸入電壓：50VPK；輸入電阻：；輸入電阻：10k。 5）X-Y方式頻率范圍方式頻率范圍 01MHz。 6）校準(zhǔn)信號）校準(zhǔn)信號 方波，（方波，（0.52）Vp-p，（，（12）kHz。第4章 波形測試與儀器 711）EXT INPUT（外觸發(fā)源輸入）（外

11、觸發(fā)源輸入）外觸發(fā)信號源輸入端，見圖外觸發(fā)信號源輸入端，見圖4.20中中 。除前面板上的上述開關(guān)旋鈕之外，示波器后面板上還有下列屬于主除前面板上的上述開關(guān)旋鈕之外，示波器后面板上還有下列屬于主機(jī)部分的開關(guān)與插座：機(jī)部分的開關(guān)與插座：1）Z-INPUT（Z軸輸入）軸輸入）亮度調(diào)制信號輸入端。亮度調(diào)制又稱為調(diào)輝，即亮度調(diào)制信號（高亮度調(diào)制信號輸入端。亮度調(diào)制又稱為調(diào)輝，即亮度調(diào)制信號（高頻）經(jīng)頻）經(jīng)Z通道加到示波管控制柵極或陰極上，使被測信號（低頻）波形的通道加到示波管控制柵極或陰極上，使被測信號（低頻）波形的亮暗變化情況受亮度調(diào)制信號的控制，波形由虛線段構(gòu)成。亮暗變化情況受亮度調(diào)制信號的控制，波

12、形由虛線段構(gòu)成。5VP-P的信號一的信號一般就能產(chǎn)生明顯的亮度調(diào)制，要求該信號應(yīng)與被測信號保持同步，否則，般就能產(chǎn)生明顯的亮度調(diào)制，要求該信號應(yīng)與被測信號保持同步，否則，構(gòu)成波形的線條將產(chǎn)生移動(dòng)。根據(jù)這一現(xiàn)象，可以測量周期、頻率、時(shí)間構(gòu)成波形的線條將產(chǎn)生移動(dòng)。根據(jù)這一現(xiàn)象，可以測量周期、頻率、時(shí)間等參數(shù)。等參數(shù)。29第4章 波形測試與儀器 83. 示波器的正確使用示波器的正確使用使用新儀器之前，除了要仔細(xì)閱讀技術(shù)說明書之外，還要認(rèn)真分析使用新儀器之前，除了要仔細(xì)閱讀技術(shù)說明書之外，還要認(rèn)真分析總結(jié)面板上有關(guān)符號及標(biāo)注的意義。這對于操作者來說是很重要的，因?yàn)榭偨Y(jié)面板上有關(guān)符號及標(biāo)注的意義。這對于

13、操作者來說是很重要的，因?yàn)閺闹锌梢粤私獾礁鏖_關(guān)旋鈕的作用及其使用方法，甚至從中可以了解到各開關(guān)旋鈕的作用及其使用方法，甚至包括儀器的基本組包括儀器的基本組成成，例如，根據(jù)，例如，根據(jù)2261型示波器面板上開關(guān)旋鈕的區(qū)域劃分可初步判斷出該型示波器面板上開關(guān)旋鈕的區(qū)域劃分可初步判斷出該儀器由三部分組成，即儀器由三部分組成，即“VERTICAL”、“HORIZONTAL”及左邊的主機(jī)及左邊的主機(jī)部分；再例如，部分；再例如，“INVERT”按鈕及其標(biāo)識(shí)處被涂黑，則說明該倒相開關(guān)按鈕及其標(biāo)識(shí)處被涂黑，則說明該倒相開關(guān)僅對僅對CH2起作用；由起作用；由“偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)因數(shù)”及及“微調(diào)微調(diào)”旋鈕上方的標(biāo)識(shí)也可

14、從中體旋鈕上方的標(biāo)識(shí)也可從中體會(huì)出對應(yīng)旋鈕的作用。會(huì)出對應(yīng)旋鈕的作用。 示波器的使用比較復(fù)雜，初次使用者更應(yīng)按上述要求去做，當(dāng)示波器的使用比較復(fù)雜，初次使用者更應(yīng)按上述要求去做，當(dāng)然，示波器的使用也遵循一定的規(guī)律方法，例如：然，示波器的使用也遵循一定的規(guī)律方法，例如： 測量前，將有關(guān)開關(guān)旋鈕置于相應(yīng)位置（注意選擇自動(dòng)掃測量前，將有關(guān)開關(guān)旋鈕置于相應(yīng)位置（注意選擇自動(dòng)掃描），調(diào)整輝度和聚焦旋鈕使圖形清晰、明亮。若有必要還應(yīng)檢查探極是描），調(diào)整輝度和聚焦旋鈕使圖形清晰、明亮。若有必要還應(yīng)檢查探極是否補(bǔ)償合適，否則，要調(diào)整探極補(bǔ)償電容。否補(bǔ)償合適，否則，要調(diào)整探極補(bǔ)償電容。 根據(jù)需要選擇合適的輸入耦

15、合方式和根據(jù)需要選擇合適的輸入耦合方式和Y通道工作方式通道工作方式第4章 波形測試與儀器 9調(diào)整垂直移位和水平移位旋鈕使圖形處于熒光屏中間位置。調(diào)整垂直移位和水平移位旋鈕使圖形處于熒光屏中間位置。 初步調(diào)整偏轉(zhuǎn)因數(shù)旋鈕和時(shí)基因數(shù)旋鈕使波形或亮帶的幅度合適。初步調(diào)整偏轉(zhuǎn)因數(shù)旋鈕和時(shí)基因數(shù)旋鈕使波形或亮帶的幅度合適。 調(diào)整觸發(fā)電平旋鈕直到觸發(fā)指示燈亮調(diào)整觸發(fā)電平旋鈕直到觸發(fā)指示燈亮，此時(shí)，一般可以得到穩(wěn)定的，此時(shí)，一般可以得到穩(wěn)定的波形。如果仍然不穩(wěn)定，選擇與被測信號相對應(yīng)的觸發(fā)源；或調(diào)小偏轉(zhuǎn)因波形。如果仍然不穩(wěn)定，選擇與被測信號相對應(yīng)的觸發(fā)源；或調(diào)小偏轉(zhuǎn)因數(shù)（數(shù)（VOLTS/DIV）或改變探極的

16、衰減比為）或改變探極的衰減比為1：1。如果選擇外觸發(fā)，若調(diào)。如果選擇外觸發(fā)，若調(diào)整觸發(fā)電平后仍不穩(wěn)定，可以試著變換觸發(fā)耦合方式。經(jīng)過上述調(diào)整后，整觸發(fā)電平后仍不穩(wěn)定，可以試著變換觸發(fā)耦合方式。經(jīng)過上述調(diào)整后，一般能夠得到穩(wěn)定的波形。一般能夠得到穩(wěn)定的波形。 首先根據(jù)需要繼續(xù)調(diào)整偏轉(zhuǎn)因數(shù)或時(shí)基因數(shù)旋鈕，得到幅度合適、首先根據(jù)需要繼續(xù)調(diào)整偏轉(zhuǎn)因數(shù)或時(shí)基因數(shù)旋鈕，得到幅度合適、寬度合適的波形。然后根據(jù)測量要求反復(fù)不斷地繼續(xù)調(diào)整有關(guān)的開關(guān)旋鈕，寬度合適的波形。然后根據(jù)測量要求反復(fù)不斷地繼續(xù)調(diào)整有關(guān)的開關(guān)旋鈕，直到得到符合要求的波形為止。最后按照要求對有關(guān)量進(jìn)行測量。直到得到符合要求的波形為止。最后按照

17、要求對有關(guān)量進(jìn)行測量。要正確靈活地使用好示波器，除了按要求進(jìn)行不斷調(diào)整之外，更重要的是要正確靈活地使用好示波器，除了按要求進(jìn)行不斷調(diào)整之外，更重要的是要注意觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題，并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。要注意觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題，并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。 第4章 波形測試與儀器 104.8 示波器的應(yīng)用示波器的應(yīng)用示波器是時(shí)域測量儀器，可以用來顯示信號波形，測量電壓、頻率、相位、示波器是時(shí)域測量儀器，可以用來顯示信號波形，測量電壓、頻率、相位、時(shí)間、調(diào)制系數(shù)等參數(shù)。時(shí)間、調(diào)制系數(shù)等參數(shù)。 4.8.1 測量電壓測量電壓示波器可以測量直流電壓、交流電壓及交流電壓瞬時(shí)值。其方法包括示波器可以

18、測量直流電壓、交流電壓及交流電壓瞬時(shí)值。其方法包括直接測量法和比較測量法。直接測量法和比較測量法。1. 測量交流電壓測量交流電壓（1）直接測量法）直接測量法 順時(shí)針旋到底，推進(jìn)區(qū)順時(shí)針旋到底，推進(jìn)區(qū)直接測量法又稱為靈敏度變換法。測量時(shí)，將偏轉(zhuǎn)因數(shù)直接測量法又稱為靈敏度變換法。測量時(shí)，將偏轉(zhuǎn)因數(shù)“微調(diào)微調(diào)”置于置于“校準(zhǔn)（校準(zhǔn)（CAL）”位置后，選用合適的輸入耦合方式，調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，使位置后，選用合適的輸入耦合方式，調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，使波形幅度合適、寬度適宜，設(shè)示波器偏轉(zhuǎn)靈敏度、波形峰波形幅度合適、寬度適宜，設(shè)示波器偏轉(zhuǎn)靈敏度、波形峰-峰點(diǎn)間距離分峰點(diǎn)間距離分別為別為S（單位為（單位為“V/div”

19、）、）、Hp-p（單位為（單位為“cm”或或“div”），則有），則有Up-p=SHp-pU=Up-p/2KP (4-3)第4章 波形測試與儀器 11 例例4-1 示波器測量正弦波電壓，已知波形垂直幅度（即峰示波器測量正弦波電壓，已知波形垂直幅度（即峰-峰點(diǎn)距峰點(diǎn)距離）為離）為8div，偏轉(zhuǎn)因數(shù)為，偏轉(zhuǎn)因數(shù)為1V/div，探極衰減比為，探極衰減比為10：1，試求正弦波電壓是，試求正弦波電壓是多少？如果正弦波改為三角波，三角波電壓又是多少？多少？如果正弦波改為三角波，三角波電壓又是多少？ 解：由題意得，解：由題意得，S=1V/div，Hp-p=8div，探極衰減比，探極衰減比K=10：1，所以，

20、所以Up-p=8div1V/div=8V輸入正弦波時(shí)：輸入正弦波時(shí)：探極輸出電壓：探極輸出電壓：U=Up-p/2Kp= 2.82V正弦波電壓：正弦波電壓：U=102.82V=28.2V輸入三角波時(shí)：輸入三角波時(shí)：探極輸出電壓：探極輸出電壓：U=Up-p/2Kp= 2.30V三角波電壓：三角波電壓：U=102.30V=23.0V答：正弦波、三角波電壓分別為答：正弦波、三角波電壓分別為28.2V、23.0V。32V822V8第4章 波形測試與儀器 12（2）比較測量法（屬于間接測量法）比較測量法（屬于間接測量法） 比較法測量電壓時(shí)，首先調(diào)出合適的被測信號波形，記錄下波形峰比較法測量電壓時(shí)，首先調(diào)出

21、合適的被測信號波形，記錄下波形峰-峰點(diǎn)距離峰點(diǎn)距離Hp-p，Hp-p的單位為的單位為“cm”或或“div”，然后保持偏轉(zhuǎn)因數(shù)及其微調(diào)，然后保持偏轉(zhuǎn)因數(shù)及其微調(diào)旋鈕不變，加入大?。ㄔO(shè)峰旋鈕不變，加入大?。ㄔO(shè)峰-峰值為，單位為峰值為，單位為“V”）已知的標(biāo)準(zhǔn)信號，記）已知的標(biāo)準(zhǔn)信號，記錄下標(biāo)準(zhǔn)信號波形的峰錄下標(biāo)準(zhǔn)信號波形的峰-峰點(diǎn)距離峰點(diǎn)距離Hp-p，則有：，則有： 計(jì)算出計(jì)算出Up-p后，利用式（后，利用式（4-3）計(jì)算出被測電壓大小。）計(jì)算出被測電壓大小。2.測量直流電壓測量直流電壓 直流電壓與交流電壓的測量方法相似，區(qū)別是：選用直流電壓與交流電壓的測量方法相似，區(qū)別是：選用GND耦合耦合方式

22、確定出時(shí)基線（自動(dòng)掃描或連續(xù)掃描）在垂直方向上的位置后，選用方式確定出時(shí)基線（自動(dòng)掃描或連續(xù)掃描）在垂直方向上的位置后，選用DC耦合方式將直流電壓加到示波器上，確定出時(shí)基線產(chǎn)生垂直跳變的距耦合方式將直流電壓加到示波器上，確定出時(shí)基線產(chǎn)生垂直跳變的距離離H，直流電壓的大小等于，直流電壓的大小等于H與與S的乘積，注意將偏轉(zhuǎn)因數(shù)微調(diào)旋鈕置于校的乘積，注意將偏轉(zhuǎn)因數(shù)微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置。準(zhǔn)位置。 ppPPppppHUUH第4章 波形測試與儀器 13根據(jù)時(shí)基線跳變的方向還可以確定出直流電壓的極性，如果被測電壓未被根據(jù)時(shí)基線跳變的方向還可以確定出直流電壓的極性，如果被測電壓未被倒相，則向上跳變時(shí)為正，反之

23、，為負(fù)。倒相，則向上跳變時(shí)為正，反之，為負(fù)。 3. 測量含有直流成分的交流信號的大小測量含有直流成分的交流信號的大小 圖圖4.21為含有直流成分的正弦交流電壓波形，在測量時(shí)，既要測出直為含有直流成分的正弦交流電壓波形，在測量時(shí)，既要測出直流成分的大小，又要測出交流電壓的大?。ㄕ穹担?。測量步驟如下：流成分的大小，又要測出交流電壓的大?。ㄕ穹担?。測量步驟如下： 1）測量交流電壓振幅值）測量交流電壓振幅值 按照交流電壓的上述測量方按照交流電壓的上述測量方法進(jìn)行測量，振幅值法進(jìn)行測量，振幅值Um=Up-p/2。 u(t)AB0t圖圖4.21含有直流成分的正弦交流信號波形含有直流成分的正弦交流信號波

24、形第4章 波形測試與儀器 142）測量直流成分的大?。y量直流成分的大小 首先選用首先選用AC耦合方式，調(diào)整有關(guān)旋鈕得到正弦耦合方式，調(diào)整有關(guān)旋鈕得到正弦電壓的穩(wěn)定波形，選正弦波形的正峰點(diǎn)（或負(fù)峰點(diǎn)）作為零電平的假定位電壓的穩(wěn)定波形，選正弦波形的正峰點(diǎn)（或負(fù)峰點(diǎn)）作為零電平的假定位置；然后保持偏轉(zhuǎn)因數(shù)置；然后保持偏轉(zhuǎn)因數(shù)S及其微調(diào)旋鈕不變，選用及其微調(diào)旋鈕不變，選用DC耦合方式得到發(fā)生跳耦合方式得到發(fā)生跳變的波形，由此確定出正峰點(diǎn)（或負(fù)峰點(diǎn)）的跳變距離（設(shè)為變的波形，由此確定出正峰點(diǎn)（或負(fù)峰點(diǎn)）的跳變距離（設(shè)為H），直流），直流成分的大小等于成分的大小等于H與與S的乘積。的乘積。 上述方法測量

25、電壓時(shí)，示波器工作于掃描方式。如果被測電壓波形種上述方法測量電壓時(shí)，示波器工作于掃描方式。如果被測電壓波形種類已知，也可在類已知，也可在X-Y方式下測量電壓大小，它的測量方法和步驟與上述方方式下測量電壓大小，它的測量方法和步驟與上述方法相似，僅是現(xiàn)象上稍有區(qū)別，即交流電壓加在法相似，僅是現(xiàn)象上稍有區(qū)別，即交流電壓加在X（或（或Y）端時(shí)，顯示的）端時(shí)，顯示的是水平（或垂直）線段，線段長度等于是水平（或垂直）線段，線段長度等于Hp-p；被測電壓為直流電壓時(shí)，顯；被測電壓為直流電壓時(shí)，顯示的是亮點(diǎn)的跳變，跳變距離等于示的是亮點(diǎn)的跳變，跳變距離等于H。用測量電壓的方法測出已知電阻上的電壓，按歐姆定律用

26、測量電壓的方法測出已知電阻上的電壓，按歐姆定律I=U/R公式可換算公式可換算出被測電流值。出被測電流值。第4章 波形測試與儀器 15 4.8.2 測量時(shí)間測量時(shí)間示波器測量時(shí)間的方法有多種，如直接測量法、比較測量法、時(shí)標(biāo)法等，示波器測量時(shí)間的方法有多種，如直接測量法、比較測量法、時(shí)標(biāo)法等，在此僅討論直接測量法、時(shí)標(biāo)法。在此僅討論直接測量法、時(shí)標(biāo)法。 1. 直接測量法直接測量法直接測量法又稱為標(biāo)尺法，測量時(shí)，將掃速微調(diào)旋鈕置于直接測量法又稱為標(biāo)尺法，測量時(shí)，將掃速微調(diào)旋鈕置于“校準(zhǔn)校準(zhǔn)”位置，位置，選用合適的輸入耦合方式，調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，使顯示波形的幅度、寬度合適，選用合適的輸入耦合方式，調(diào)節(jié)有關(guān)

27、旋鈕，使顯示波形的幅度、寬度合適，記錄下記錄下“時(shí)基因數(shù)（時(shí)基因數(shù)（t/div）”的大?。ㄔO(shè)為的大?。ㄔO(shè)為Dx，單位為，單位為“s/cm”或或“s/div”）和波形某兩點(diǎn)（根據(jù)被測量的定義來確定）之間的水平距離（設(shè)為和波形某兩點(diǎn)（根據(jù)被測量的定義來確定）之間的水平距離（設(shè)為L，單，單位為位為“cm”或或“div”），則有），則有t=DxL (4-4)式中，式中，t為被測時(shí)間量，單位為為被測時(shí)間量，單位為“s”。第4章 波形測試與儀器 16如果掃速擴(kuò)展為如果掃速擴(kuò)展為K時(shí)，被測時(shí)間量等于式（時(shí)，被測時(shí)間量等于式（4-4）計(jì)算值的）計(jì)算值的1/K。一般情況下，在測量脈沖上升時(shí)間時(shí)，若不滿足示波器上

28、升時(shí)間一般情況下，在測量脈沖上升時(shí)間時(shí)，若不滿足示波器上升時(shí)間trtr2/3，應(yīng)按式（，應(yīng)按式（4-2）加以修正。圖）加以修正。圖4.22 例例4-2波形圖波形圖例例4-2 已知示波器時(shí)基因數(shù)、偏轉(zhuǎn)因數(shù)分別為已知示波器時(shí)基因數(shù)、偏轉(zhuǎn)因數(shù)分別為5ms/div、2V/div，掃，掃速擴(kuò)展為速擴(kuò)展為10，探極衰減系數(shù)為，探極衰減系數(shù)為10：1，計(jì)算圖，計(jì)算圖4-22所示信號的周期是多少？所示信號的周期是多少？電壓是多少？電壓是多少？ 解：據(jù)題意得，解：據(jù)題意得，Dx=5ms/ div，S=2V/ div，H=8div，正弦波一個(gè)周期，正弦波一個(gè)周期的寬度的寬度L=10div，掃速擴(kuò)展，掃速擴(kuò)展K=1

29、0，探極衰減比，探極衰減比K=101。正弦波周期：正弦波周期：T=DxL/K=5ms/div10div /10=5ms正弦波峰正弦波峰-峰值：峰值：Up-p=SH=2V/div8div =16V 正弦波電壓：正弦波電壓：U=KUp-p/2Kp= 56.6V 答：（略）答：（略）第4章 波形測試與儀器 172. 時(shí)標(biāo)法時(shí)標(biāo)法 時(shí)標(biāo)法測量時(shí)間時(shí)，將高頻信號時(shí)標(biāo)法測量時(shí)間時(shí)，將高頻信號加至加至Z軸輸入端，高頻信號對輸入端軸輸入端，高頻信號對輸入端輸入的低頻信號進(jìn)行亮度調(diào)制，兩信輸入的低頻信號進(jìn)行亮度調(diào)制，兩信號的相位差應(yīng)保持恒定不變，否則，號的相位差應(yīng)保持恒定不變，否則，低頻信號波形將產(chǎn)生移動(dòng)。熒光

30、屏上低頻信號波形將產(chǎn)生移動(dòng)。熒光屏上得到由虛線段構(gòu)成的低頻信號波形是，得到由虛線段構(gòu)成的低頻信號波形是，每一對亮、暗線段的對應(yīng)時(shí)間等于高頻信號的周期每一對亮、暗線段的對應(yīng)時(shí)間等于高頻信號的周期TH。根據(jù)被測時(shí)間量的。根據(jù)被測時(shí)間量的定義，確定出被測低頻信號時(shí)間段內(nèi)的線段對數(shù)定義，確定出被測低頻信號時(shí)間段內(nèi)的線段對數(shù)n，被測時(shí)間量等于，被測時(shí)間量等于n與與TH的乘積，反之，可以測出高頻信號的周期或頻率。圖的乘積，反之，可以測出高頻信號的周期或頻率。圖4.23為時(shí)標(biāo)法測量原為時(shí)標(biāo)法測量原理例圖，可見，一個(gè)周期內(nèi)理例圖，可見，一個(gè)周期內(nèi)n=4，則正弦信號周期，則正弦信號周期TL=4TH。 比較法測量

31、時(shí)間與比較法測量電壓的方法相似，改為標(biāo)準(zhǔn)信號的周期比較法測量時(shí)間與比較法測量電壓的方法相似，改為標(biāo)準(zhǔn)信號的周期或頻率為已知，示波器旋鈕由偏轉(zhuǎn)因數(shù)改為時(shí)基因數(shù)。或頻率為已知，示波器旋鈕由偏轉(zhuǎn)因數(shù)改為時(shí)基因數(shù)。圖4.22 例4-2波形圖第4章 波形測試與儀器 18 4.8.3 測量相位差測量相位差 測量相位差測量相位差是指測量兩個(gè)同是指測量兩個(gè)同頻信號的相位之頻信號的相位之差。測量方法有線差。測量方法有線性掃描法、橢圓法性掃描法、橢圓法和圓掃描法等，在和圓掃描法等，在此僅討論線性掃描此僅討論線性掃描法和橢圓法。法和橢圓法。低頻信號低頻信號高頻信號高頻信號圖圖4.23 時(shí)標(biāo)法測量原理例圖時(shí)標(biāo)法測量原

32、理例圖TH顯示波形顯示波形TL第4章 波形測試與儀器 19 1. 線性掃描法線性掃描法 線性掃描法即雙蹤法，測量時(shí)，將兩個(gè)信號分別接入雙蹤線性掃描法即雙蹤法，測量時(shí)，將兩個(gè)信號分別接入雙蹤示波器的兩個(gè)輸入端，選擇觸發(fā)信號源，采用交替顯示（選用示波器的兩個(gè)輸入端，選擇觸發(fā)信號源，采用交替顯示（選用相位超前的信號作內(nèi)觸發(fā)信號源，否則，產(chǎn)生誤差）或斷續(xù)顯相位超前的信號作內(nèi)觸發(fā)信號源，否則，產(chǎn)生誤差）或斷續(xù)顯示方式，適當(dāng)調(diào)整示方式，適當(dāng)調(diào)整Y軸移位旋鈕，使兩個(gè)信號的水平中心軸重軸移位旋鈕，使兩個(gè)信號的水平中心軸重合，如圖合，如圖4.24所示，測出所示，測出AB、AC長度，計(jì)算相位差：長度，計(jì)算相位差：

33、 (4-5) 式中，式中，AB、AC的單位為的單位為“cm”或或“div”；為兩個(gè)信號的相位差，為兩個(gè)信號的相位差，單位為度單位為度“”。ABCu1(t)u2(t)圖4.24 直線掃描法測量相位差360ACAB第4章 波形測試與儀器 202. 橢圓法橢圓法兩個(gè)正弦信號分別加到示波器兩個(gè)正弦信號分別加到示波器“X”、“Y”輸入端時(shí)，兩個(gè)信輸入端時(shí)，兩個(gè)信號在示波器號在示波器X、Y偏轉(zhuǎn)板間產(chǎn)生的電場對電子束共同作用而在偏轉(zhuǎn)板間產(chǎn)生的電場對電子束共同作用而在熒光屏上得到圖熒光屏上得到圖4.25所示的橢圓，圖中所示的橢圓，圖中O點(diǎn)為橢圓中心。橢圓點(diǎn)為橢圓中心。橢圓形狀與兩信號的幅度和相位差有關(guān)。形狀與

34、兩信號的幅度和相位差有關(guān)。相位差的計(jì)算如下：相位差的計(jì)算如下：=arcsin =arcsin （4-6）式（式（4-6）中，）中，Ax（或（或Ay）是橫軸）是橫軸（或縱軸）與橢圓兩交點(diǎn)的水平（或縱軸）與橢圓兩交點(diǎn)的水平（或垂直）間距；（或垂直）間距；Bx（或（或By）是）是兩垂直（或水平）線與橢圓切點(diǎn)兩垂直（或水平）線與橢圓切點(diǎn)的水平（或垂直）間距的水平（或垂直）間距。xxBAAyByAxBx圖4.25 橢圓法測量相位差OyyBA第4章 波形測試與儀器 21 4.8.4 測量頻率測量頻率 測量頻率的方法有周期法、李沙育圖形法和橢圓掃描法測量頻率的方法有周期法、李沙育圖形法和橢圓掃描法 1. 周

35、期法周期法 周期法測量時(shí)，根據(jù)周期、頻率之間的關(guān)系，首先測量周期法測量時(shí)，根據(jù)周期、頻率之間的關(guān)系，首先測量出周期，然后再換算出被測信號的頻率。為了減小測量誤差，出周期，然后再換算出被測信號的頻率。為了減小測量誤差，可采用多個(gè)周期測量求平均的方法測量周期。可采用多個(gè)周期測量求平均的方法測量周期。 例例4-3 已知示波器時(shí)基因數(shù)為已知示波器時(shí)基因數(shù)為2ms/div，掃速擴(kuò)展為，掃速擴(kuò)展為10，求圖求圖4-26所示的被測信號的頻率是多少？所示的被測信號的頻率是多少？第4章 波形測試與儀器 22 解：解： 利用多周期測量法，據(jù)題意得，四個(gè)周期寬度利用多周期測量法，據(jù)題意得，四個(gè)周期寬度L=16div

36、，時(shí)基因數(shù)，時(shí)基因數(shù)Dx=2ms/div，掃速擴(kuò)展，掃速擴(kuò)展K=10。 被測信號周期為：被測信號周期為： 被測信號頻率為：被測信號頻率為：f=1/T=1/0.8ms=1.25kHz 答：（略）答：（略） 2. 李沙育圖形法李沙育圖形法 李沙育圖形法測量頻率時(shí)，李沙育圖形法測量頻率時(shí)，示波器工作于示波器工作于X-Y方式下，頻率方式下，頻率已知的信號與頻率未知的信號加已知的信號與頻率未知的信號加到示波器的兩個(gè)輸入端，調(diào)節(jié)已知信號的頻率，使熒光屏上到示波器的兩個(gè)輸入端，調(diào)節(jié)已知信號的頻率，使熒光屏上得到李沙育圖形，由此可測出被測信號的頻率。得到李沙育圖形，由此可測出被測信號的頻率。 圖4.26 例4

37、-3的波形圖ABms8 . 0104ms/div2div164xKLDT第4章 波形測試與儀器 23 示波器工作于示波器工作于X-Y方式時(shí)，方式時(shí)，X、Y兩信號對電子束的作用兩信號對電子束的作用時(shí)間總是相等的，而且時(shí)間總是相等的，而且X、Y信號分別確定的是電子束水平、信號分別確定的是電子束水平、垂直方向的位移，所以信號頻率越高，波形經(jīng)過垂直線、水垂直方向的位移，所以信號頻率越高，波形經(jīng)過垂直線、水平線的次數(shù)越多（如正弦波每個(gè)周期經(jīng)過兩次），即垂直線、平線的次數(shù)越多（如正弦波每個(gè)周期經(jīng)過兩次），即垂直線、水平線與李沙育圖形的交點(diǎn)數(shù)分別與水平線與李沙育圖形的交點(diǎn)數(shù)分別與X、Y信號頻率成正比。信號頻率成正比。因此，李沙育圖形存在關(guān)系：因此，李沙育圖形存在關(guān)系：式中，式中，NH、NV分別為水平線、垂直線與李沙育圖形的交點(diǎn)數(shù)；分別為水平線、垂直線與李沙育圖形的交點(diǎn)數(shù)；fy、fx分別為示波器分別為示波器Y、X信號的頻率。信號的頻率。 事實(shí)上，垂直線（或水