示波器的使用方法及工作原理

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變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。

示波器的使用方法：

　　示波器，“人”如其名，就是顯示波形的機(jī)器，它還被譽(yù)為“電子工程師的眼睛”。它的核心功能就是為了把被測信號的實(shí)際波形顯示在屏幕上，以供工程師查找定位問題或評估系統(tǒng)性能等等。它的發(fā)展同樣經(jīng)歷了模擬和數(shù)字兩個時代

數(shù)字示波器，更準(zhǔn)確的名稱是數(shù)字存儲示波器，即DSO（Digital Storage Oscilloscope）。這個“存儲”不是指它可以把波形存儲到U盤等介質(zhì)上，而是針對于模擬示波器的即時顯示特性而言的。模擬示波器靠的是陰極射線管（CRT，即俗稱的電子槍）發(fā)射出電子束，而這束電子在根據(jù)被測信號所形成的磁場下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而在熒屏上反映出被測信號的波形，這個過程是即時地，中間沒有任何的存儲過程的。而數(shù)字示波器的原理卻是這樣的：首先示波器利用前端ADC對被測信號進(jìn)行快速的采樣，這個采樣速度通常都可以達(dá)到每秒幾百M(fèi)到幾G次，是相當(dāng)快的；而示波器的后端顯示部件是液晶屏，液晶屏的刷新速率一般只有幾十到一百多Hz；如此，前端采樣的數(shù)據(jù)就不可能實(shí)時的反應(yīng)到屏幕上，于是就誕生了存儲這個環(huán)節(jié)：示波器把前端采樣來的數(shù)據(jù)暫時保存在內(nèi)部的存儲器中，而顯示刷新的時候再來這個存儲器中讀取數(shù)據(jù)，用這級存儲環(huán)節(jié)解決前端采樣和后端顯示之間的速度差異。

　　很多人在第一次見到示波器的時候，可能會被他面板上眾多的按鈕唬住，再加上示波器一般身價都比較高，所以對使用它就產(chǎn)生了一種畏懼情緒。這是不必要的，因為示波器雖然看起來很復(fù)雜，但實(shí)際上要使用它的核心功能——顯示波形，并不復(fù)雜，只要三四個步驟就能搞定了，而現(xiàn)在示波器的復(fù)雜都是因為附加了很多輔助功能造成的，這些輔助功能自然都有它們的價值，熟練靈活的應(yīng)用它們可以起到事半功倍的效果。作為初學(xué)者，我們先不管這些，我們只把它最核心的、最基本的功能應(yīng)用起來即可。

　　示波器的使用

　　跟萬用表類似，要使用示波器，首先也得把它和被測系統(tǒng)相連，用的是示波器探頭，20-4所示。示波器一般都會有2個或4個通道（通常都會標(biāo)有1～4的數(shù)字，而多余的那個探頭插座是外部觸發(fā)，一般用不到它），它們的低位是等同的，可以隨便選擇，把探頭插到其中一個通道上，探頭另一頭的小夾子連接被測系統(tǒng)的參考地（這里一定要注意一個問題：示波器探頭上的夾子是與大地即三插插頭上的地線直接連通的，所以如果被測系統(tǒng)的參考地與大地之間存在電壓差的話，將會導(dǎo)致示波器或被測系統(tǒng)的損壞），探針接觸被測點(diǎn)，這樣示波器就可以采集到該點(diǎn)的電壓波形了（普通的探頭不能用來測量電流，要測電流得選擇專門的電流探頭）。

　　接下來就要通過調(diào)整示波器面板上的按鈕，使被測波形以合適的大小顯示在屏幕上了。只需要按照一個信號的兩大要素——幅值和周期（頻率與周期在概念上是等同的）來調(diào)整示波器的參數(shù)即可

在每個通道插座上方的旋鈕，就是調(diào)整該通道的幅值的，即波形垂直方向大小的調(diào)整。轉(zhuǎn)動它們，就可以改變示波器屏幕上每個豎格所代表的電壓值，所以可稱其為“伏格”調(diào)整，如以下兩幅對比所示：左是1V/grid，右是500mV/grid，左波形的幅值占了2.5個格，所以是2.5V，右波形的幅值占了5個格，也是2.5V。推薦是將波形調(diào)整到右這個樣子，因為此時波形占了整個測量范圍的較大空間，可以提高波形測量的精度，3所示。

通常上方的伏格旋鈕外，通常還會在面板上找到一個大小相同的旋鈕（不一定像20-6所示的位置），這個旋鈕是調(diào)整周期的，即波形水平方向大小的調(diào)整。轉(zhuǎn)動它，就可以改變示波器屏幕上每個橫格所代表的時間值，所以可稱其為“秒格”調(diào)整，如以下兩幅對比所示：左是500us/grid，右是200us/grid，左一個周期占2個格，周期是1ms，即頻率為1KHz，右一個周期占5個格，也是1ms，即1KHz。這里就沒有哪個更合理的問題了，具體問題具體對待，它們都是很合理的

示波器利用狹窄的，由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可以產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)。在被測信號的作用下，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的瞬時值的變化曲線。

　　利用示波器能觀察各種不同電信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同信號的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。

　　雙蹤示波器是由兩個通道的y軸前置放大電路、門控電路、電子開關(guān)、混合電路、延遲電路、y軸后置放大電路、觸發(fā)電路、掃描電路、x軸放大電路、z軸放大電路、校準(zhǔn)信號電路、示波管和高低壓電源供給電路等組成。

　　觀察信號波形時，被測信號ＵＡ、ＵＢ，通過ＣＨＡ、ＣＨＢ兩個輸入端輸入示波器，先分別送到y(tǒng)軸前置放大電路yＡ和yＢ進(jìn)行放大。因通道yＡ和通道yＢ都受電子開關(guān)的控制，所以ＵＡ，ＵＢ兩信號輪換著輸送到后面的混合電路，延遲電路，y軸后置放大電路，加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上。

　　為了適應(yīng)各種不同的測試需要，電子開關(guān)可有五種不同的工作狀態(tài)，即ＣＨＡ、ＣＨＢ、交替、斷續(xù)、ＡＤＤ等。這五種工作狀態(tài)由顯示方式開關(guān)來控制。

　　當(dāng)顯示方式開關(guān)置于交替位置時，電子開關(guān)為一雙穩(wěn)態(tài)電路。它受由掃描電路來得閘門信號控制，使得y軸兩個前置通道隨著掃描電路。觸發(fā)方式有內(nèi)觸發(fā)，外觸發(fā)兩種，由觸發(fā)源選擇開關(guān)來選擇，當(dāng)該開關(guān)置于內(nèi)的位置時，觸發(fā)信號來自經(jīng)y軸通道送入的被測信號，當(dāng)該開關(guān)置于外的位置時，觸發(fā)信號是由外部送入的。這個信號應(yīng)與被測信號的頻率成整數(shù)比的關(guān)系。示波器使用中，多數(shù)采用內(nèi)觸發(fā)工作方式。

　　掃描電路產(chǎn)生掃描信號（鋸齒波電路）。通過x軸選擇開關(guān)接到x軸放大電路，經(jīng)放大后送到示波器的x軸偏轉(zhuǎn)板上。

　　Z軸放大電路對熒光屏上光點(diǎn)輝度起著調(diào)節(jié)的作用，抹去不必要顯示的光點(diǎn)軌跡。當(dāng)掃描電路的閘門信號來到z軸放大電路時，z軸放大電路便輸出正向的增輝脈沖信號，加至示波器的控制極。這就是說，在掃描信號的正程時，熒光屏上的光點(diǎn)得以增輝，在電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換過程中，電子開關(guān)電路將輸出脈沖信號也加至z軸放大電路，此時z軸放大電路便輸出負(fù)向脈沖信號，加至示波器的控制極。這樣在電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換過程中，就消除了兩通道交替工作時的過度光點(diǎn)，以提高顯示波形的清晰度

　　校正信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生一個一定頻率和幅度的矩形信號。它是作校正y軸放大電路的靈敏度和x軸的掃描速度之用的。

　　高低壓電源，其中高壓是供給示波管顯示系統(tǒng)的。低壓供給示波器各級電路。