示波器的原理和使用

2020-11-26 電子產品世界

  示波器是能在屏幕上以圖形方式顯示、觀測被測信號的瞬時值軌跡變化情況的儀器。它是一種最常用的電子測量/電工測量儀器。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/268394.htm

  電子示波器由示波管、垂直偏轉系統、水平偏轉系統和主機等部分組成,基本框圖如下圖所示。

  (1)示波管

  示波管是一種特殊的電子管,是示波器一個重要組成部分。示波管由電子槍、偏轉系統和螢光屏3個部分組成。

  (2)垂直偏轉系統

  垂直偏轉系統包括垂直衰減器和垂直放大器。它將垂直輸人信號衰減或放大到一定幅度,輸出推挽信號,加到示波管的垂直偏轉板,使電子射線的垂直偏轉距離正比於被測信號的瞬時值。由於示波管的偏轉靈敏度甚低,所以一般的被測信號電壓都要先經過垂直放大電路的放大,再加到示波管的垂直偏轉板上,以得到垂直方向的適當大小的形。

  (3)水平偏轉系統

  水平偏轉系統從外觸發輸人端經觸發電路、掃描電路、水平放大器到示波管的水平偏轉板。觸發電路將被測信號或外觸發輸人信號置換成觸發脈衝啟動掃描電路。由於示波管水平方向的偏轉靈敏度也很低,所以接入示波管水平偏轉板的電壓(鋸齒波電壓或其它電壓)也要先經過水平放大電路的放大以後,再加到示波管的水平偏轉板上,以得到水平方向適當大小的形。

  (4)電源供給電路

  電源由高壓電源和低壓電源兩部分組成,供給示波管及各組成部分所需要的直流電壓和燈絲電壓。消隱與增輝電路用來傳送和放大增輝和消隱信號。

  示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在塗有螢光物質的屏面上,就可產生細小的光點,在被測信號的作用下,電子束在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線,便於人們研究各種電現象的變化過程。

  如圖1所示,假設示波管的加速電壓為U1,偏轉電壓為U2,偏轉點擊長為L,極板間距為d,偏轉電極右端到螢光屏的距離為L ¹,電子的質量為m ,帶電量為e。

  首先,在加速場中,電場力對電子做功W=eU1。根據功能定理,電子在加速場中獲得了。

  接著電子以初速進入偏轉電場,在電場力的作用下做a=eU2/md的類平拋運動,經過時間t=L/v,電子飛離偏轉電場。由下圖可知,電子離開偏轉電場時偏轉角的正切值為。電子離開偏轉電場時的偏轉距離為。

  電子到達螢光屏時偏離中心的距離為,因為L、L ¹、d都是定值,故Y2與U2成正比。所以只要在螢光屏上做適當的標度就可以根據電子束射到螢光屏時所形成的亮斑偏離中心的距離為Y2測出偏轉電壓U2的數值。

  上面介紹了示波器測量電壓的原理,接下來介紹螢光屏上顯示波形的原因。當兩對電極上都沒有加電壓時,電子束從金屬板小孔射出後將沿直線傳播,直至打在螢光屏上,在螢光屏正中央產生一亮斑,當只在Y軸的偏轉電極上加偏轉電壓U2=U,亮斑就會偏離中心出現在Y軸上方,並且電壓越大,偏移越大,如圖2所示。改變電壓的極性,亮斑又會移至Y軸的下方。同理,若只在X軸掃描電極上加一恆定的電壓,則亮斑就會出現在X軸上,如圖3所示。

  當X軸與Y軸同時加上一定的電壓,則會得到下面的正弦波形。

四. 示波器的原理和使用--示波器的使用

  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,在這個基礎上示波器可以應用於測量電壓、時間、頻率、相位差和調幅度等電參數。下面介紹用示波器觀察電信號波形的使用步驟。

  1 示波管和電源系統

  1)電源(Power)-示波器主電源開關。當此開關按下時,電源指示燈亮,表示電源接通。

  2)輝度(Intensity)-旋轉此旋鈕能改變光點和掃描線的亮度。觀察低頻信號時可小些,高頻信號時大些。

  3)聚焦(Focus)-聚焦旋鈕調節電子束截面大小,將掃描線聚焦成最清晰狀態。

  4)標尺亮度(Illuminance)-此旋鈕調節螢光屏後面的照明燈亮度。正常室內光線下,照明燈暗一些好。室內光線不足的環境中,可適當調亮照明燈。

  2 螢光屏

  根據被測信號在屏幕上佔的格數乘以適當的比例常數(V/DIV,TIME/DIV)能得出電壓值與時間值。根據輸入通道的選擇,將示波器探頭插到相應通道插座上,示波器探頭上的地與被測電路的地連接在一起,示波器探頭接觸被測點。示波器探頭上有一雙位開關。此開關撥到「X1」位置時,被測信號無衰減送到示波器,從螢光屏上讀出的電壓值是信號的實際電壓值。此開關撥到「X10」位置時,被測信號衰減為1/10,然後送往示波器,從螢光屏上讀出的電壓值乘以10才是信號的實際電壓值。

  3 垂直偏轉因數和水平偏轉因數

  每個波段開關上往往還有一個小旋鈕,微調每檔垂直偏轉因數。將它沿順時針方向旋到底,處於「校準」位置,此時垂直偏轉因數值與波段開關所指示的值一致。逆時針旋轉此旋鈕,能夠微調垂直偏轉因數。垂直偏轉因數微調後,會造成與波段開關的指示值不一致,這點應引起注意。示波器的標準信號源CAL,專門用於校準示波器的時基和垂直偏轉因數。示波器前面板上的位移(Position)旋鈕調節信號波形在螢光屏上的位置。

  4 輸入通道和輸入耦合選擇

  1)輸入通道選擇-輸入通道至少有三種選擇方式:通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL)。

  選擇通道1時,示波器僅顯示通道1的信號;選擇通道2時,示波器僅顯示通道2的信號;選擇雙通道時,示波器同時顯示通道1和通道2的信號。維修中以選擇通道1或通道2為多。

  2)輸入耦合方式輸入耦合方式-交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。

  5 觸發

  (1)常態(NORM):無信號時,屏幕上無顯示;有信號時,與電平控制配合顯示穩定波形;

  (2)自動(AUTO):無信號時,屏幕上顯示光跡;有信號時與電平控制配合顯示穩定的波形;

  (3)電視場(TV):用於顯示電視場信號;

  (4)峰值自動(P-P AUTO):無信號時,屏幕上顯示光跡;有信號時,無需調節電平即能獲得穩定波形顯示。

  6 掃描方式(SweepMode)

  掃描有自動(Auto)、常態(Norm)和單次(Single)三種掃描方式。

  舉例: 幅度和頻率的測量方法(以測試示波器的校準信號為例)

  (1)將示波器探頭插入通道1插孔,並將探頭上的衰減置於"1"檔;

  (2)將通道選擇置於CH1,耦合方式置於DC檔;

  (3)將探頭探針插入校準信號源小孔內,此時示波器屏幕出現光跡;

  (4)調節垂直旋鈕和水平旋鈕,使屏幕顯示的波形圖穩定,並將垂直微調和水平微調置於校準位置;

  (5)讀出波形圖在垂直方向所佔格數,乘以垂直衰減旋鈕的指示數值,得到校準信號的幅度;

  (6)讀出波形每個周期在水平方向所佔格數,乘以水平掃描旋鈕的指示數值,得到校準信號的周期(周期的倒數為頻率);

  (7)一般校準信號的頻率為1kHz,幅度為0.5V,用以校準示波器內部掃描振蕩器頻率,如果不正常,應調節示波器(內部)相應電位器,直至相符為止。

五. 示波器的原理和使用--示波器使用時的注意事項

  (1)熱電子儀器一般要避免頻繁開機、關機,示波器也是這樣。

  (2)作定量測量時,應先將示波器通電預熱10分鐘以上,使機中各元件在熱穩定狀態下工作,否則由於機內元件溫度處於上升過程,影響測量結果。

  (3)如果發現波形受外界幹擾,可將示波器外殼接地.

  (4)在觀察螢屏上的亮斑並進行調節時,亮斑的亮度要適中,不能過亮。

  (5)「Y輸入」的電壓不可太高,以免損壞儀器,在最大衰減時也不能超過400 V。

  (6)關機前先將輝度調節旋鈕沿逆時針方向轉到底,使亮度減到最小,然後再斷開電源開關.

六. 示波器的原理和使用--參考資料

  1. 如何捕捉非周期性突發脈衝信號

  2. DSO數字存儲示波器原理

  3.示波器基礎原理及基本指標

相關焦點

  • 信號發生器和示波器的原理和使用
    示波器是一種常用的電子測量儀器,可以把肉眼無法看見的電信號轉換為圖像便於人們的觀察。示波器在使用的過程中用戶對於示波器的工作原理和組成是必須要掌握的,這對於用戶的使用是很重要的。今天小編就來具體為大家介紹一下示波器的工作原理和組成吧,希望可以幫助到大家。 函數信號發生器的原理和使用 1.
  • 示波器的使用(界面、原理、操作及眼圖)建議收藏!
    示波器的使用(界面、原理、操作及眼圖)建議收藏!文章來源於微信公眾號:華啟學院本文包含三部分內容,分別為:一、示波器面板及功能鍵介紹二、示波器的工作原理三、示波器的使用教程四、眼圖分析安全鎖:用戶可使用安全鎖將示波器鎖在固定位置。沿與後面板垂直的方向對準上圖「防盜鎖孔」將鎖頭插入,順時針旋轉鑰匙鎖定示波器,然後拔出鑰匙。注意,不要將 其它物品插入防盜鎖孔以免損壞儀器。可調支架:調節示波器的傾斜角度,便於更好的操作和觀察顯示屏,向外打開支撐 腳讓示波器傾斜或向內關閉支撐腳讓示波器直立。
  • 數字示波器和模擬示波器的不同點和工作原理
    打開APP 數字示波器和模擬示波器的不同點和工作原理 Micsig麥科信 發表於 2020-07-01 11:50:51 示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器
  • 示波器工作原理
    導讀:在數字電路實驗中,需要使用若干儀器、儀表觀察實驗現象和結果。常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。。
  • 示波器原理
    打開APP 示波器原理 姚遠香 發表於 2018-12-10 16:26:52
  • 示波器的原理及應用
    它是觀察數字電路實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/272995.htm示波器的原理及應用--工作原理  示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在塗有螢光物質的屏面上,就可產生細小的光點。
  • 示波器的使用方法
    示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在塗有螢光物質的屏面上,就可以產生細小的光點,在被測信號作用下,電子束便可以在屏面上描繪出被測信號的變化曲線。  示波器按信號的不同可分為數字示波器和模擬示波器;按結構和性能不同可分為普通示波器、多用示波器、多線示波器、多綜示波器、取樣示波器、記憶示波器、數字示波器。
  • 示波器的工作原理
    在數字電路實驗中,需要使用若干儀器、儀表觀察實驗現象和結果。常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。萬用表和邏輯筆使用方法比較簡單,而邏輯分析儀和存儲示波器目前在數字電路教學實驗中應用還不十分普遍。
  • 示波器原理和電子束實驗裝置實驗目的
    示波器原理和電子束實驗裝置是在學生示波器基礎上研製的一種新型物理儀器,它自帶低頻信號發生器,可研究掌握示波器原理及各種不同類型信號的測量方法;研究和驗證電子束在不同的電場和磁場條件下的運動規律,並可精確測定電子荷質比,是集示波器,低頻信號發生器,電子束實驗儀於一體的綜合性實驗儀器;具有設計新穎,結構合理,操作簡便等特點,是各大中專院校物理教學
  • 雙蹤示波器的使用方法及步驟分析(基本結構,工作原理及優點)
    雙蹤示波器是一種應用十分廣泛的電子測量儀器,它能更加準確的展現出人們肉眼看不到的電現象的變化。技術瞬息萬變,雙蹤示波器的最新應用也層出不窮。下面我們來看看關於雙蹤示波器的工作原理、結構、優點以及使用方法及步驟。
  • 模擬示波器和數字存儲示波器的選擇和使用
    1 、分類按測量被測信號所使用的技術,它可分為模擬示波器、數字存儲示波器(DSO )和混合示波器(混合信號示波器,MSO )等幾大類。安捷倫Agilent 的54832D、54833D、54831D、54830D、54642D、54641D、54622D、54621D示波器,Fluke 的190 系列萬用示波表、TK的THS700A 系列示波器/ 數字萬用表等是一些典型的組合型示波器。2 、特性與模擬示波器比,DSO 使用了採樣量化技術和晶振等器件,因此,具有更高的幅度測量準確度和時間測量準確度。
  • 示波器原理—不懂就要看哦~~~
    本文從使用的角度介紹一下示波器的原理。本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/269912.htm1.示波器原理—簡介  示波器,是顯示被測量的瞬時值軌跡變化情況的電子測量儀器。利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在塗有螢光物質的屏面上,就可產生細小的光點。
  • 養成使用示波器的習慣
    認識本質後,大家就會認為示波器是理論聯繫實際的好幫手,可以幫您直面bug的本質。有了示波器的測試結果,「有圖有真相」,便於分析問題。基於上述種種好處,是不是覺得養成使用示波器的習慣是必須的? 當一件正確的事情成為我們習慣的時候,對一個人的影響是正面且長期的,意義也很重大。
  • 示波器的原理及基本組成
    在數字電路實驗中,需要使用若干儀器、儀表觀察實驗現象和結果。常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。
  • 數字存儲示波器的工作原理
    數字存儲示波器是電子測量儀器的一種常見類型,相信大家在日常生活中或多或少的接觸過,下面來給大家介紹一下數字存儲示波器的工作原理等相關知識。
  • 5分鐘讀懂示波器的工作原理
    示波器是我們電子工程師的左膀右臂,把示波器玩好玩精是我們的必備技能之一。而古人早就教育我們不僅要知其然,更要知其所以然。因此僅僅會玩是不夠的,弄清楚示波器的工作原理對於更好地使用示波器來說更是尤為重要。
  • 數字存儲示波器原理_數字存儲示波器特點
    數字存儲示波器原理   數字存儲示波器的組成原理方框圖如圖1所示,它有實時和存儲兩種工作模式。當處於實時工作模式時,其電路組成原理與一般模擬示波器一樣。當處於存儲工作模式時,它的工作過程一般分為存儲和顯示兩個階段。   在存儲工作階段,模擬輸入信號先經過適當地放大或衰減,然後再經過「取樣」和「量化」兩個過程的數位化處理,將模擬信號轉換成數位化信號,在邏輯控制電路的控制下依次寫入到RAM中。
  • 採樣示波器原理結構
    採樣示波器也是非常常用的電子儀器,有四大功能:本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201807/383849.htm1)高帶寬示波器功能
  • 示波器探頭補償原理
    探頭要做校準補償大家也許都知道,但是為什麼要做,底層原因是什麼,也許很多人就說不上來了,今天就和大家分享一下,希望可以幫助大家更好的理解示波器探頭。這一切,要從了解探頭的補償原理開始: 示波器輸入電阻 示波器探頭無法將電路信號送入示波器,咋一想,似乎直接連起來就能用了吧。
  • 【實用指南】教你使用FFT和示波器
    從昂貴的實驗室型號到最便宜的業餘型號,現在幾乎每一臺示波器都能提供FFT分析功能。FFT是一種功能強大的工具,高效使用FFT要求人們對FFT有一定的研究。本文將介紹如何設置FFT和高效使用FFT,FFT的技術原理這裡不再贅述。