示波器使用中的常見問題

2021-01-21 電子產品世界

示波器使用中的常見問題
1.開機後,示波器黑屏怎麼辦?
所謂黑屏,就是示波器的螢光屏看起來沒有任何光點,好像沒有開機一樣。造成這種現象的主要原因有以下幾種:
1)示波器的輝度不合適
示波器輝度被調整而引起黑屏的現象一般出現於,上次使用者由於測試需要降低了輝度(比如在昏暗的燈光下,過強的輝度會刺眼);教師在考核學生時,故意將示波器輝度調整為最小;維修者的習慣性操作。但是,這個問題不容忽視,當出現黑屏時,首先檢查輝度旋鈕,並將其擰到最大,是一個良好的習慣。
2)示波器沒有觸發掃描
輝度合適的情況下,仍然可能出現黑屏。
當示波器的觸發方式為常態(Normal),如果輸入通道沒有接入有效信號,或者接入的信號幅度沒有達到設定電平(Level),將不會引起X軸偏轉板上鋸齒波的產生。在多數情況下,螢光屏的左邊(以觀察者為基準)將會出現一個不移動的光點。但是,如果此時X軸基準位置(X_Position)不正確,將使得此光點不出現在屏幕上。這也就造成了黑屏。
解決的方法就是讓示波器出現掃描線。因為,X_Position可以將一個光點移出屏幕,但是卻無法將寬達8cm左右的掃描線整個移出。
將觸發方式選擇為自動觸發(Auto)就可以讓示波器產生掃描線。(參見1.1.2中第6個問題)
3)示波器Y基線位置(Y_Position)不合適
如果示波器的Y軸基線位置不合適,即便產生掃描線,也有可能使得掃描線處於屏幕的上方或者下方,仍然可能出現黑屏。這種情況下,通過旋轉 Y_Position旋鈕,可以很快找回掃描線,而消除黑屏。
4)不合適的被測信號
通過上述分析,可以得出,消除黑屏的一般步驟是:旋轉輝度至最大(保證輝度正常)→將觸發方式設為自動(保證掃描線產生)→將X位置旋鈕旋至中間→滿幅度調整Y_Position(找回掃描線)。
但是,即便此時,也有可能仍然黑屏。當被測信號是一種特殊信號,也有可能讓觀察者難以看到,而誤認為是黑屏。當輸入信號為上下沿均很陡的方波,由於Y軸增益的不合適,使得方波的高低電平均超出了Y軸顯示範圍,這種波形在螢光屏上僅僅出現了幾條很陡的豎線。當示波管老化,或者其它原因,非常容易造成觀察者難以察覺。
將輸入耦合開關置於GND,示波器將關斷輸入信號而顯示0線,就可以迴避這個問題。
因此,按照下述步驟操作,一般均可順利消除黑屏,除非示波器真的損壞了。
旋轉輝度至最大(保證輝度正常)→將觸發方式設為自動(保證掃描線產生)→將輸入耦合開關置於GND(保證不受到奇異被測信號的影響)→將X位置旋鈕旋至中間→滿幅度調整Y_Position(找回掃描線)。
2.張同學和李同學分別製作了一個波形發生器,輸出都是1000Hz的方波。當將這兩個被測信號分別接入一個示波器的通道1和通道2,每一路信號都可以穩定顯示,用雙蹤顯示卻怎麼也無法穩定顯示兩路波形,為什麼?
任何兩個非通源的波形發生器,要做到頻率完全相同是不可能的。隨著時間的推移,它們之間存在的相位差將不停地改變,因此,數字示波器可以記錄某一個瞬間它們之間的相差關係,並穩定顯示,而模擬示波器由於沒有記錄功能,只能顯示觀察的時刻它們之間不穩定的相差,因此,不穩定顯示是正常的,穩定了反而是此前某一個時刻的記錄或者出現了什麼問題。
3.一個周期性信號如圖1.1.23A所示,周同學無論如何也無法將其在示波器上穩定顯示,你有什麼辦法嗎?

圖1.1.23一個特殊心電波形的觸發顯示方法
之所以難以穩定顯示的原因是:無論使用上升沿還是下降沿觸發,在圖中顯示的每個周期中,都存在2個滿足電平觸發條件的時刻(用縱向虛線表示)。這就造成如圖1.1.23B所示的兩個不同的觸發位置,導致波形顯示的不重疊。
仔細調整掃速的微調旋鈕(內圈),可以使得第二個滿足觸發條件被正在發生的鋸齒波所覆蓋,而使波形穩定顯示,如圖1.1.23C所示。但是,這樣就造成顯示的波形無法讀取時間參數(一旦改變微調,則示波器不在測量狀態)。
複雜一些,但是可以解決問題的方法如下:
用比較器對輸入信號進行數位化處理,產生如圖1.1.23D所示的信號。然後,用2進位計數器將信號變為1.1.23E所示。用E圖信號作為觸發源,就可以穩定顯示上述波形。
在數字電路中,預將圖D所示的信號穩定顯示,也經常使用這種方法。
4.趙同學發現,示波器的觸發方式選擇存在與書上介紹不一致的地方。他將觸發方式選擇由常態(Normal)變為自動(Auto),按道理,觸發將按照自動節律,波形會出來,但不會穩定。可是,他怎麼改變信號頻率,示波器仍然穩定顯示,這是為什麼?
現在生產的多數示波器,都豐富了AUTO(自動觸發)的功能:當觸發源信號滿足電平觸發條件,觸發電路按照觸發源產生鋸齒波,這與NORM(常態觸發)沒有任何區別;當觸發源信號不滿足電平觸發條件,才按照固定頻率產生無法穩定波形顯示的鋸齒波。趙同學實驗中輸入的信號,滿足電平觸發條件,所以可以穩定顯示。
5.陳同學將一個峰峰值為1V的正弦波,用兩根電纜線分別接入通道1和通道2,在示波器上讀數,通道1為峰峰值1V,通道2卻是0.8V,為什麼?
陳同學沒有將通道2的Y軸增益開關內圈旋鈕右旋到底。應該右旋內圈旋鈕,聽到「啪嗒」聲響,示波器才進入測量狀態。
6.王同學將一個峰峰值為1V的正弦波,用兩根電纜線分別接入通道1和通道2,並且他學會了問題5,將兩個通道的Y軸增益均設為測量狀態,在示波器上讀數,通道1為峰峰值1V,通道2卻是0.1V,為什麼?
王同學使用的是帶衰減開關的電纜線。這種電纜線具有「×1」和「×10」兩種選擇。當置於「×10」位置時,電纜對輸入信號進行1/10衰減,導致輸入到示波器的信號幅度變為原信號的1/10。
7.楊同學在一旁觀察到了陳同學和王同學所犯的測量錯誤,他也將一個峰峰值為1V的正弦波,用兩根沒有任何衰減的電纜線分別接入自己示波器的通道1和通道2,並將兩個通道的Y軸增益均設為測量狀態,在示波器上讀數,通道1為峰峰值1V,通道2卻是0.85V,為什麼?
這種情況,幾乎可以肯定,是示波器的通道2發生了故障,通常是Y軸放大器的增益控制出現了問題,應該檢修。
8.輸入信號是1Hz的方波,在示波器上卻看到如圖1.1.24所示的波形,為什麼?
錯誤地將輸入耦合開關置於AC,改變為DC就可以消除這種故障。
9.能夠用模擬示波器觀察1Hz的信號嗎?

圖1.1.24低頻方波信號在AC耦合下的顯示
模擬示波器是利用被測信號的周期性,在螢光屏上重複掃描獲得穩定波形的。當被測信號頻率較低時,用於掃描的鋸齒波,其周期也會相應變長。這就造成觀察者可以在屏幕上看到光點的緩慢

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