示波器基本原理和使用简介

示波器基本原理和使用简介品管中心：许先义2014.08.14目录一、示波器简介二、示波器分类及工作原理三、数字示波器的面板介绍四、数字示波器基本操作一、示波器简介阴极射线示波器(以下简称示波器)是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转来反映变化的一种电子仪器。示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。示波器工作原理：利用显示在示波器上的波形幅度的相对大小来反映加在示波器Y偏转极板上的电压最大值的相对大小，从而反映出电磁感应中所产生的交变电动势的最大值的大小。二、示波器分类及工作原理示波器可以分为模拟示波器和数字示波器，对于大多数的电子应用，无论模拟示波器和数字示波器都是可以胜任的，只是对于一些特定的应用，由于模拟示波器和数字示波器所具备的不同特性，才会出现适合和不适合的地方。模拟示波器模拟示波器采用的是模拟电路（示波管，其基础是电子枪）电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上。屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。模拟示波器的工作方式是直接测量信号电压，并且通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。模拟示波器基本组成：示波器的四个基本组成部分：示波管（CRT）、电子放大电路、扫描触发系统和电源电子枪、偏转系统和荧光屏示波原理：数字示波器数字示波器的工作方式是通过模拟转换器（ADC）把被测电压转换为数字信息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止，随后，数字示波器重构波形。数字示波器可以分为数字存储示波器（DSO），数字荧光示波器（DPO）和采样示波器。数字存储示波器原理如图所示，模拟输入信号先适当地放大或衰减，然后再进行数字化处理。数字化包括“取样”和“量化”两个过程，取样是获得模拟输入信号的离散值，而量化则是使每个取样的离散值经A/D转换成二进制数字，最后，数字化的信号在逻辑控制电路的控制下依次写入到RAM（存储器）中，CPU从存储器中依次把数字信号读出并在显示屏上显示相应的信号波形。对比示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。模拟示波器发展较早，技术也非常成熟，其优点主要是带宽宽、成本低。但是随着数字技术的飞速发展，数字示波器拥有了许多模拟示波器不具备的优点：不仅具有可存储波形、体积小、功耗低，使用方便等优点，而且还具有强大的信号实时处理分析功能；具有输入输出功能，可以与计算机或其他外设相连实现更复杂的数据运算或分析。随着相关技术的进一步发展，数字示波器的频率范围也越来越高了，其使用范围将更为广泛因此，学习数字示波器的使用具有重要的意义。三、数字示波器的面板介绍我们使用的示波器为泰克TDS2024C数字存储示波器●200MHz带宽

●4通道型号

●所有通道上2GS/s的采样率屏幕显示：四、数字示波器基本操作这里主要介绍几种我们比较常用到的测试：简单测量、触发扑捉单次信号和使用光标在进行测量前，准备工作：1.电源线，只能使用随示波器一同提供的电源线。2.电源，使用电压为90到264VACRMS且频率为45到66Hz的电源。如果使用频率为400Hz的电压，则其电压必须为90到132VACRMS，频率为360到440Hz。3.探头，使用探头之前，查看并遵守探头的额定值（200MHz、10MΩ/〈12pF10X）。进行任何测量前，将探头连接到示波器并将接地端接地。电压探头检查向导:可以使用探头检查向导来验证电压探头是否操作正常。该向导不支持电流探头。通过设置CH1►“探头”►“电压”►“衰减”选项。电流探头标度：电流探头提供与电流成比例的电压信号。通过设置CH1►“探头”►“电流”►“比例”选项，然后选择一个适当的值。4.校正，通过示波器提供的5V脉冲电压进行校正。打开示波器电源。按下DefaultSetup（默认设置）按钮。探头选项默认的衰减设置为10X。将探头连接到示波器上的CH1。将探头端部和基准导线连接到“探头补偿”终端上。按下“自动设置”按钮。几秒钟后，可看到显示一条约5V峰-峰值的1kHz方波。按两次前面板上的CH1按钮删除通道1，按下CH2按钮显示通道2，重复第2步和第3步。对于4通道型号，对3和4重复以上步骤。简单测量使用自动设置，示波器自动设置垂直、水平和触发控制。如果要优化波形的显示，可手动调整上述控制。进行自动测量，示波器可自动测量多数显示的信号。要测量信号的频率、周期、最大值、最小值、平均值等，遵循以下以下步骤进行操作，我们使用的示波器最多可同时显示五组测试数据：1.按下Measure（测量）按钮以查看“测量菜单”。2.按下顶部选项按钮；显示Measure1Menu（测量1菜单）。3.按下“类型”►“频率”。4.按下“返回”选项按钮。5.重复2-4动作，选择Measure2-5Menu（测量菜单）进行设置。自动设置选项辅助选项的测量菜单使用测量菜单右侧的按钮进入设置项，选择测量的信源CH、测量类型，选择后按返回按钮，可以看到测量菜单中已显示设置的测量项，然后按照测试需求，依次设置测量项：触发扑捉单次信号用数字示波器可以快速方便地捕捉脉冲、突发性毛刺等非周期性的信号。要捕捉一个单次信号，先要对信号有一定的了解，以正确设置触发电平和触发沿。例如，若脉冲是TTL电平的逻辑信号，触发电平应设置为2V，触发沿应设置成上升沿。如果对信号的情况不确定，则可以通过自动或普通触发方式先对信号进行观察，以确定触发电平和触发沿。捕捉单次信号的具体操作步骤和方法如下：（1）按触发控制区菜单键，在触发系统功能菜单下分别设置触发类型为边沿触发、信源选择为CH1、斜率为上升、触发方式为自动、耦合为直流。（2）调整水平时基和垂直衰减档位至适合的范围。（3）旋转触发控制区旋钮，调整适合的触发电平。（4）按单次按钮，使触发方式为单次触发。（5）按执行按钮，等待符合触发条件的信号出现。如果有某一信号达到设定的触发电平，即采样一次，并显示在屏幕上。（5）旋转水平控制区旋钮，改变水平触发位置，以获得不同的负延迟触发，观察毛刺发生之前的波形。触发菜单电平单次设置触发条件设置触发电平模拟抓取通电瞬间上升沿单次触发信号使用光标使用光标可快速对波形进行时间和振幅测量。以我们上面抓取的单次触发信号为例，使用光标分别对时间和振幅进行量测，步骤如下：（1）按辅助设置区域的光标Cursor按钮，光标菜单在显示区域右侧。（2）设置光标类型为时间，测量通道为CH1。（3）调整水平标尺和位置，使测量区域调整到合适的位置。（4）选择光标1，使用调节按钮将光标调整到需要开始测试的位置，光标1位置同时显示此时的X/Y轴数据，同样调节光标2到结束测试的位置，这时就可以看到要测量的时间和相关数据了。（5）当要测量振幅时，设置光标类型为幅度，测量通道为CH1。（6）旋转标尺和位置，使测量区域调整到合适的位置。（7）选择光标1，使用调节按钮将光标调整到需要开始测试的位置，光标1位置同时显