电子测量仪器 第3版 课件 项目3 波形测试

《电子测量》项目三波形测试

项目三

波形测试

本章提要

任务1模拟示波器的使用任务描述通用示波器是示波器中应用最广泛的一种，它通常泛指采用单束示波管，除取样示波器及专用或特殊示波器以外的各种示波器。

通用示波器可以用来观察电压、电流的波形，测量电压的幅度、频率和相位等。以下选用了YB4320双踪示波器来进行说明，所谓双踪，即双通道，是指示波器有两个信号输入端，可以同时测量两路信号。知识要点YB4320双踪示波器面板知识要点控制键功能和使用方法①电源开关（POWER）

将电源开关按键弹出即为关断，按下电源开关，电源接通。②电源指示灯

电源接通时指示灯亮。③辉度旋钮

顺时针方向旋转旋钮，亮度增强。④聚焦旋钮

先调节辉度旋钮使亮度适中，然后调节聚焦旋钮直至轨迹达到最清晰程度。⑤光迹旋转旋钮由于磁场的作用，当光迹在水平方向轻微倾斜时，该旋钮用于调节光迹与水平刻度线平行。⑥刻度照明控制旋钮该旋钮用于调节屏幕亮度。顺时针方向旋转该旋钮，亮度将增加。该功能用于黑暗环境或拍照时的操作。知识要点控制键功能和使用方法⑦校准信号电压幅度为0.5V，频率为1kHz的方波信号。⑧ALT扩展按钮⑬光迹分离控制键按下此键，扫描因数×1、×5为同时显示。此时要把放大部分移到屏幕中心，按下ALT-MAG键。扩展后的光迹可由光迹分离控制键⑬调节。同时使用垂直双踪方式和水平ALT-MAG可在屏幕上同时显示4条光迹。⑨扩展控制键(MAG×5)按下此键，扫描因数×5扩展。扫描时间是TIME/DIV开关指示数值的1/5。⑩触发极性按钮触发极性选择，用于选择信号的上升和下降沿触发。⑪X-Y控制键在X-Y工作方式时，垂直偏转信号接入CH2输入端，水平偏转信号接入CH1输入端。知识要点控制键功能和使用方法⑫扫描微调控制旋钮此旋钮以顺时针方向旋转到底为校准位置；该旋钮逆时针方向旋转到底，扫描减慢2.5倍以上。正常时该旋钮应位于校准位置，以便对时间、周期和频率等参数进行定量测量。⑭水平位移用于调节轨迹在水平方向移动。顺时针方向旋转该旋钮向右移动光迹，逆时针方向旋转向左移动光迹。⑮扫描时间因数选择开关（TIME/DIV）⑯触发方式选择自动：采取自动扫描方式时，扫描电路自动进行扫描。在没有信号输入或输入信号没有被触发同步时，屏幕上仍然可以显示扫描基线。常态：有触发信号才能扫描，否则屏幕上无扫描线显示。当输入信号频率低于20Hz时，请用常态触发方式。TV-H：用于观察电视信号中行信号波形。TV-V：用于观察电视信号中场信号波形。知识要点控制键功能和使用方法⑰触发电平旋钮

用于调节被测信号在某一电平触发同步。⑱触发源选择开关选择触发信号源

内触发（IN1）：CH1或CH2通道的输入信号是触发信号。

通道2触发（CH2）：CH2通道的输入信号是触发信号。

电源触发（LINE）：电源频率为触发信号。

外触发（EXT）：触发输入为外部触发信号，用于特殊信号的触发。⑲外触发输入插座（EXTINPUT）用于外部触发信号的输入。⑳、㉜CH1-×5扩展、CH2×5扩展按下×5扩展按钮，垂直方向的信号扩大5倍，最高灵敏度为1mV/DIV。知识要点控制键功能和使用方法㉒、㉘垂直输入耦合选择开关

选择垂直放大器的耦合方式

交流（AC）：垂直输入端由电容器来耦合

接地（GND）：放大器的输入端接地

直流（DC）：垂直放大器输入端与信号直接耦合㉓垂直移位调节光迹在屏幕中的垂直位置。㉔通道2输入端（CH2INPUT）和通道1一样，但采取X-Y方式时输入端的信号仍为Y轴信号。㉕、㉛垂直微调旋钮用于连续改变电压偏转灵敏度。此旋钮在正常情况下应位于顺时针方向旋转到底的位置，以便于对电压的定性测量。将旋钮逆时针方向旋到底，垂直方向的灵敏度下降到2.5倍以上。知识要点控制键功能和使用方法㉖、㉚衰减器开关(VOLTS/DIV)用于选择垂直偏转灵敏度的调节。如果使用的是10：1的探头，计算时将幅度×10。㉗接地接地端。㉙通道1输入端（CH1INPUT）该输入端用于垂直方向的输入。采取X-Y方式时，输入端的信号成为X轴信号。㉝交替触发在双踪交替显示时，触发信号交替来自于两个Y通道，此方式可用于同时观察两路不相关的信号。㉞垂直工作方式选择按下CH1时，屏幕上仅显示CH1通道的信号；按下CH2时，屏幕上仅显示CH2通道的信号；同时按下CH1和CH2按钮，屏幕上会出现双踪并自动以断续或交替方式同时显示CH1和CH2通道的信号；按下ADD时，显示CH1和CH2输入电压的代数和。㉟示波器的垂直偏转因数选择用以微调每挡垂直偏转因数，将它沿顺时针方向旋到底，处于“校准”位置，此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮，能够微调垂直偏转因数。技术指标名称技术指标垂直偏转系统频带宽度DC：0~9MHz—3dBAC：10Hz~20MHz—3dB输入灵敏度5mV/DIV~5V/DIV,按1-2-5步进，共分10挡。“×1”精度为±5%，“×5”精度为±10%。可微调的垂直灵敏度大于所标明的灵敏度值的2.5倍。上升时间≤17.5ns输入阻抗1MΩ（1±2%）最大输入电压300V（DC+AC峰值）技术指标名称技术指标水平偏转系统扫描时间因数触发方式自动、正常、TV-V、TV-H触发信号源INT、CH2、电源、外灵敏度常态方式下，频率为10Hz~20MHz时灵敏度为2DIV（内触发）、0.3V（外触发）。自动方式下，频率为20Hz~20MHz时灵敏度为2DIV（内触发）、0.3V（外触发）。电源电压为交流220(1±10%)V，频率为50(1±5%)Hz，功耗为35W。操作指导使用前准备①打开电源开关前先检查输入的电压，将电源线插入后面板上的交流插孔。②打开电源，按如下步骤设定功能键：电源开关：开关键弹出；辉度旋钮：顺时针旋转；聚焦旋钮：中间；AC-GND-DC：AC；垂直移位：中间（×5）扩展键弹出；触发方式选择：自动；触发电平旋钮：中间；触发源选择开关：内；、TIME/DIV：0.5ms/DIV；水平位置：×1(×5)MAG、ALT-MAG均弹出；垂直工作方式选择：CH1；一般将下列微调旋钮设定到“校准”位置。VOLTS/DIV：顺时针方向旋转到底，以便读取电压选择旋钮指示的VOLTS/DIV上的数值；TIME/DIV：顺时针方向旋转到底，以便读取扫描选择旋钮指示的、TIME/DIV上的数值信号参数测量①直流电压的测量：设定AC-GND-DC开关至GND，将零电平定位在屏幕最佳位置。将VOLTS/DIV设定到合适位置，然后将AC-GND-DC开关拨到DC，直流信号将会使光迹产生上下偏移，直流电压可以通过光迹偏移的刻度乘以VOLTS/DIV开关挡位值得到②交流电压的测量：将零电平定位在屏幕合适位置，通过信号幅度在屏幕上所占的格数（DIV）乘以VOLTS/DIV挡位值得到交流信号的幅值。如果交流信号叠加在直流信号上，将AC-GND-DC开关设置在AC，可隔开直流。如果探头为10：1，实际值是测量值的10倍。③频率和时间的测量：如果一个信号的周期在屏幕上占2DIV，假设扫描时间为：1ms/DIV，则信号的周期为1ms/DIV×2DIV=2ms，频率为1/（2ms）=500Hz。如运用×5扩展，那么TIME/DIV则为指示值的1/5。测量方法

测量方法

测量方法

测量方法

（2）周期和频率的测量方法1）正弦波的测量。周期T的测量是通过屏幕上的X轴来进行的。当适当大小的波形出现在屏幕上后，应调整其位置，使其容易对周期期进行测量，最好的办法是利用其过零点，将正弦波的过零点放在X轴上，并使左边的一个点位于某垂直刻度线上，如图所示。测量方法

2）矩形波的测量。矩形波周期的测量与正弦波相似，但由于矩形波的上升沿或下降沿在屏幕上往往看不清，因此一般要将它的上平顶或下平顶移到中间的水平线上，再进行测量，如图所示。图中一个周期占用了7.25格（DIV），如果扫描旋钮已被拨到的刻度为2ms/DIV,可以推算出其周期和频率。测量方法

测量方法

任务2数字存储示波器的使用任务描述具有波形存储功能的示波器称为存储示波器，而将信号以数字形式存储于半导体存储器中的示波器，称为数字存储示波器。数字存储示波器的主要特点是具有良好的信号存储和数据处理能力，可以进行模拟示波器达不到的测量，例如捕捉尖峰干扰信号，测量被测信号的平均值、频谱，测量和处理高速数字系统的暂态信号等。数字存储示波器的主要技术指标包括取样速率、存储带宽、分辨率、存储容量和读出速度等。控制系统由微型计算机组成的数字存储示波器称为智能化数字存储示波器，它是模拟示波器技术、数字化测量技术、计算机控制技术的综合产物，其内部采用了大规模集成电路和微处理器，整个仪器在控制程序的统一指挥下工作，效率得到了提高。知识要点TDS3012B数字存储示波器的面板知识要点①CH1输入端②CH2输入端③（EXTTRIG）外触发输入端④VERTICAL(垂直系统控制区)POSITION（垂直位移旋钮）；SCALE（调整刻度旋钮）；B；OFF（关闭操作菜单）；MENU（显示操作菜单）；通道操作菜单：CH1（通道1）、CH2（通道2）、MATH（数学运算）、REF（参考波形）⑤HORIZONTAL(水平系统控制区)POSITION（水平位移旋钮）；SCALE（调整刻度旋钮）；DELAY（延时旋钮）⑥TRIGGER(触发系统控制区)LEVEL;MENU;SETTO50%;FORCETRIG;BTRIG⑦ACQUIRE(立即执行键区)AUTOSET(自动设置)；RUN/STOP(运行/停止);SINGLESEQ(抓取一个波形)；WAVEFORMINTENSITY(调整波光强度)；MENU(显示操作菜单)⑧功能键区MEASURE;SAVE/RECALL;QUICKMENU;CURSOR;DISPLAY;UTILITY⑨菜单操作键区5个灰色按钮，可以设置当前菜单的不同选项，不同的功能菜单不同。知识要点TDS3012B数字存储示波器的显示界面操作指导1、设置通道耦合①按CH1耦合交流，设置为交流耦合方式。如图所示②按CH1耦合直流，设置为直流耦合方式。如图所示③按CH1耦合接地，设置为耦合接地方式，在屏幕中心可显示一条水平线。操作指导2、设置通道带宽限制1）按CH1带宽限制关闭，设置带宽限制为关闭状态。被测信号含有的高频分量可以通过，波形显示如图所示。

2)按CH1带宽限制打开，设置带宽限制为打开状态。被测信号含有的大于20MHz的高频分量被阻隔，波形显示如图所示。

操作指导3、挡位调节设置

垂直挡位调节分粗调和细调两种。

1）按CH1挡位调节粗调，设置垂直挡位为粗调，即按1、2、5进制在2mV/DIV～5V/DIV范围内设定垂直灵敏度。

2）按CH1挡位调节细调，设置垂直挡位为细调，可以观测信号细节。

4、调节探头比例

为了配合探头的衰减系数，需要在通道操作菜单相应调整探头衰减比例系数。

5、波形反相的设置波形反相显示的信号相对地电位翻转180°，操作步骤如下：

按CH1反向关闭，被测信号波形不反相；按CH1反向打开，被测信号波形反相。

知识拓展1、示波器探头的作用

示波器探头的作用是直接探测被测信号，提供示波器的高输入阻抗，减小波形失真及展宽示波器的工作频带等，它必须在信号源和示波器输入之间提供足够方便优质的连接。连接的充分程度有物理连接、对电路操作的影响和信号传输三个关键的问题。

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