通用示波器

出处：按学科分类—工业技术 南京大学出版社《工程师实用手册》第555页（5895字）

(一)概述

示波器是近代电子学的重要测量工具之一，同时也是其他许多领域应用最广泛的测量仪器之一。它不仅可以直观地显示快速脉冲、变化缓慢的非周期性信号及突发的单次脉冲，还可以测量其电压、电流、时间、频率和相位。

示波器种类很多，但使用比较广泛的是单踪单扫描通用示波器(如SBT－5型示波器)和双踪双扫描通用示波器(如ST－22型)。

(二)使用方法

由于示波器种类繁多，使用方法并不统一，因此在使用前应认真阅读使用说明书。这里介绍的是ST－22型双踪示波器和SBT－5型单踪示波器的使用方法：

1．将示波器调至工作状态

1)SBT－5型示波器的基本操作程序

(1)通电前各旋钮和开关位置

“电源” 关

“X轴选择” 任意

“X轴输入” 对地短接

“聚焦”、“辅助聚焦” 逆时针到底

“辉度” 逆时针到底

“Y轴增幅”、“触发增幅” 逆时针到底

“稳定调节” 顺时针到底

“Y轴移位”、“X轴移位” 中心位置

“Y轴选择” 1MΩ或75Ω

“Y轴输入” 对地短接

(2)接通电源，经适当的预热时间后，调节辉度旋钮，使光点出现在荧光屏上。如无光点出现，可能是光点偏离了荧光屏(否则就是示波器出现了故障)，可调节“Y轴移位”和“X轴移位”旋钮使光点进入观察区。

(3)调节“聚焦”旋钮，使光点成一小圆点，直径一般不大于1mm，如光点不圆或直径过大，可调节“辅助聚焦”旋钮。“聚焦”和“辅助聚焦”旋钮应反复调节，直到光点趋于小圆点为止。“辅助聚焦”调整好后不必经常调节。“辉度”与“聚焦”两者互有影响，聚焦调节应在辉度调好后进行。

(4)将“扫描扩展”和“扫描微调”旋钮置于“校正”位置，“扫描时间”置于100μs／cm档。

(5)把“X轴选择”置于“扫描”位置，将“稳定调节”旋钮逆时针旋转至出现扫线。

(6)调节“Y轴移位”和“X轴移位”旋钮，将扫线移至荧光屏中间。

(7)将“Y轴衰减”置于“1000”档，再把“Y轴输入”端(或探头)的短接线去掉，用手指接触输入端，同时顺时针转动“Y轴增幅”旋钮，荧光屏上就会出现50Hz杂散信号波形，其幅度随“Y轴增幅”旋钮的调节而改变。

(8)将“Y轴选择”置于“比较信号”位置，调节“比较信号”旋钮及“Y轴增幅”旋钮，使显示波形幅度为2mm。

(9)把“触发选择”置于“内+”位置。

(10)把“稳定调节”顺时针转到扫线刚好消失的位置，再顺时针转动“触发增幅”旋钮，直到荧光屏上出现稳定的方波。至此，示波器已能正常工作；再把“Y轴选择”置于“1MΩ”档，“稳定调节”顺时针转到底，“触发增幅”和“Y轴增幅”逆时针转到底，则示波器已调至工作状态。

2)ST－22型示波器的基本操作程序

(1)按下列要求调节各控制器

主机

“” 按下“0．02V”键

“辉度” 逆时针到底

“聚焦”、“辅助聚焦” 逆时针到底

垂直通道(两个通道相同)

“V／cm” 5mV／cm

“微调” “校准”

“位移” 中间

“AC－⊥－DC” “⊥”

垂直工作方式 “Ⅰ”

“触发” 正常(不拉出)

“极性” 正常(不拉出)

水平通道(A，B相同)

“电平” 顺时针到底

“极性” “+”

“触发耦合开关”(“AC－低抑－DC”)“AC”

“触发源开关”(“内－外－电源”) “内”

“t／cm” “50ns／cm”

“微调” “校准”

水平工作方式开关 “A”

“扩展×10” 正常(不拉出)

“位移” 中间位置

“扫描长度” 顺时针到底

A扫描方式(单次－触发－自动”) “自动”

B扫描方式(“触发－自动”) “自动”

(2)接通电源，并开启电源开关，经预热后，调节“辉度”、“聚焦”和“辅助聚焦”旋钮，使荧光屏上出现清晰的扫线，至此，示波器已处于工作状态。

2．四种工作方式

1)双踪法

当需要双踪法观察时，两个信号(例如标准信号和被测信号)分别接到两个垂直通道输入端，在荧光屏上就同时显出两条光迹。当观测高频信号时，使用“交替”方式，“触发”开关在不拉出(正常)或拉出(通道“Ⅰ”)位置时，都可以触发。如要正确显示两信号间的时间关系，必须将“触发”开关拉出，用通道Ⅰ的信号进行触发。这时，通道Ⅰ应接入两信号中频率低的信号。在测相位时，通道Ⅰ应接入两信号中相位超前的信号。应注意“交替”工作时，不能进行单次扫描测量。观察低频信号时，使用“断续”位，这时以1MHz的频率转换通道。在“断续”位工作时，应用外触发或通道Ⅰ触发。当扫速低于0．5ms／cm时，以采用“断续”方式为宜。

2)X－Y法

利用X=Y工作方式，可以用外加信号造成水平偏转。ST－22型示波器在X－Y工作时，扫描系统不工作，通道Ⅰ起水平放大作用，通道Ⅱ起垂直放大作用。把两个信号(例如标准信号与被测信号)作为水平(X轴)信号和垂直(Y轴)信号，分别加到通道Ⅰ和通道Ⅱ输入端，就可以测量两个信号间的相位、频率及时间关系。操作时水平工作方式开关放在“X－Y”位置，拉出“触发”开关(Ⅰ，X－Y位置)，“扩展×10”开关也应拉出，使通道Ⅰ的偏转灵敏度成为X通道的偏转灵敏度(“微调”在“校准”位置时为“V／cm”开关的指示值)。垂直工作开关放在通道“Ⅱ”。在这种情况下，水平“位置”旋钮和通道Ⅰ“位移”旋钮可同时用来调节图形的水平位置。SBT－5型示波器是将“X轴选择”旋钮置于任一衰减档，水平信号由“X轴输入”端接入。

3)串接工作

ST－22型示波器每个垂直通道的偏转灵敏度是5mV／cm。若要提高灵敏度，可将两个通道串接工作，将灵敏度提高到1mV／cm。这时，垂直工作方式开关应放在通道“Ⅱ”，“触发”开关不拉出(即在正常位置)，用电缆将通道“Ⅰ输出”接至通道“Ⅱ输入”。串接工作时应注意：通道Ⅱ的“AC－上－DC”开关应始终处于“DC”位置。通道Ⅰ的“AC－⊥－DC”开关视需要可放在AC或DC位置。“位移”旋钮均放在中心位置。如需移位，可旋通道Ⅱ的位移旋钮。这样可保证输入信号在通道Ⅰ放大器的动态范围之内。串接工作时，由于灵敏度提高，扫线相应变粗。

4)相加工作

ST－22型示波器可以进行相加工作。当观察叠加有干扰信号的被测信号时，以及在比较观测两个信号及观测浮地信号时，均可使用相加方法。操作时，应注意将两通道的(“AC－上－DC”)开关放在同一位置。垂直工作方式开关放在“Ⅰ+Ⅱ”位置。这时，通道Ⅰ和通道Ⅱ的信号同时进入垂直通道。当通道Ⅱ“极性”开关拉出时，通道Ⅱ信号反相，成为Ⅰ－Ⅱ，此开关不拉出时，则为Ⅰ+Ⅱ。这时应注意输入信号不宜过大，两个通道的波形单独显示时，均应在屏幕中心。例如，在观测叠加有干扰信号的被测信号时，可将其输入通道Ⅰ，并将同样的干扰信号输入通道Ⅱ，然后拉出“极性”开关，并适当调节通道Ⅱ的“V／cm”开关和“微调”旋钮，干扰信号就可抵消。结果，荧光屏上只显示出被测信号。

3．测量电压和电流

1)测量电压

用示波器测量的一般是交流电压，若示波器的最低工作频率为0Hz时，可以用来测量直流电压。被测电压值等于被测信号在屏幕上显示的长度(cm)乘上Y轴偏转灵敏度(V／cm)。当测定Y轴偏转灵敏度时，未用探头测定的，则还应乘上探头的衰减系数才是被测信号值。

2)测量电流

测量电流的普通方法是使电流流过一只阻值已知的电阻器，然后测出电阻上的电压，再通过欧姆定律求出电流值。其连接方式如图15－2所示。

图15－2 示波器测量电流接线图

4．测量时间、频率和相位

用示波器测量电压和电流的时间、频率和相位的方法是：如果水平扫描是直接以时间校准的，则在测量电压波形时，可直接在荧光屏上读出其对应点的时间值；测量频率时，可先读出被测波形中一个完整周期的时间间隔，再按频率是周期的倒数关系，用简单的除法计算出频率来。如果水平扫描不是直接以时间校准的，则可利用李沙育图形进行准确的频率和时间测量。测量相位时，当示波器有两个垂直通道时(即双踪或双线示波器)，信号可同时显示，因而在荧光屏上可直接测得两个信号间的相位差；当示波器只有一个垂直通道时(即单踪示波器)，信号的相位可改用李沙育图形测出。

(三)注意事项

(1)仪器使用时应注意市电电压在220V±10%范围内，特别注意不要接入过高市电电压，以免仪器元件击穿。

(2)使用时扳动面板控制器要轻。当达到极限位置时不要硬扳，以免损坏元件。

(3)辉度不要开得过亮，以延长示波器寿命。特别要注意在关机时先将辉度关小，防止出现过亮的光点烧坏荧光屏。辉度改变后，注意要重新调节聚焦。

(4)仪器测试时当Y轴衰减放到1时，应防止过大的被测信号引入，以免烧坏元件。

(5)仪器搬动，要轻拿轻放，防止撞伤或损坏机壳及零件。

(6)用示波器观测信号发生器的波形时，两台仪器的公共地线要接在一起，以免引进干扰信号。

(7)仪器用毕后，先除去待测电压，再旋转辉度控制器，待亮线消失后关掉电源开关，拔去电源插头。最后还应罩上防尘罩，放在阴凉干燥通风的地方，防止日久灰尘积集及零件氧化生锈。