通用示波器使用说明书在家电维修的过程中使用示波器已十分普遍。
通过示波器可以直观地观察被测电路的波形,包括形状、幅度、频率(周期)、相位,还可以对两个波形进行比较,从而迅速、准确地找到故障原因。
正确、熟练地使用示波器,是初学维修人员的一项基本功。
虽然示波器的牌号、型号、品种繁多,但其基本组成和功能却大同小异,本文介绍通用示波器的使用方法。
一、面板介绍1.亮度和聚焦旋钮亮度调节旋钮用于调节光迹的亮度(有些示波器称为"辉度"),使用时应使亮度适当,若过亮,容易损坏示波管。
聚焦调节旋钮用于调节光迹的聚焦(粗细)程度,使用时以图形清晰为佳。
2.信号输入通道常用示波器多为双踪示波器,有两个输入通道,分别为通道1(CH1)和通道2(CH2),可分别接上示波器探头,再将示波器外壳接地,探针插至待测部位进行测量。
3.通道选择键(垂直方式选择)常用示波器有五个通道选择键:(1)CH1:通道1单独显示;(2)CH2:通道2单独显示;(3)ALT:两通道交替显示;(4)CHOP:两通道断续显示,用于扫描速度较慢时双踪显示;(5)ADD:两通道的信号叠加。
维修中以选择通道1或通道2为多。
4.垂直灵敏度调节旋钮调节垂直偏转灵敏度,应根据输入信号的幅度调节旋钮的位置,将该旋钮指示的数值(如0.5V/div,表示垂直方向每格幅度为0.5V)乘以被测信号在屏幕垂直方向所占格数,即得出该被测信号的幅度。
5.垂直移动调节旋钮用于调节被测信号光迹在屏幕垂直方向的位置。
7.水平位置调节旋钮用于调节被测信号光迹在屏幕水平方向的位置。
8.触发方式选择示波器通常有四种触发方式:(1)常态(NORM):无信号时,屏幕上无显示;有信号时,与电平控制配合显示稳定波形;(2)自动(AUTO):无信号时,屏幕上显示光迹;有信号时与电平控制配合显示稳定的波形;(3)电视场(TV):用于显示电视场信号;(4)峰值自动(P-PAUTO):无信号时,屏幕上显示光迹;有信号时,无需调节电平即能获得稳定波形显示。
该方式只有部分示波器(例如CALTEK卡尔泰克CA8000系列示波器)中采用。
9.触发源选择示波器触发源有内触发源和外触发源两种。
如果选择外触发源,那么触发信号应从外触发源输入端输入,家电维修中很少采用这种方式。
如果选择内触发源,一般选择通道1(CH1)或通道2(CH2),应根据输入信号通道选择,如果输入信号通道选择为通道1,则内触发源也应选择通道1。
二、测量方法1.幅度和频率的测量方法(以测试示波器的校准信号为例)(1)将示波器探头插入通道1插孔,并将探头上的衰减置于"1"档;(2)将通道选择置于CH1,耦合方式置于DC档;(3)将探头探针插入校准信号源小孔内,此时示波器屏幕出现光迹;(4)调节垂直旋钮和水平旋钮,使屏幕显示的波形图稳定,并将垂直微调和水平微调置于校准位置;(5)读出波形图在垂直方向所占格数,乘以垂直衰减旋钮的指示数值,得到校准信号的幅度;(6)读出波形每个周期在水平方向所占格数,乘以水平扫描旋钮的指示数值,得到校准信号的周期(周期的倒数为频率);(7)一般校准信号的频率为1kHz,幅度为0.5V,用以校准示波器内部扫描振荡器频率,如果不正常,应调节示波器(内部)相应电位器,直至相符为止。
2.示波器应用举例(以测量788手机13MHz时钟脉冲为例)手机中的13MHz时钟信号正常是开机的必要条件,因此维修时要经常测量有无13MHz时钟信号。
步骤如下:(1)打开示波器,调节亮度和聚焦旋钮,使屏幕上显示一条亮度适中、聚焦良好的水平亮线;(2)按上述方法校准好示波器,然后将耦合方式置于AC档;(3)将示波器探头的接地夹夹在手机电路板的接地点,探针插到788手机CPU第脚;(4)接通手机电源,按开机键,调节垂直扫描水和平扫描旋钮,观察屏幕上是否出现稳定的波形,如果没有,一般说明没有13MHz信号。
示波器的使用(2)2.1荧光屏荧光屏是示波管的显示部分。
水平方向分为10格,垂直方向分为8格,每格又分为5份。
2.2示波管和电源系统1.电源(Power)示波器主电源开关。
当此开关按下时,电源指示灯亮,表示电源接通。
2.辉度(Intensity)旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。
观察低频信号时可小些,高频信号时大些。
一般不应太亮,以保护荧光屏。
3.聚焦(Focus)聚焦旋钮调节电子束截面大小,将扫描线聚焦成最清晰状态。
4.标尺亮度(Illuminance)此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度。
正常室内光线下,照明灯暗一些好。
室内光线不足的环境中,可适当调亮照明灯。
2.3垂直偏转因数和水平偏转因数1.垂直偏转因数选择(VOLTS/DIV)和微调在单位输入信号作用下,光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度,这一定义对X轴和Y轴都适用。
灵敏度的倒数称为偏转因数。
垂直灵敏度的单位是为cm/V,cm/mV或者DIV/mV,DIV/V,垂直偏转因数的单位是V/cm,mV/cm或者V/DIV,mV/DIV。
实际上因习惯用法和测量电压读数的方便,有时也把偏转因数当灵敏度。
踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。
一般按1,2,5方式从5mV/DIV到5V/DIV分为10档。
波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。
例如波段开关置于1V/DIV档时,如果屏幕上信号光点移动一格,则代表输入信号电压变化1V。
每个波段开关上往往还有一个小旋钮,微调每档垂直偏转因数。
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。
垂直偏转因数微调后,会造成与波段开关的指示值不一致,这点应引起注意。
许多示波器具有垂直扩展功能,当微调旋钮被拉出时,垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)。
在做数字电路实验时,在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于判断被测信号的电压值。
2.时基选择(TIME/DIV)和微调时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。
时基选择也通过一个波段开关实现,按1、2、5方式把时基分为若干档。
“微调”旋钮用于时基校准和微调。
沿顺时针方向旋到底处于校准位置时,屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致。
逆时针旋转旋钮,则对时基微调。
旋钮拔出后处于扫描扩展状态。
TDS实验台上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的时钟信号,由石英晶体振荡器和分频器产生,准确度很高,可用来校准示波器的时基。
示波器的标准信号源CAL,专门用于校准示波器的时基和垂直偏转因数。
例如COS5041型示波器标准信号源提供一个VP-P=2V,f=1kHz的方波信号。
示波器前面板上的位移(Position)旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置。
旋转水平位移旋钮(标有水平双向箭头)左右移动信号波形,旋转垂直位移旋钮(标有垂直双向箭头)上下移动信号波形。
2.4输入通道和输入耦合选择1.输入通道选择输入通道至少有三种选择方式:通道1(CH1)、通道2(CH2)、双通道(DUAL)。
选择通道1时,示波器仅显示通道1的信号。
选择通道2时,示波器仅显示通道2的信号。
选择双通道时,示波器同时显示通道1信号和通道2信号。
测试信号时,首先要将示波器的地与被测电路的地连接在一起。
根据输入通道的选择,将示波器探头插到相应通道插座上,示波器探头上的地与被测电路的地连接在一起,示波器探头接触被测点。
示波器探头上有一双位开关。
2.输入耦合方式输入耦合方式有三种选择:交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。
当选择“地”时,扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。
直流耦合用于测定信号直流绝对值和观测极低频信号。
交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。
在数字电路实验中,一般选择“直流”方式,以便观测信号的绝对电压值。
2.5触发第一节指出,被测信号从Y轴输入后,一部分送到示波管的Y轴偏转板上,驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动;另一部分分流到x轴偏转系统产生触发脉冲,触发扫描发生器,产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上,使光点沿水平方向移动,两者合一,光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。
由此可知,正确的触发方式直接影响到示波器的有效操作。
为了在荧光屏上得到稳定的、清晰的信号波形,掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的。
触发源选择确定触发信号由何处供给。
通常有三种触发源:内触发(INT)、电源触发(LINE)、外触发EXT)。
内触发使用被测信号作为触发信号,是经常使用的一种触发方式。
由于触发信号本身是被测信号的一部分,在屏幕上可以显示出非常稳定的波形。
双踪示波器中通道1或者通道2都可以选作触发信号。
电源触发使用交流电源频率信号作为触发信号。
这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的。
特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效。
外触发使用外加信号作为触发信号,外加信号从外触发输入端输入。
外触发信号与被测信号间应具有周期性的关系。
由于被测信号没有用作触发信号,所以何时开始扫描与被测信号无关。
正确选择触发信号对波形显示的稳定、清晰有很大关系。
例如在数字电路的测量中,对一个简单的周期信号而言,选择内触发可能好一些,而对于一个具有复杂周期的信号,且存在一个与它有周期关系的信号时,选用外触发可能更好。
2.触发耦合(Coupling)方式选择触发信号到触发电路的耦合方式有多种,目的是为了触发信号的稳定、可靠。
这里介绍常用的几种。
AC耦合又称电容耦合。
它只允许用触发信号的交流分量触发,触发信号的直流分量被隔断。
通常在不考虑DC分量时使用这种耦合方式,以形成稳定触发。
但是如果触发信号的频率小于10Hz,会造成触发困难。
直流耦合(DC)不隔断触发信号的直流分量。
当触发信号的频率较低或者触发信号的占空比很大时,使用直流耦合较好。
低频抑制(LFR)触发时触发信号经过高通滤波器加到触发电路,触发信号的低频成分被抑制;高频抑制(HFR)触发时,触发信号通过低通滤波器加到触发电路,触发信号的高频成分被抑制。
此外还有用于电视维修的电视同步(TV)触发。
这些触发耦合方式各有自己的适用范围,需在使用中去体会。
3.触发电平(Level)和触发极性(Slope)触发电平调节又叫同步调节,它使得扫描与被测信号同步。
电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。
一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时,扫描即被触发。
顺时针旋转旋钮,触发电平上升;逆时针旋转旋钮,触发电平下降。
当电平旋钮调到电平锁定位置时,触发电平自动保持在触发信号的幅度之内,不需要电平调节就能产生一个稳定的触发。
极性开关用来选择触发信号的极性。
拨在“+”位置上时,在信号增加的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。
拨在“-”位置上时,在信号减少的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。
触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点。
2.6扫描方式(SweepMode)扫描有自动(Auto)、常态(Norm)和单次(Single)三种扫描方式。
自动:当无触发信号输入,或者触发信号频率低于50Hz时,扫描为自激方式。
常态:当无触发信号输入时,扫描处于准备状态,没有扫描线。
触发信号到来后,触发扫描。
单次:单次按钮类似复位开关。
单次扫描方式下,按单次按钮时扫描电路复位,此时准备好(Ready)灯亮。
触发信号到来后产生一次扫描。
单次扫描结束后,准备灯灭。
单次扫描用于观测非周期信号或者单次瞬变信号,往往需要对波形拍照。
上面扼要介绍了示波器的基本功能及操作。
示波器还有一些更复杂的功能,如延迟扫描、触发延迟、X-Y工作方式等,这里就不介绍了。
示波器入门操作是容易的,真正熟练则要在应用中掌握。
值得指出的是,示波器虽然功能较多,但许多情况下用其他仪器、仪表更好。
例如,在数字电路实验中,判断一个脉宽较窄的单脉冲是否发生时,用逻辑笔就简单的多;测量单脉冲脉宽时,用逻辑分析仪更好一些。
示波器基础使用说明和功能说明和功能我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。
普通的电压表是在其度盘上移动的指针或者数字显示来给出信号电压的测量读数。
而示波器则与共不同。
示波器和电压表之间的主要区别是:1.电压表可以给出祥测信号的数值,这通常是有效值即RMS值。
但是电压表不能给出有关信号形状的信息。
有的电压表也能测量信号的峰值电压和频率。
2.电压表通常只能对一个信号进行测量,而示波器则能同时显示两个或多个信号。
显示系统示波器的显示器件是阴极射线管,缩写为CRT,见图1。
阴极射线管的基础是一个能产生电子的系统,称为电子枪。
电子枪向屏幕发射电子。
电子枪发射的电子经聚焦形成电子束,并打在屏幕中心的一点上。
屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就发出光来。
图1阴极射线管图电子在从电子枪到屏幕的途中要经过偏转系统。
在偏转系统上施加电压就可以使光点在屏幕上移动。
偏转系统由水平(X)偏转板和垂直(Y)偏转板组成。
这种偏转方式称为静电偏转。
在屏幕的内表面用刻划或腐蚀的方法作出许多水平和垂直的直线形成网络,称为标尺。
标尺通常在垂直方向有8个,水平方向有10个,每个格为1cm。
有的标尺线又进一步分成小格,并且还有标明0%和100%的特别线。
我们后面会讨论这个问题。
如上所述,受到电子轰击后,CRT上的荧光物质就会发光。
P31材料发射绿光,而P7材料发光的颜色为黄绿色。
将输入信号加到Y轴偏转板上,而示波器自己使电子束沿X轴方向扫描。
这样就使得光点在屏幕上描绘出输入信号的波形。
这样扫出的信号波形称为波形轨迹。
影响屏幕的控制机构有:—辉度辉度控制用来调切波形显示的亮度。
本书中用作示例的示波器所采用的电路能够根据不同的扫描速度自动调切辉度。
相反,当电子束移动缓慢时,屏幕上的光点变得很亮,因此必须减小辉度以免荧光物质被烧坏。
从而延长示波管的寿命。
对于屏幕上的文字部分,另有单独的辉度控制机构。
—聚焦聚焦控制机构用来控制屏幕上光点的大小,以便获得清晰的波形轨迹。
有些示波器,例如本书用作示例的示波器上,聚集也是由示波器自己进行最佳控制的,从而能在不同的辉度和不同的扫描下保持清晰的波形轨迹。
另外也提供手动调节的聚集控制。
—扫描旋转这个控制机构使X轴扫描线和水平标尺线对齐。
由于地球的磁场在各个地方是不同的,这将会影响示波管显示的扫描线。
扫迹旋转功能就用来对此进行补偿。
扫描旋转功能是预先调好的,通常只需在示波器搬动后再行调节。
—标尺照明标尺亮度可以单独控制。
这对于屏幕摄影或在弱光线条件下工作时非常有用。
—Z调制扫描的辉度可以用电气的方法通过一个外加的信号来改变。
这对于由外部信号来产生水平偏转以及使用X-Y显示方式来寻找频率关系的应用中是十分有用的。
此信号输入端通常是示波器后面板上的一个BNC插座。
1.2模拟示波器方框图CRT是所有示波器的基础。
现在我们已经对它有所了解。
下面我们就看一看示波管是怎样作为示波器的心脏来起作用的。
我们已经看到,示波器有两个垂直偏转板,两个水平偏转板和一个电子枪。
从电子枪发射出的电子束的强度可以用电气的办法来加以控制。
在上术基础上,再增添下面叙述的电路就可以构成一个完整的示波器(见图2)图2模拟示波器方框图示波管的垂直偏转系统包括:—输入衰减器(每通道一个)—前置放大器(每通道一个)—用来选择使用哪一个输入通道的电子开关—偏转放大器示波器的水平偏转系统包括:时基、触发电路和水平偏转放大器辉度控制电路用电子学的方法在恰当的时刻点亮和熄灭扫迹。
为使所有这些电路工作,示波器需要有一个电源。
此电源从交流市电或者从机内或外部的电池获取能量,使示波器工作。
任何示波器的基本性能都是由它的垂直偏转系统的特性来决定的,所以我们首先来详细地考察这一部分。
1.3垂直偏转垂直偏转系统对输入信号进行比例变换,使之能在屏幕上表现出来。
示波器可以显示峰峰值电压为几毫伏到几十伏的信号。
因此必须把不同幅度的信号进行变换以适应屏幕的显示范围,这样就可以按照标尺刻度对波形进行测量。
为此就要求对大信号进行衰减、对小信号进行放大。
示波器的灵敏度或衰减器控制就是为此而设置的。
灵敏度是以每格的伏特数来衡量的看一下图3可以知道其灵敏度设置为1V/格。
因此,峰峰值为6V的信号使得扫迹在垂直方向的6个格内偏转变化。
知道了示波器的灵敏度设置值和电子束在垂直方向扫描的格数,我们就可以测量出信号的峰峰电压值。
在多数的示波器上,灵敏度控制都是按1-2-5的序列步进变化的。
即灵敏度。
设置颠倒为10mV/格、20mV/格、50mV/、100mV/格等等。
灵敏度通常是用幅度上升/下降钮来进行控制的,而在有些示波器则是用转动垂直灵敏度旋钮来进行。
如果使用这些灵敏度步进不能调节信号使之能够准确的按照要求在屏幕上显示,那么就可以使用可变(VAR)控制。
可变控制能够在1-2-5的步进值之间对灵敏度进行连续调节。
通常当使用可变控制时,准确的灵敏度值是不知道的。
我们只知道这时示波器的灵敏度是在1-2-5序列的两个步进值之间的某个值。
这时我们称该通道的Y偏转是未校准的或表示为"uncal"。
这种未校准的状态通常在示波器的前面板或屏幕上指示出来。
在更现代化的示波器,例如我们用作示例的示波器,由于彩用了现代先进的技术进行控制和校准。
因此示波器的灵敏度可以在最小值和最大值之间连续变化,而始终保持处于校准状态。
在老式的示波器上,通道灵敏度的设置值是从灵敏度控制旋钮周围的刻度上读出的。
而在新型的示波器上,通道灵敏度设置值清晰地显示在屏幕上,如图3所示,或者用一个单独的CD显示器显示出来。
图3在灵敏度为1v/格的情况下,峰峰值为6v的信号使电子束在垂直方向偏转6格耦合耦合控制机构决定输入信号从示波器前面板上的BNC输入端通到该通道垂直偏转系统其它部分的方式。
耦合控制可以有两种设置方式,即DC耦合和AC耦合。
DC耦合方式为信号提供直接的连接通路。
因此信号提供直接的连接通路。
因此信号的所有分量(AC和:DC)都会影响示波器的波形显示。
AC耦合方式则在BDC端和衰减器之间串联一个电容。
这样,信号的DC分量就被阻断,而信号的低频AC分量也将受阻或大为衰减。
示波器的低频截止频率就是示波器显示的信号幅度仅为其直实幅度为71%时的信号频率。
示波器的低频截止频率主要决定于其输入耦合电容的数值。
示波器的低频截止频率典型值为10Hz,见图4。
图4说明AC及DC耦合、输入接地以及50Ω输入阻抗功能选择的简化输入电路和耦合控制机构有关的另一个功能是输入接地功能。
这时,输入信号和衰减器断开并将衰减器输入端连至示波器的地电平。
当选择接地时,在屏幕上将会看到一条位于0V电平的直线。
这时可以使用位置控制机构来调节这个参考电平或扫描基线的位置。