示波器的使用方法

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1、二、示波器的使用方法示波器虽然分成好几类，各类又有许多种型号，但是一般的示波器除频带宽度、 输入灵敏度等不完全相同外，在使用方法的基本方面都是相同的。本章以SR-8型双踪示波器为例介绍。(一) 面板装置SR-8型双踪示波器的面板图如图5-12所示。其面板装置按其位置和功能通常可 划分为3大部分：显示、垂直(Y轴)、水平(X轴)。现分别介绍这3个部分控制 装置的作用。1. 显示部分主要控制件为：(1) 电源开关。(2) 电源指示灯。(3) 辉度 调整光点亮度。(4) 聚焦 调整光点或波形清晰度。(5) 辅助聚焦 配合“聚焦”旋钮调节清晰度。(6) 标尺亮度 调节坐标片上刻度线亮度。(7) 寻迹当

2、按键向下按时，使偏离荧光屏的光点回到显示区域，而寻到光点位 置。(8) 标准信号输出1kHz、1V方波校准信号由此引出。加到 Y轴输入端，用以 校准Y轴输入灵敏度和X轴扫描速度。2. Y轴插件部分(1) 显示方式选择开关 用以转换两个Y轴前置放大器YA与YB工作状态的控 制件，具有五种不同作用的显示方式：“交替”：当显示方式开关置于“交替”时，电子开关受扫描信号控制转换，每次扫 描都轮流接通YA或YB信号。当被测信号的频率越高，扫描信号频率也越高。电子开关转换速率也越快，不会有闪烁现象。这种工作状态适用于观察两个工作频 率较高的信号。“断续”：当显示方式开关置于“断续”时，电子开关不受扫描信号

3、控制，产生频率 固定为200kHz方波信号，使电子开关快速交替接通 YA和YB。由于开关动作频率高 于被测信号频率，因此屏幕上显示的两个通道信号波形是断续的。当被测信号频率较 高时，断续现象十分明显，甚至无法观测；当被测信号频率较低时，断续现象被掩盖。 因此，这种工作状态适合于观察两个工作频率较低的信号。“YA”、“YB ”：显示方式开关置于“YA ”或者“YB ”时，表示示波器处于单通道工 作，此时示波器的工作方式相当于单踪示波器，即只能单独显示“YA”或“YB ”通道的信号波形。YA 与 YB“YA + YB”：显示方式开关置于“YA + YB ”时，电子开关不工作， 两路信号均通过放大器

4、和门电路，示波器将显示出两路信号叠加的波形。(2) “DC-上-AC” Y轴输入选择开关，用以选择被测信号接至输入端的耦合方式。置于“DC”是直接耦合，能输入含有直流分量的交流信号；置于“AC”位置，实现交流耦 合，只能输入交流分量；置于“上”位置时，Y轴输入端接地，这时显示的时基线一般 用来作为测试直流电压零电平的参考基准线。(3) “微调V/div”灵敏度选择开关及微调装置。灵敏度选择开关系套轴结构， 黑色旋钮是Y轴灵敏度粗调装置，自10mv/div20v/div分11档。红色旋钮为细调 装置，顺时针方向增加到满度时为校准位置，可按粗调旋钮所指示的数值，读取被测 信号的幅度。当此旋钮反时针

5、转到满度时，其变化范围应大于2.5倍，连续调节“微调” 电位器，可实现各档级之间的灵敏度覆盖，在作定量测量时，此旋钮应置于顺时针满 度的“校准”位置。(4) “平衡”当Y轴放大器输入电路出现不平衡时，显示的光点或波形就会随“V /div”开关的“微调”旋转而出现Y轴方向的位移，调节“平衡”电位器能将这种位移减至 最小。(5) “门” Y轴位移电位器，用以调节波形的垂直位置。(6) “极性、拉YA ” YA通道的极性转换按拉式开关。拉出时 YA通道信号倒 相显示，即显示方式(YA+ YB )时，显示图像为 YB - YA。(7) “内触发、拉YB ”触发源选择开关。在按的位置上(常态)扫描触发信

6、号 分别取自YA及YB通道的输入信号，适应于单踪或双踪显示，但不能够对双踪波形 作时间比较。当把开关拉出时，扫描的触发信号只取自于 YB通道的输入信号，因而 它适合于双踪显示时对比两个波形的时间和相位差。(8) Y轴输入插座 采用BNC型插座，被测信号由此直接或经探头输入。3. X轴插件部分(1) “t/div”扫描速度选择开关及微调旋钮。X轴的光点移动速度由其决定，从 0.2ps1s共分21档级。当该开关“微调”电位器顺时针方向旋转到底并接上开关后， 即为“校准”位置，此时“t/div”的指示值，即为扫描速度的实际值。(2) “扩展、拉x10”扫描速度扩展装置。是按拉式开关，在按的状态作正常

7、使用，拉的位置扫描速度增加10倍。“t/div”的指示值，也应相应计取。采用“扩展拉X 10”适于观察波形细节。(3) “一一 ” X轴位置调节旋钮。系X轴光迹的水平位置调节电位器，是套轴 结构。外圈旋钮为粗调装置，顺时针方向旋转基线右移，反时针方向旋转则基线左移。 置于套轴上的小旋钮为细调装置，适用于经扩展后信号的调节。(4) “外触发、X外接”插座 采用BNC型插座。在使用外触发时，作为连接外触发信号的插座。也可以作为X轴放大器外接时信号输入插座。其输入阻抗约为1MQ。外接使用时，输入信号的峰值应小于12V。(5) “触发电平”旋钮触发电平调节电位器旋钮。用于选择输入信号波形的触发 点。具

8、体地说，就是调节开始扫描的时间，决定扫描在触发信号波形的哪一点上被触 发。顺时针方向旋动时，触发点趋向信号波形的正向部分，逆时针方向旋动时，触发 点趋向信号波形的负向部分。（6）“稳定性”触发稳定性微调旋钮。用以改变扫描电路的工作状态，一般应处 于待触发状态。调整方法是将 Y轴输入耦合方式选择（AC-地-DC）开关置于地档， 将V/div开关置于最高灵敏度的档级，在电平旋钮调离自激状态的情况下，用小螺丝 刀将稳定度电位器顺时针方向旋到底，则扫描电路产生自激扫描，此时屏幕上出现扫 描线；然后逆时针方向慢慢旋动，使扫描线刚消失。此时扫描电路即处于待触发状态。 在这种状态下，用示波器进行测量时，只要

9、调节电平旋钮，即能在屏幕上获得稳定的 波形，并能随意调节选择屏幕上波形的起始点位置。少数示波器，当稳定度电位器逆 时针方向旋到底时，屏幕上出现扫描线；然后顺时针方向慢慢旋动，使屏幕上扫描线 刚消失，此时扫描电路即处于待触发状态。（7）“内、外”触发源选择开关。置于“内”位置时，扫描触发信号取自Y轴通道 的被测信号；置于“外”位置时，触发信号取自“外触发X外接”输入端引入的外触发信 号。（8） “AC”“AC（ H）”“DC”触发耦合方式开关。“DC”档，是直流藕合状态，适 合于变化缓慢或频率甚低（如低于100Hz）的触发信号。“AC”档，是交流藕合状态， 由于隔断了触发中的直流分量，因此触发性

10、能不受直流分量影响。“AC（ H）”档，是 低频抑制的交流耦合状态，在观察包含低频分量的高频复合波时，触发信号通过高通滤波器进行耦合，抑制了低频噪声和低频触发信号（2MHz以下的低频分量），免除 因误触发而造成的波形幌动。（9）“高频、常态、自动”触发方式开关。用以选择不同的触发方式，以适应不同的被测信号与测试目的。“高频”档，频率甚高时（如高于5MHz），且无足够的幅 度使触发稳定时，选该档。此时扫描处于高频触发状态，由示波器自身产生的高频信 号（200kHz信号），对被测信号进行同步。不必经常调整电平旋钮，屏幕上即能显 示稳定的波形，操作方便，有利于观察高频信号波形。“常态”档，采用来自Y

11、轴或外接触发源的输入信号进行触发扫描，是常用的触发扫描方式。“自动”挡，扫描处于自动状态（与高频触发方式相仿），但不必调整电平旋钮，也能观察到稳定的波形，操 作方便，有利于观察较低频率的信号。（10） +、一 ”触发极性开关。在“ + ”位置时选用触发信号的上升部分，在“一” 位置时选用触发信号的下降部分对扫描电路进行触发。（二）使用前的检查、调整和校准示波器初次使用前或久藏复用时，有必要进行一次能否工作的简单检查和进行扫 描电路稳定度、垂直放大电路直流平衡的调整。示波器在进行电压和时间的定量测试 时，还必须进行垂直放大电路增益和水平扫描速度的校准。示波器能否正常工作的检 查方法、垂直放大电路

12、增益和水平扫描速度的校准方法，由于各种型号示波器的校准 信号的幅度、频率等参数不一样，因而检查、校准方法略有差异。（三）使用步骤用示波器能观察各种不同电信号幅度随时间变化的波形曲线，在这个基础上示波 器可以应用于测量电压、时间、频率、相位差和调幅度等电参数。下面介绍用示波器 观察电信号波形的使用步骤。1 .选择Y轴耦合方式根据被测信号频率的高低，将Y轴输入耦合方式选择“AC-地-DC”开关置于AC或DC。2 .选择Y轴灵敏度根据被测信号的大约峰-峰值（如果采用衰减探头，应除以衰减倍数；在耦合方 式取DC档时，还要考虑叠加的直流电压值），将 Y轴灵敏度选择V/div开关（或Y 轴衰减开关）置于适

13、当档级。实际使用中如不需读测电压值，则可适当调节 Y轴灵敏 度微调（或Y轴增益）旋钮，使屏幕上显现所需要高度的波形。3 .选择触发（或同步）信号来源与极性通常将触发（或同步）信号极性开关置于“+”或“-”档。4 .选择扫描速度根据被测信号周期（或频率）的大约值，将 X轴扫描速度t/div （或扫描范围） 开关置于适当档级。实际使用中如不需读测时间值，则可适当调节扫速t/div微调（或 扫描微调）旋钮，使屏幕上显示测试所需周期数的波形。如果需要观察的是信号的边 沿部分，则扫速t/div开关应置于最快扫速档。5 .输入被测信号被测信号由探头衰减后（或由同轴电缆不衰减直接输入，但此时的输入阻抗降低、

14、 输入电容增大），通过Y轴输入端输入示波器。使用中出现的现象及原因一、没有光点或波形电源未接通。辉度旋钮未调节好。X，Y轴移位旋钮位置调偏。Y轴平衡电位器调整不当，造成直流放大电路严重失衡。二、水平方向展不开触发源选择开关置于外档，且无外触发信号输入，则无锯齿波产生。电平旋钮调节不当。稳定度电位器没有调整在使扫描电路处于待触发的临界状态。X轴选择误置于X外接位置，且外接插座上又无信号输入。两踪示波器如果只使用 A通道（B通道无输入信号），而内触发开关置于拉 YB 位置，则无锯齿波产生。三、垂直方向无展示输入耦合方式DC-接地-AC开关误置于接地位置。输入端的高、低电位端与被测电路的高、低电位端

15、接反。输入信号较小，而V/div误置于低灵敏度档。四、波形不稳定。稳定度电位器顺时针旋转过度，致使扫描电路处于自激扫描状态（未处于待触发 的临界状态）。触发耦合方式AC、AC （H）、DC开关未能按照不同触发信号频率正确选择相 应档级。选择高频触发状态时，触发源选择开关误置于外档（应置于内档。）部分示波器扫描处于自动档（连续扫描）时，波形不稳定。五、垂直线条密集或呈现一矩形t/div开关选择不当，致使f扫描vv f信号。六、水平线条密集或呈一条倾斜水平线t/div关选择不当，致使f扫描 f信号。七、垂直方向的电压读数不准未进行垂直方向的偏转灵敏度（v/div ）校准。进行v/div校准时，v/

16、div微调旋钮未置于校正位置（即顺时针方向未旋足）。进行测试时，v/div微调旋钮调离了校正位置（即调离了顺时针方向旋足的位置）。使用10 : 1衰减探头，计算电压时未乘以10倍。被测信号频率超过示波器的最高使用频率，示波器读数比实际值偏小。测得的是峰-峰值，正弦有效值需换算求得。八、水平方向的读数不准未进行水平方向的偏转灵敏度（t/div）校准。进行t/div校准时，t/div微调旋钮未置于校准位置（即顺时针方向未旋足）。进行测试时，t/div微调旋钮调离了校正位置（即调离了顺时针方向旋足的位置）。扫速扩展开关置于拉（x10）位置时，测试未按t/div开关指示值提高灵敏度10 倍计算。九、交

17、直流叠加信号的直流电压值分辨不清Y轴输入耦合选择DC-接地-AC开关误置于AC档（应置于DC档）。测试前未将DC-接地-AC开关置于接地档进行直流电平参考点校正。Y轴平衡电位器未调整好。十、测不出两个信号间的相位差（波形显示法）双踪示波器误把内触发（拉 YB）开关置于按（常态）位置应把该开关置于拉 Y B位置。双踪示波器没有正确选择显示方式开关的交替和断续档。单线示波器触发选择开关误置于内档。单线示波器触发选择开关虽置于外档，但两次外触发未采用同一信号。十一、调幅波形失常t/div开关选择不当，扫描频率误按调幅波载波频率选择（应按音频调幅信号频率 选择）。十二、波形调不到要求的起始时间和部位稳

18、定度电位器未调整在待触发的临界触发点上。触发极性（+、-）与触发电平（+、-）配合不当。触发方式开关误置于自动档（应置于常态档）。6.触发（或同步）扫描缓缓调节触发电平（或同步）旋钮，屏幕上显现稳定的波形，根据观察需要，适 当调节电平旋钮，以显示相应起始位置的波形。如果用双踪示波器观察波形，作单踪显示时，显示方式开关置于YA或YB。被测信号通过YA或YB输入端输入示波器。Y轴的触发源选择“内触发一拉YB”开关置 于按（常态）位置。若示波器作两踪显示时，显示方式开关置于交替档（适用于观察 频率不太低的信号），或断续档（适用于观察频率不太高的信号），此时 Y轴的触发 源选择“内触发-拉YB”开关置

19、“拉YB”档。（四）使用不当造成的异常现象示波器在使用过程中，往往由于操作者对于示波原理不甚理解和对示波器面板控 制装置的作用不熟悉，会出现由于调节不当而造成异常现象。现把示波器使用过程中， 常见的由于使用不当而造成的异常现象及其原因罗列于表5-1中，供示波器使用者参考。编辑本段三、示波器的测试应用（一）电压的测量利用示波器所做的任何测量，都是归结为对电压的测量。示波器可以测量各种波 形的电压幅度，既可以测量直流电压和正弦电压，又可以测量脉冲或非正弦电压的幅 度。更有用的是它可以测量一个脉冲电压波形各部分的电压幅值，如上冲量或顶部下 降量等。这是其他任何电压测量仪器都不能比拟的。1. 直接测量

20、法所谓直接测量法，就是直接从屏幕上量出被测电压波形的高度，然后换算成电压 值。定量测试电压时，一般把 Y轴灵敏度开关的微调旋钮转至“校准”位置上，这样， 就可以从“V/div”的指示值和被测信号占取的纵轴坐标值直接计算被测电压值。所以， 直接测量法又称为标尺法。（ 1 ）交流电压的测量将Y轴输入耦合开关置于“AC”位置，显示出输入波形的交流成分。如交流信号的 频率很低时，则应将Y轴输入耦合开关置于“DC”位置。将被测波形移至示波管屏幕的中心位置，用“V/div”开关将被测波形控制在屏幕有 效工作面积的范围内，按坐标刻度片的分度读取整个波形所占 Y轴方向的度数H，则 被测电压的峰-峰值VP-P可

21、等于“V/div”开关指示值与H的乘积。如果使用探头测量 时，应把探头的衰减量计算在内，即把上述计算数值乘10。例如示波器的Y轴灵敏度开关“V/div”位于0.2档级，被测波形占Y轴的坐标幅度 H为5div，则此信号电压的峰-峰值为IV。如是经探头测量，仍指示上述数值，则被 测信号电压的峰-峰值就为10V。（ 2 ）直流电压的测量将Y轴输入耦合开关置于“地”位置，触发方式开关置“自动”位置，使屏幕显示一 水平扫描线，此扫描线便为零电平线。将Y轴输入耦合开关置“DC”位置，加入被测电压，此时，扫描线在 Y轴方向产 生跳变位移H，被测电压即为“V/div”开关指示值与H的乘积。直接测量法简单易行，

22、但误差较大。产生误差的因素有读数误差、视差和示波器 的系统误差（衰减器、偏转系统、示波管边缘效应）等。2. 比较测量法比较测量法就是用一已知的标准电压波形与被测电压波形进行比较求得被测电 压值。将被测电压Vx输入示波器的Y轴通道，调节Y轴灵敏度选择开关“V/div”及其微 调旋钮，使荧光屏显示出便于测量的高度Hx并做好记录，且“V/div”开关及微调旋钮位置保持不变。去掉被测电压，把一个已知的可调标准电压Vs输入丫轴，调节标准电压的输出幅度，使它显示与被测电压相同的幅度。此时，标准电压的输出幅度等于 被测电压的幅度。比较法测量电压可避免垂直系统引起和误差，因而提高了测量精度。（二）时间的测量示

23、波器时基能产生与时间呈线性关系的扫描线，因而可以用荧光屏的水平刻度来 测量波形的时间参数，如周期性信号的重复周期、脉冲信号的宽度、时间间隔、上升 时间（前沿）和下降时间（后沿）、两个信号的时间差等等。将示波器的扫速开关“t/div”的“微调”装置转至校准位置时，显示的波形在水平方 向刻度所代表的时间可按“t/div”开关的指示值直读计算，从而较准确地求出被测信号 的时间参数。（三）相位的测量利用示波器测量两个正弦电压之间的相位差具有实用意义，用计数器可以测量频率和时间，但不能直接测量正弦电压之间的相位关系。利用示波器测量相位的方法很 多，下面，仅介绍几种常用的简单方法。1. 双踪法双踪法是用双

24、踪示波器在荧光屏上直接比较两个被测电压的波形来测量其相位 关系。测量时，将相位超前的信号接入 YB通道，另一个信号接入 YA通道。选用Y B触发。调节“t/div”开关，使被测波形的一个周期在水平标尺上准确地占满8div，这样，一个周期的相角360被8等分，每1div相当于45。读出超前波与滞后波在水 平轴的差距T，按下式计算相位差=45/divxT （div）如 T=1.5div ，贝0 =45/divx 1.5div=67.52. 李沙育图形法测相位将示波器的X轴选择置于X轴输入位置，将信号u1接入示波器的Y轴输入端， 信号u2接入示波器的X轴输入端。适当调节示波器面板上相关旋钮，使荧光屏

25、上显 现一个大小适宜的椭圆（在特殊情况下，可能是一个正圆或一根斜线）。形成椭圆的原理如图5-13所示。由图可见，设Y轴偏转板上的信号u1导前于X轴偏转板上的信号U21/8周期， 设U2的初相为零，即 衍=0，因此当u2为零时，u1为一个较大的值。如图中的“0” 点。此时，荧光屏上的光点也相应地位于“0”点。随着时间的变化，U1上升，U2也上 升，则荧光屏上的光点向右上方移动。当经1/8周期后，u1、U2分别到达“1”点，此时U1到达最大值，U2为一个较大的值，荧光屏上的光点位于相应的“1”。如此继续下 去，荧光屏上的光点将描出一个顺时针旋转的椭圆。如果U1滞后于U2则形成一个逆时针旋转的椭圆。

26、当然，这只有在信号频率很低时（如几赫兹），且在短余辉的荧光 屏上便会清楚地看到荧光屏上的光点顺时针或逆时针旋转的现象。由上述可见椭圆的形状是随两个正弦信号电压u1、U2相位差的不同而不同。因此可以根据椭圆的形状 确定两个正弦信号之间的相位差 中。在图5-13中设A是椭圆与Y轴交点的纵坐标， B是椭圆上各点坐标的最大值。由图可见，A是对应于t=0时U1的瞬时电压，即A=Um1sin1B是对应于u1的幅值，即B=Um1于是 A/B= （Umlsing）/ Um1= sing来表示。在实际测试中为读数方便，常读取2A，2B （或2C，2D），按式=arc sin （ 2A/2B）或件arc sin

27、（ 2C/2D）来计算相位差。图5-14所示的各种图形分别表示正弦信号电压在不同相位差时的情况。不难看 出，如果椭圆的主轴在第1和第3象限内，则相位差在090或270360之间； 如果主轴在第2和第4象限内，相位差在90180或180270之间。图5-14不同相位差时的图形（四）频率的测量用示波器测量信号频率的方法很多，下面介绍常用的两种基本方法。1. 周期法对于任何周期信号，可用前述的时间间隔的测量方法，先测定其每个周期的时间T，再用下式求出频率f : f=1/T例如示波器上显示的被测波形，一周期为8div，t/div”开关置“1赋位置，其“微调”置“校准”位置。则其周期和频率计算如下：T=

28、1us/divx 8div = 8usf= 1/8us =125kHz所以，被测波形的频率为125kHz。2. 李沙育图形法测频率将示波器置X-Y工作方式，被测信号输入Y轴，标准频率信号输入“X外接”，慢 慢改变标准频率，使这两个信号频率成整数倍时，例如fx :fy=1：2，则在荧光屏上会形成稳定的李沙育图形。李沙育图形的形状不但与两个偏转电压的相位有关，而且与两个偏转电压的频率 也有关。用描迹法可以画出ux与uy的各种频率比、不同相位差时的李沙育图形，几 种不同频率比的李沙育图形如图5-15所示。利用李沙育图形与频率的关系，可进行准确的频率比较来测定被测信号的频率。其方法是分别通过李沙育图形

29、引水平线和垂直线，所引的水平线垂直线不要通过图形 的交叉点或与其相切。若水平线与图形的交点数为m，垂直线与图形的交点数n，则fy / fx=m / n当标准频率fx （或fy）为已知时，由上式可以求出被测信号频率 fy （或fx）。显 然，在实际测试工作中，用李沙育图形进行频率测试时，为了使测试简便正确，在条 件许可的情况下，通常尽可能调节已知频率信号的频率，使荧光屏上显示的图形为圆 或椭圆。这时被测信号频率等于已知信号频率。图5-16常用频率比的李沙育图形由于加到示波器上的两个电压相位不同，荧光屏上图形会有不同的形状，但这对 确定未知频率并无影响。李沙育图形法测量频率是相当准确的，但操作较费

30、时。同时，它只适用于测量频 率较低的信号。编辑本段示波器使用注意事项1. 为了仪器操作人员的安全和仪器安全，仪器在安全范围内正常工作，保证测 量波形准确、数据可靠、降低外界噪声干扰；通用示波器通过调节亮度和聚焦旋钮使 光点直径最小以使波形清晰，减小测试误差；不要使光点停留在一点不动，否则电子 束轰击一点宜在荧光屏上形成暗斑，损坏荧光屏。2. 测量系统-例如示波器、信号源；打印机、计算机等设备等。被测电子设备-例如仪器、电子部件、电路板、被测设备供电电源等设备接地线必须与公共地（大地）相连。3. TDS200/TDS1000/TDS2000 系列数字示波器 配合探头使用时，只能测量（被 测信号-

31、信号地就是大地，信号端输出幅度小于 300V CAT II）信号的波形。绝对不 能测量市电AC220V或与市电AC220V不能隔离的电子设备的浮地信号。（热地是 不能接大地的，否则造成仪器损坏，如测试电磁炉。）4. 通用示波器的外壳，信号输入端 BNC插座金属外圈，探头接地线，AC220V电源插座接地线端都是相通的。如仪器使用时不接大地线，直接用探头对浮地信号测量，则仪器相对大地会产生电位差；电压值等于探头接地线接触被测设备点与大地 之间的电位差。这将对仪器操作人员、示波器、被测电子设备带来严重安全危险。5. 用户如须要测量 开关电源（开关电源初级，控制电路）、UPS（不间断电源）、电子整流器、节能灯、变频器等类型产品或其它与市电AC220V不能隔离的电子设备进行浮地信号测试时，必使用DP100高压隔离差分探头。数字示波器使用必须注意问题刖言数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点， 其使用日益普及。由于数字示波器与模拟示波器之间存在较大的性能差异，如果使用 不当，会产生较大的测量误差，从而影响测试任务。