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常用仪器仪表工具及安全用电电子电压表电子示波器低频信号发生.doc

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第五部分 常用电子仪器仪表、工具及安全用电 第1章 常用电子仪器仪表 本部分主要介绍目前在生产、教学和科研中常见的通用电子仪器仪表的原理和使用方法。在内容叙述中作为范例而列出的仪器仪表的选型难免有一定的局限性,但由于电子仪器仪表的维修和调试方法有许多共同规律,若能参期 中的某些常用型号的仪器仪表有所了解和掌握,对其它型号相近的也能触类旁通。 1.1电子电压表 1.1.1 GB—9B型电子管毫伏表 一、技术特性 DB-9B型电子管毫伏表可以测量各种电子设备上的正弦波电压信号的有效值,仪器设置有分贝表尺,可用用电平指示。它具有灵敏度高、输入阻抗高和频率响应宽的特点,是用途极广的电子测量仪器。 1、GB-9B型电子管毫伏天使条件 ①环境温度:-10℃~+40℃;②环境相对温度:不大于85%RH;③正常的大气压力:100kpa ±4kpa;④以50HZ、220V交流市电供电。如用110V应将电源变压器一次绕组从串接式改为并接式,即拆开2~3连接线,改成1~3或2~4连接。 2、仪器的技术特性 (1)测量电压范围:1mV~300V分为10档。量程为10mV、30 mV、100 mV、300 mV、;1 V、3 V、10V、30V、100V、300V。 (2)测量电平范围:—40~+50dB分为十挡。量程为—40dB、—30dB、—20dB —10dB 0dB;+10dB+20dB+30dB+40dB+50dB。仪器分贝刻度以600纯电阻功率损耗为1mW,作为零分贝。 (3)被测电压频率范围:25Hz~200kHz。 (4)测量基本误差:在环境温度20℃±5℃,信号频率为50Hz时,不超过各量程满度值的 ±5%,即额定相对误差为2.5%。 (5)频率响应特性在环境温度20±5℃时,以1KHz为基准的不均匀度如下: 25~45Hz≤±2.5%; 45~50Hz≤±1.5%; 50~200KHz≤±7.5%; (6)仪器输入阻抗:输入阻抗为不平衡式, 在1KHz时,输入电阻不小于500K,输入电容不大于40PF。 (7)供电电源电压波动±10%是仪器指示值超过±2.5%。 (8)温度附加误差:以50Hz信号输入时,在-10℃~+15℃和+25℃~+40℃范围内,每变动1℃所导致的附加误差大于各量程满度值的±0.25%。 (9)仪器的功率损耗不大于30W。 (10)仪器重量不超过8㎏。 (11)仪器外形尺寸约300mm×200mm×210mm。 二、工作原理 本毫伏表一种放大—检波式电子管电压表,用以测量正弦波电压的效值。其方框图如图5.1.1所示。 从方框图可以看出,电路的主要组成部分为输入衰减吕、阴极输出器、分压器、三级放大器、检波器和整流电路。 三、使用方法 1、面板布置 GB-9B型毫伏表的面板布置见图5.1.2。 ①量程转换开关:是由衰减器和分压器组成的输入分压电路中的分压选择开关(共分十挡);②输入端子:将输入电压由此加入;③表盘;④机构零点调整螺丝;⑤指示灯;⑥电源开关;⑦零点调整;⑧电源变换开关:一般放在220V位置;⑨标牌;⑩保险丝; 电源线。 2、使用方法 (1)仪表通电前,应首先检查电源变换开关⑧是否在220V位置(我国市电均采用220V交流电压)。仪表表面应与地面垂直,以免增加计数误差。然后调整“机械零点调整螺丝”④,使表针回零。再将输入端子②中标有“”符号的端子接地(例如可接暖气管、自来水管等),以消除人体电位或其它仪表对毫伏表的感应,保证测量精确度。 (2)将输入端子②短接,打开仪表电源开关⑥。仪表预热15mim左右,才能达到稳定状态。调整“零点调整”旋钮⑦使表针指示零点。然后将“转换开关”①拨到所需的量程,把输入端短接线去掉,被测信号接至输入端,即可进行测量,每改变一次量程,都要重新校零。 (3)当仪表用毫伏级挡测量时,应先接地线端,后接另一输入端。测量完毕拆线时先拆不接地的一端,后拆接地端。这样做是为了避免人手触及输入端子时,交流市电通过仪表有的输入阻抗及人体构民回路,使表针打表。测试线应尽可能短,也可以使用金属屏蔽线,以减少外来感应引起的测量误差。 (4)测量交流市电时,置量程转换开磁在300V挡。仪表地线接市电零线,另一端拉相线。 (5)GB-9B型毫伏表为一端接地的不平衡式输入电路。如果被测电路是平衡式的,则不能采用此表接测量。 (6)CB=9B型毫伏表可以作为电平表使用。仪表为高输入阻抗,表面的分贝刻度是按负载阻抗为600时的高阻抗测量(即跨路测量)。在此情况下,注意地线端子不能接反。被测点实际分贝数为表面指示的分贝数和量程转换开关所标的电平分贝数的代数和。例如,当是程转找开关放在30mV(—30 dB)挡时,表面指针指示在+2dB,则该点的实际电平值为: (—30 dB)+ (+20 dB)=- 28 dB。 如果被测点的阻抗为150,用上述方法进行高阻测量后,还要加上+6.07dB,才是该点的实际电平。 当用毫伏表作低阻抗电平测量(即终端测量)是,应在该仪表的输入端子上并联一只等于被测点阻抗的电阻。例如并联600或150电阻,然后再按上述方法测量被测点的实际电平。 (7)25Hz以下或200KHz以上频率的交流电压不适于用GB—9B型毫伏表测量。应使用超低频毫伏表或超高频毫伏表测量,否则将引起很大的测量误差。该表也不能测量非正弦脉冲电压,因为该表的刻度是以正弦电压有效值来刻度的。 1.1.2 DA—16型晶体管毫伏表 DA-16型晶体管是一种放大-检波工低频电压表,全机由晶体管组成。其作用和CB-9B真空管毫伏表相同。 一、主要技术性能 (1)测量电压范围: 。量程分为11档。 (2)测量电平范围:-72~+32dB。量程分为10档。分贝刻度的标准纯电阻为600。 (3)频率范围:20Hz~MHz。 (4)固有误差:在基准频率1KHz时,≤±3%。 (5)频率影响误差:20Hz~1MHz时,≤±5%;其中,100Hz~100KHz范围人内,≤±3%。 (6)工作误差极限:≤±8%。 (7)输入阻抗:在1KHz时,输入电阻大于;输入电容在1mV~0.3V各挡约70pF,1~300V各挡约50pF(包括接线电容在内)。 (8)噪声:输入端短路时,表头指示不大于1小格(div)。 (9)电源:220V±10%,50Hz±4%。 (10)功率损耗:3W。 二、工作原理 DA-16晶体管毫伏表的原理方框图如图5.1.3所示。和GB-9B电子管毫伏表的原理方框图比较,其中,高阻分压器与输入衰减器、射极跟随器与阴极输出器、低阻分压器与分压器、放大器与三级低频放大器及检波器等的作用相同。 高阻分压器也是大阻值电阻串联组成,考虑到频率响应不易做好,因此将0.3V以下信号电压不经衰减,而直接送人射极跟随器变换成低阻抗电压后再进行分压。对大于0.3V的信号电压,为避免输出失真及烧坏射极跟随器的晶体管,先经前能前级衰减后再进入射极跟随器。 射极跟随器采用两只串接的低噪声晶体管,从而获得低噪电电平,并使输出阻抗更低。 放大器由5只晶体三级管组成,电压增益约60dB。电路中采用了反馈式线性补偿和频响补偿,有效地克服了检波二极管的的非线性及温度系数,改善了本仪表的频率响应特性,提高了稳定度。 检波器中的“调零”电位器,用来消除检波二级管的起始电流。 三、使用方法 DA-16晶体管毫伏表的面板图上的配件和GB-9B电子管毫伏表的类似,因此使用方法相同,这里不再重复。 本仪器的测量频率范围较宽,采用一根同轴电缆线作为被测信号电压的输入引线。在接入被测电压时,其公共地端应与输入同轴是缆的屏蔽线相接,另一个端点与输入同轴电缆的芯线相接。 使用注意事项: (1)测量精度以毫伏表表面垂直放置为准。 (2)所测交流电压中的直流分量不得大于300V。 (3)测量前,将“量程”选择开关置于适当的挡级,以免过载太大烧坏晶体管。 (4)用本毫伏表测量市电时,中性线接地(屏蔽线),相线接输入端(芯线),不能接反。在测量36V以上电压时,注意机壳带电。 1.2 信号发生器 供测量使用的信号发生器,是为进行电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备。在电子测量技术领域内,几乎测量所有的电参量都需要或可以借助手信号发生器进行测量,所以,它是电子测量中最基本的、使用最广泛的电子测量仪器之一。 信号发生器的种类很多,在电子电路测量中,大致可分为正弦信号发生器、函数发生器和脉冲信号发生器三大楼。 函数发生器能输出多种波形。现在有的函数发生器能输出14种不同的信号波形。 1.2.1 XD -2型低频信号发生器 XD-2型信号发生器是一种全晶体管化的低频正弦波信号发生器。 一、主要技术性能 (1)频率 ①频率范围:1Hz~MHz。分为6个频段,分别为1~10Hz、10Hz、100Hz~1KHz、1~10KHz、10~100KHz~1NHz。②频率基本误差:在I、II、III、IV、V频段内为±(1%f+0.3Hz),在VI频段内为±2%f。③频率漂移:预热30min后,见表5.1.1。 表5.1.1 频率漂移 频段 时 间 I II、III、IV、V VI 第一小时内 <0.4% <0.1% <0.2% 后七小时内 <0.8% <0.2% <0.4% (2)频率特性小于±1dB。 (3)非线性失真:在20Hz~20KHz内小于0.1%。 (4)输出电压在于5V。 (5)输出衰减 ①粗调衰减:0~90 dB 分9挡。在100KHz频率范围内衰减不超过80 dB时,小于±1.5 dB。 ②细调衰减(输出细调):与粗调衰减配合,对输出信号电压的衰减量可进行连续调节 (6)电压表指示误差:在2Hz~1MHz频率范围内,小于5%。 (7)电源供电:220V±10%,50HZ±2Hz。 (8)功率损耗:小于13W。 二、工作原理 XD-2型信号发生器原理方框图如图5.1.4所示,面板图如图5.1.5。 文氏电桥RC振荡器产生正弦波信号,通过跟随器、细调衰减器和粗调衰减器后输出,由电压表指示振荡器输出电压的有效值。 1、文氏电桥RC振荡器 由放大器、电桥正反馈支路和电桥负反馈支路组成。桥路的正反馈桥臂由R1C1与R2C2组成,桥路的负反馈桥臂由R3与R4构成。放大器的输出电压UAB又为文代电桥的输入电压,下反馈与负反馈之间信号的差值是压UCD又重新送人放大器的进行放大,从而产生振荡,并逐渐增强,直到电桥近于平衡,振荡器正常工作。此时UCD比UAB小很多,其相差的倍数由放大器的放大量决定。一个理想的文氏电桥振荡器,应满足如下条件: (1) 放大器的输入阻抗为无穷大; (2)放大器的输出阻抗为零; (3)放大器在工作频率范围内具有360°的相位移,并且有足够大的放大量; (4)正反馈的分压比具有零相移。 此时,振荡器的振荡频率 是正反馈桥臂中的分压关系,同两个电阻的分压一样,使UAB与UCD之间的相位差为零。本仪器的电路参数接近于上述条件,因此较好地满足了振荡器起振的振幅条件和相位条件。 上面板图上,控制振荡器工作频率的旋钮有频率范围和频调节,其中频率调节有分倍率为×1、×0.1、×0.01三个旋钮。 由公式可见,频率的改变是靠改变桥路中的来进行的。本仪器采用了改变的方法来实现频段换挡,因此换挡实际是通过频段开关更换桥路的电容值。频段共分六挡,每挡的频率覆盖系数为10,于是从第一挡到第六挡的电容值分别为上、下桥路对应的电容值相等。频段的换挡就是输出信号频率的粗调。输出信号频主的细调是改变正反馈桥臂中的来实现的。在每一个频段内频率的细调是通过三位十进制式的旋钮来调节的。这三位是×1位、×0.1位、×0.01位,前两位是十挡开关,第三位是电位器。上、下桥路中的×1位、×0.1位的对应电阻值相等。频段开关和频率调节3个旋钮的结合调整,使振荡器的振荡频率在1Hz~1MHz内连续可调。 热敏电阻Rt用来当振荡器输出电压振幅随温度变化时,自动调节放大器的反馈系数,达到稳定振幅的目的。 2、跟随器 是文氏电桥振荡器的输出级,又是隔离级,以减小衰减器变化对振荡器的影响,使输出信号频率不到随衰减器电阻的改变而变化。 3、衰减器 分为粗衰减器和细衰减器,二者结合调整使本仪器输出信号的电压振幅能以0~5V内连续可调。粗衰减器由面板上的“输出衰减”开关控制,它是间隔为10dB的九挡步进式电阻衰减器,最大衰减量是90dB。细衰减器由板上的“输出细调”电位器调节衰减量。 4、电压表 用面板上的表头指示细衰减器输了信号电压的效值的大小,指示电压0~5V,由“输出细调”调节。“输出衰减”开关不控制表头指示,而控制输出电压的大小。阻尼开关的作用是为了减小表针在低频时的抖动。 5、直流稳压电流 输出45V直流电压供放大器、跟随器和交流电压表使用。 三、使用方法 1、准备 接通电源并将“输出细调:旋至最小。开机预热30min,以使输出信号的频率稳定度达到技术指标要求。 2、频率调整 根据所使用的频率,先将“频率范围”置于所需要的频段挡,然后以所使用频率的第一位数字置于“×1”开关的相应挡,以第二位数字置于“×0.1”开关的相应挡,以第三位数字以后的数值估置于”×0.01”电位器的相应刻度位置。 3、幅度调整 输出信号电压由“输出”接线柱输出。先将“输出衰减”开关置于所需输出信号电压幅度(有效值)的相应挡位,然后调节“输出细调”电位器使表头指针示在所需的刻度上。 (1)当“输出衰减”开关置于0dB时,输出电压为0~5V,可直接由表头指示值读出。 (2)当“输出衰减”开关置于10~90dB时,;输出电压幅度等于表头指示值除以“输出衰减”旋钮指示的分贝数换算成的电压倍数。“输也衰减”旋钮指示的衰减分贝数与电压衰减倍数的换算见表5.1.2。 表5.1.2 电压与分贝的换算 衰减分贝数 10 20 30 40 50 60 70 80 90 电压衰减倍数 3.16 10 31.6 100 316 1000 3160 10000 31600 由于压表是接在粗衰减器之前的,所以电表的指示值不受”输出衰减”开关变换挡级的影响,而只受“输出细调”旋钮的调节控制。 1.3 电子示波器 1.3.1 SR-8型双踪示波器 一、技术特性 SR-8型双踪示波器可以观察和测定两种不同电信号的瞬变过程,并把它们的波形时显示在屏幕上,以便进行分析比较,本双踪示波器还可以把两个电信号叠加后显示出来,本示波器也可作单踪示波器使用。 1、Y轴放大器 本系统的前置放大器分别由两个结构相仿的电路组成,借助电子开关能同时观察和测定两个电信号,因此前置通道YA和通道YB的性能和精度是相同的。 (1)输入灵敏度 10mV/div~20V/div,按1-2-5进位分11挡级,误差不大于5%,微调增益比小2.5:1。 (2)频带宽度 “AC”(交流耦合):10Hz~15MHz≤3dB; “DC”(直流耦合):0~15MHz≤3dB。 (3)输入阻抗 直接耦合:输入电阻为1,输入电容小于50批pF; 经探头耦合:输入电阻约10,输入电容小于15pF; (4)最大输入电压 400V(直流加交流峰值)。 (5)上升时间≤24ns;上冲量≤5% (6)延迟时间 约150ns 2.X轴系统 (1)扫描速度 0.2。微调比>2.5:1。扩展×10时,其最快扫描速度可以达到20ns/diV。误差除了0.2。 触发同步性能见表5.1.3。 (2)X外接 (3)灵敏度 ≤3V/div。 (4)频带宽度 100Hz~250KHz。 (5);输入阻抗 输入电阻为1,输入电容小于40pF。 表5.1.3 触发同步性能表 方式 频率范围 内触发 外触发 常(触发)态 10Hz~5MHz ≤1div ≤0.5V 高频(同步) 5~15MHz 3、主机 (1)校准信号 矩形波:频率1KHz误差≤2%;幅度1V误差≤3%。 (2)工作环境 温度-10~+40℃;相对湿度≤85%。 (3)电源 电压220V±10%;频率50Hz±4%。 (4)功率损耗 约为55W。 (5)连续工作时间 为8h。 4、控制部件(参见图5.1.6) (1)显示部分 ①“电源开关”:控制本机的总电源开关。当此开关接通后,指示灯立即发光,表示仪器已接通电源。 ②指示灯。 ③“ ● ”—辉度:用于调节波形或光点的亮度。顺时针转动时,高度增加;反时针转动时,亮度减弱直至显示亮度消失。 ④“⊙”——聚焦:用于调节波形或光点的清晰度。 ⑤“○”——辅助聚集:它与聚集控制旋钮相互配合调节,提高显示器有效工作面内波形或光点的清晰度。 ⑥“○”——标尺亮度:用于调节坐标片上刻度线亮度的控制旋钮,当顺时针旋转时,其亮度将随之增加,反之则减弱。 ⑦“寻迹”:当按键向下按时,使偏离荧光屏的光迹回到显示区哉,从而寻到光点的所在位置,实际上它是减低Y轴和X轴放大器的放大量,同时使时基发生器处于自激状态。 ⑧校准信号输出插座:校准信号由此插座输出。 (2)Y轴插件 ⑨显示方式开关:用作转换两个Y轴前置放大器YA及YB工作状态的控制件,它有五个作用位置: “交替”——YA通道YB处于“交替”工作状态。它的交替工作转换受扫描重复频率所控制,以便显示双踪信号。 “A”——YA通道放大器单独工作。仪器作为单踪示波器使用。 “A+B”——YA和YB两通道同时工作。通过YA通道的“极性”作用开关,可以显示两通道输入信号的和或差。 “B”——YB通道放大器单独工作。仪器作为单踪示波器用。 “断续”——YA和YB两通道前置放大器,受电子开关的自激振荡频率(约200kHz)控制,使两通道交换工作,从而显示双踪信号。 ⑩“DC—┻—AC”——Y轴输入选择开关:用以选择被测信号馈至示波器输入端的耦合方法。置于“DC”位置时,能观察到含有直流分量的输入信号。当置于“AC”位置时,只耦合交流分量,切断输入信号中含有直流分量。当天关置于“┻”位置时,Y轴放大器的输入端与被测输入信号切断,仪器内放大器的输入端接地,这时很容易检查地电位的显示位置,它有操作简便的优点,一般在测试直流电平时作参考用。 ⑩“微调V/div”——灵敏度选择天关及其微调装置。灵敏长选择开关为套轴装置,黑色旋钮是选择Y轴灵敏度的粗调装置,从10mV/div分11个挡级,可按被测信号的幅度选择最适当的挡级,以便观测。 当“微调”装置的红色旋钮以顺时针方向转至满度时,即校准位置,可按黑色旋钮所指示的面板上标称值读取被测信号的幅度值。 “微调”的红色旋钮是用来连续调节输入信号增益的细调装置,当此旋钮反时针转到满度(非校准位置)时,其变化范围应大于是2.5倍。因此,可连续调节“微调”装置,以获得各挡级之间的灵敏度覆盖。唯在作定量测试时,此旋钮应处在顺时针满度的“校准”位置上。 ⑩“平衡”:当Y轴放大器输入级电路出现不平衡时,显示的光点或波形会随“V/div”开关的“微调”转动而作Y轴轴向位移,“平衡”控制器可把这种变化调至最小。 ⑩“↑↓”——Y轴移动:它是用来调节波形或光点的垂直位置。当显示位置高于所要求的位置时,可反时针方向调节,使波形向下移;如位置偏低,可顺时针方向调节,使显示的被测波形向上移动,调到所需的位置上。 ⑩“极性 拉—YA”:在YA通道系统中,设有极性转换按拉式开关,当上此开关拉出时,YA 通道为倒相显示。 ⑩“内触发 拉—YB”:该按拉式开关用于选择内触发源。在“按”的位置上(常态),扫描的触发信号取自经电子开关后YA及YB通道的输入信号。在“拉”的位置上,扫描的触发信号只取自YB通道的输入信号,通常适用于有时间关系的双踪信号显示。 ⑩Y轴输入插座:被测信号由此直接或经探头输入。 (3)X轴插件 ⑩“t/div”——扫描速度开关。在用示波器显示电压与时间关系曲线时,通常以Y轴表示电压,X轴表示时间。 示波管屏幕上光点按X轴方向的移动速度由扫描速度开关“t/div”所决定。该开关上“微调”电位器按顺时针方向转至满度,并接通开关后,即为“校准”位置,此时在板上所指示的标称值即扫描速度值。 ⑩“微调”:置于扫描速度选择套轴开关上的红色旋钮,是用来连续改变扫描速度的细调装置。此旋钮以反时针旋至满度时为非校准位置,其扫描速度变化范围应大于是2.5倍。当以顺时针转至满度并接通开关时是“校准”位置。 ⑩“校准”:此为扫描速度校准装置,可借助机内的校准信号(1kHZ矩形波)对扫描速度校准。 ⑩“扩展 拉×10”:本机的扩展装置系按拉式开关,在“按”的位置上仪器作正常使用;在“拉”的位置时,X轴放大显示,可扩大10倍此时,面板上的扫速标称值应以扩展10倍计算,放大后的允许误差值应相应增加。 ⑩“→”——X轴移动:为套轴旋钮,用来调节时基线或光点的水平位置。顺时针旋转时,时基线向右移;反时针旋转时,时基线向左移。其套轴上的小旋钮为细调装置。 ⑩“外触发X外接”插座:可作为连接外触发信号的插座。也可用作X轴放大器外接信号输入插座,输入电阻为1MΩ,输入电容小于35pF。其直流加上交流峰值应小于12V。 ⑩“电平”:用来选择输入信号波形的触发点,使在某一所需的电平上启动扫描。当触发电平的位置越过触发区哉时,扫描将不被启动,屏幕上无波形显示。 ⑩“稳定性”:系半调整器件。用来调整扫描电路的工作状态,以达到稳定的触发扫描。调准后不需经常调节。 ⑩“内 外”——触发源选择开关:在“内”的位置上,扫描触发信号取自Y轴通道的被测信号;在“外”的位置上,触发信号取自外来信号源,即取自“外触发X外接”输入端的外触发信号。 ⑩“AC AC(H) DC”——触发耦合方式选择开关,有三种耦合方式。在外触发输入方式时,也可以同时选择输入信号的耦合方式。 “AC”触发形式属交流耦合方式,由于触发信号的直流分量已切断,因而其触发性能不受直流分量的影响。 “AC(H)”触发形式属低频抑制状态,通过高通滤波器进行耦合,高通滤波器起抑制低频噪音或低频信号的作用。 “DC”触发形式属直流耦合方式,可用于对变化缓慢的信号进行触发扫描。 ⑩“高频 触发 自动”——触发方式开关:其作用是按不同的目的或用途转换触发方式。置于“高频”同步状态,机内产生约200kHZ的自激信号,对被测信号进行同步扫描。本方式通常用作观察较高频率信号的波形。开关置于“触发”时,是观察脉冲信号常用 的触发扫描方式,由来自Y 轴或外接触发源的输入信号进行触发扫描。开关置于“自动”时,扫描处于自激状态,不必调整:电平“旋钮,即能自动显示扫描线。 “+ -”——触发极性开关:用于选择触发信号的上升部分或下降部分来对扫描进行触发。 “+”扫描是以输入触发信号波形的上升部分进行触发使扫描启动。 “-”扫描是以输入触发信波形的下降部分进行发使扫描启动。 (4) 后面板 电源插座转供本机总电源输入用。采用本机提供的电源插头插入。 保险丝座用1A的保险丝管。 (5) 底盖板 “YA⑴增益校准”“YB增益校准”分别调准YA YB通道的灵敏度。 二、使用方法 1. 开机前的准备工作及注意事项 (1) 检查电源电压:应在220V±10%的范围之内; (2) 使用环境温度为0℃~40℃; (3) 输入端不应馈入过高电压; (4) 显示光点的辉度不宜过亮,以免损坏屏幕; (5) 各控制器件转换时,不要用力过猛。 2. 接通电源 把各控制件置于下表5.1.4所列的位置后寻找光点。 表5.1.4 示波器控制件位置 控制件名称 位置 辉度 适当 显示方式 “YA” “极性 拉- YA” 常态(按) “DC-⊥-AC” 置于“⊥” “内触发 拉- YB” 常态(按) 触发方式 “自动” Y轴移位 居中 X轴移位 居中 X轴移位微调 居中 如果看到光点,可调整辉度,使光点或时基线的亮度适当;如果找不到光点,可按下“寻迹”按键,借以找出光点的所在位置。 3. 聚焦及辅助聚焦 调节Y轴和X轴的移位控制器,把光点(或时基线)移至屏幕的中心位置,然后用聚焦及辅助聚焦旋钮调节使波形最清晰。 4.输入信号的连接 以显示校准信号位例,将校信号输出端与YA 通道的输入端相连接。YA 通道的输入耦合选择开关处在“AC”位置,灵敏度开关“V/div”置与“0.2”挡级,并将“微调”旋钮以顺时针转至满度的“校准”位置上。触发方式处于“自动”位置。 此时,屏幕上显示出约5div的矩形波,但这是属于自激扫描方式,波形可能不太稳定,如果采用触发扫描方式,上述不稳定现象可以减小。 在使用本机时,对输入信号的连线应该注意,尤其是对低电平信号,且包含有较高频或较低频成分的波形进行观察时,必须使用屏蔽电缆线,并且该电缆线的芯线和屏幕地线都要直接连接在被测信号源的附近,否则将产生测量上的误差。即使是测量和观察一般波形,示波器的输入端也宜使用较短的连线。示波器在下列情况下,足以使输入波形产生失真: (1) 在交流耦合工作状态下,观测较低频信号。 (2) 被测的高频信号源与示波器输入端的阻抗没有匹配。 (3) 输入信号的频率超出本机的频宽,当使用本机对输入信号进行测量时,示波器对输入信号负载的影响必须考虑。但是,在用作一般观察时往往会被忽略。为了提高测量精度,可使用探头来进行工作,这样由于负载而引起的影响可忽略或减少。 5.探头的使用 使用示波器观测信号波形时,由于信号源受到测试负载的影响,因此在测量时会产生一定的误差,为减小这种误差,在测量时可使用探头,通过探头使两者之间相互隔离。探头的分压器可进行一定的衰减以便适应测量幅度较大的信号,其侧出的读数应取“V/div”开关刻度指示值的10倍。探头的输入信号最大幅度应小于仪器的最大输入电压。 使用探头测量快速变化波形时,接地点应选择在被测点附近连接。 6. 触发控制件的选择 (1)触发源的选择(选用内触发的“常态”或“YB”,还是选用外触发)。 内触发:当“触发源选择”置于“内”位置时,触发信号取自Y轴放大器,经适当放大后馈至触发电路。这种触发方式的操作比较简便。 内触发有“常态”和“YB”两种触发信号,由“按拉开关”选择。 “常态”——触发信号分别取自电子开关后的YA及YB通道的信号,触发扫描单独与自己的信号同步,两触发信号之间没有时间关系,所以在此触发状态下双踪显示只作一般波形观察,不能作时间比较。 “拉YB”——用通道YB的输入信号作触发源启动扫描,适用于对两种信号的时间进行比较分析的场合。 外触发:外触发方式可供特定信号启动扫描,此触发方式不受Y轴偏转操作系统的影响,它也可取自被测信号的一部分。 (2)触发信号与触发电路的耦合方式:本机面板上标有“AC”、“AC(H)”、“DC”字样的三种耦合方式选择开关,不论触发源选择开关置于“内”或“外”的位置上,均能起同样的作用。 “AC”——触发信号经电容器作交流耦合,因此隔开了触发信号中的直流分量,其触发作用由交流分量完成,可以进行稳定的扫描。这是常用的一种耦合方式,但当触发信号频率较低时则不适宜。 “AC(H)”——触发信号经高通滤波器后与触发电路耦合,因此叠加在触发信号上的低频信号或低频噪音,受高通滤波器的仰制作用而通不过,只有高频分量可以与触发电路耦合而得到较稳定的扫描。 “DC”——触发信号与触发电路直接耦合,因此信号变化较缓慢时,也能启动扫描。 以这种耦合方式馈给触发电路的内触发信号中的直流电平,将随Y轴移位而变动。如果Y轴信号在示波管屏幕的有效工作面内移动,可再调节触发“电平”旋钮触发扫描。 7. 电压测量 在进行电压测量时一般把灵敏度选择开关“V/div”的“微调”旋钮顺时针转向满度的“校准”位置上,此时可以按“V/div”的指示值直接计算被测信号的电压值。 由于被测信号一般都含有交流和直流两种分量,所以在测试时应加以注意。 (1) 、电压交流成分的测量:当测量信号波形的交流成分时,必须将Y轴输入耦合开关置于“AC”的位置。这样才能把输入信号波形的交流成分在示波管屏幕上显示上来。但是当输入信号的交流成分频率很低时,则应将Y轴输入耦合开关置于“DC”的位置。 欲测量波形电压的双峰值可按下述方法进行。 ① 将波形移至示波管屏幕的中心位置,并按坐标刻度片的分度读取整个波形所占Y轴方向的读数。② 读取被测波形所占的刻度数时,“V/div”开关应将测波形控制在屏幕有效工作面的范围内,并被“微调”旋钮顺时针转至满度的“校准”位置上。③ 如果使用探头测量,则应当把探头的衰减量计算在内。 例如示波器的Y轴灵敏度开关“V/div”位于“0.2”挡级,其“微调”位于“校准”位置,此时,如果被测波形占Y轴的坐标幅度H为5div,则此信号电压即为1VP-P0 即 V=V/div×H(div) 如果经探头测量时,示波器面板上的作用开关围子不变,显示波形的幅度H为5div,此时应该把信号探头衰减10倍的因素考虑在内,因此被测信号电压即为10VP-PO 即 V=V/div×H(div)×10 (2) 、直流电压的测量:本机可以很方便地作为电压表测量直流电压,测量方法如下: ① 首先把本机的触发方式开关置于“自动”或“高频”(自激工作状态),使屏幕上显示出时基线。 ② 再将Y轴耦合开关“DC—⊥—AC”置于“⊥”位置,此时显示的时基线为零电平的参考基准线。 ③ 将Y轴输入耦合开关转至“DC”位置,并加入被测信号,此时,时基线在Y轴方向产生移位。 (3) 、此时“V/div”开关在面板上的指示值(“微调”装置应位于“校准”位置),与时基线在Y轴方向位移的刻度数乘积即为所测得的直流电压值。 例如示波器的灵敏度开关“V/div”位于“10”的挡级上“微调”位于“校准”位置,Y轴输入耦合开关至于“⊥”位置,观察时基线的位置并将其移至屏幕的中心位置。 然后将Y轴输入耦合开关从“⊥”转至“DC”位置,此时,时基线由中心位置(基准位置)向上移动2div,则被测电压即为+20V(不接探、头),如果向下移动则电压极性为负(注意:YA通道的极性应为“常态”位置)。 当被测电压相当高,需外接探头时,所读出的电压值应增大十倍。 为使用方便,本机的Y轴输入耦合开关有三个作用位置。当位于“⊥”位置时,本机Y轴放大器输入端被接地,此时即使Y轴输入端有信号线连接,也不影响零电平参考基准线的显示位置。 8.时间测量 当示波器的扫描速度开关“t/div”的“微调”旋钮位于“校准”位置时,在屏幕上所观察到的波形在其X轴方向的速率可按扫描速度开关“t/div”的指示值直读计算,用此方法能较准确地计算出被测信号的时间变化。 (1)测时间间隔 首先把“t/div”开关的“微调”置于“校准”位置上,这样,可以由开关的知识值直计算出时基线上被测两点之间距离D的时间间隔T T=t/div×D(div) 从图5.1.7可测得 T=2 ms/div×6div=12ms 如果使用“扩展×10”装置时,相当于扫描速度加快10倍(见图5.1.8所示),其计算方法如下 T=t/div×D(div) ×1/10 (2)差测量:使用“交替”或“断续”的显示方式可以方便地测得两个信号的时间差值。在测量时,Y轴触发源开关置于“YB”位置,被测的导前信号与YB输入端相连接,其滞后信号与YA输入端相连接,当触发扫描后,从图5.1.9所示波形中,可计算出相差的时间值。 其计算公式与上述相同,即 T=t/div × D(div) (3)观察波形前后沿时间:本机的Y轴放大器内装置有信号的延迟线,因此采用内触发方式能很方便地测出信号的前沿或后沿的时间(参见图5.1.10)。 但必须注意,被测脉冲前沿或后沿如果大于本机的上升时间(24ns)三倍以上,即可按面板指示值直接计算求得,否则其脉冲前言或后沿时间均按下列公式结算 Tr(或Tf)= 式中,Tr为实际值(前沿); Tf为实际值(后沿); T为测得值; Ts为机上升时间值。 (4)测量脉冲波宽度:首先使屏幕中心显示出Y轴幅度为2~4 div 的脉冲波形,再调节“t/div”开关使它在屏幕X轴方向显示约4~6 div 的幅度(如图5.1.11所示)。此时,脉冲前沿及后沿的中心点极力D为脉冲宽度时间T,其计算公式均与上述公式相同,即 T=t/div × D(div) 9. 频率测量 对周期性的重复频率信号,可按前述公式先测定其一个周期的时间。 因为f(Hz)=1/T(s),因此,可以求得被测信号的频率值。 例如信号波形周期为8 div ,“t/div”开关置于“1 μs”,“微调”旋钮置“校准”位置(如图5.1.12所示)。 T=1 × 8 = 8μs f = 1/8 × 10 –6 Hz=125 × 103 Hz 如果能够显示出较多的被测信号波形则可以算出X轴方向10 div 内所占有的周期数目以减小测量误差,使其精度接近扫描时间精度。反之,所显示信号波形愈扫,则误差增大,其计算公式如下: f(Hz) = 10. 位测量 用双踪显示可作相位测量。 用双踪显示测量两个相同频率信号的相位时,触发点正确与否很重要,应该把Y轴触发源开关置于“YB”位置,然后用内触发方式启动扫描,则可测得两个信号的相位差。 用外触发方式启动扫描也能获得正确的触发点。 图5.1.12 频率的测量 图5.1.13相位测量 图5.1.13所显示的被测波形,其一个周期在坐标刻度片上占8 div,这时没一个格相应为45o(一个周期2 π = 360 o)。 可按下列公式求得相位差 θ(相位差) = T(div)× 45 o/div =1.5div × 45 o/div =67.5 o T为两个波形X轴方向之差。 11. 非电量测量 只有电压量才能直接加至示波器进行观测,因此若要测量其它任何非电量,要先转换为相应的电压量。 现代的各种转换器可以把许多非电量转换成相应的电压量。例如:动能、光能、温度,甚至化学变化等,从而扩展示波器
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