1、示波器及探頭使用公司目前使用的示波器以數字示波器為主，分為兩類，一類是福祿克（FLUKE）數字示波器，另一類是泰克（Tektronix），另外還有一臺建伍(KENWOOD)的模擬示波器。示波器在生產和研發中都是非常重要的一種儀器，而且也是非常昂貴的一種儀器，所以正確使用示波器不僅能提高工作效率，也能減小對示波器的不合理損耗。一、示波器基礎知識什么叫示波器？示波器本質上是一種圖形顯示設備，它描繪電信號的圖形曲線。在大多數應用中，呈現的圖形能夠表明信號隨時間的變化過程：垂直（Y）軸表示電壓，水平（X）軸表示時間。有時稱亮度為Z 軸。這一簡單的圖形能夠說明信號的許多特性，例如：信號的時間和電壓值振蕩

2、信號的頻率信號所代表電路的“變化部分”信號的特定部分相對于其他部分的發生頻率是否存在故障部件使信號產生失真信號的直流值 (DC) 和交流值 (AC)信號的噪聲值和噪聲是否隨時間變化。波形測量頻率和周期不斷重復的信號具有頻率特性。頻率的單位是赫茲（Hz），表示一秒時間內信號重復的次數。成為周期每秒。重復信號也具有周期特性，即信號完成一個循環所需要的時間量。周期和頻率互為倒數關系，即1/ 周期等于頻率，同理1/ 頻率等于周期。電壓電壓是電路兩點間的電勢能或信號強度。有時把地線或零電壓作為參考點。如果測量的是波形從最高峰值到最低峰值的電壓值，則稱為電壓的峰值- 峰值。幅度幅度是指電路兩點間電壓量。幅

3、度通常指被測信號以地或零電壓為參考時的最大電壓。其他有些示波器還提供了測量 相位、占空比、延時、上升時間等的功能。示波器的分類模擬示波器本質上，模擬示波器工作方式是直接測量信號電壓，并通過從左到右穿過示波器屏幕的電子束在垂直方向描繪電壓。示波器屏幕通常是陰極射線管（CRT）。電子束投到熒幕的某處，屏幕后面總會有明亮的熒光物質。當電子束水平掃過顯示器時，信號的電壓是電子束發生上下偏轉，跟蹤波形直接反映到屏幕上。在屏幕同一位置電子束投射頻度越大，顯示得也越亮。數字示波器與模擬示波器不同，數字示波器通過模數轉換器（ADC）把被測電壓轉換為數字信息。它捕獲的是波形的一系列樣值，并對樣值進行存儲，存儲限

4、度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止。隨后，數字示波器重構波形并在顯示器上顯示出來。相關術語帶寬帶寬決定示波器對信號的基本測量能力。隨著信號頻率的增加，示波器對信號的準確顯示能力將下降。示波器帶寬指的是正弦輸入信號衰減到其實際幅度的70.7% 時的頻率值。如果沒有足夠的帶寬，示波器將無法分辨高頻變化。幅度將出現失真，邊緣將會消失，細節數據將被丟失。如果沒有足夠的帶寬，得到的關于信號的所有特性，響鈴和振鳴等都毫無意義。示波器所需帶寬被測信號的最高頻率成分× 5。為了保證測試信號幅度和上升延的精度，選擇示波器的帶寬應為被測信號頻率的3-5倍，精確測量要8-10倍或以上。一臺典型為100

5、MHz示波器的頻率響應曲線（簡化的曲線和實際的曲線）采樣率采樣速率也稱為數字化速率，是指單位時間內，對模擬輸入信號的采樣次數，常以MS/s或GS/s表示。采樣速率是數字示波器的一項重要指標。如果采樣速率不夠，容易出現混迭現象。如果示波器的輸人信號為一個100KHz的正弦信號，示波器顯示的信號頻率卻是50KHz，這是怎么回事呢？這是因為示波器的采樣速率太慢，產生了混迭現象。混迭就是屏幕上顯示的波形頻率低于信號的實際頻率，或者即使示波器上的觸發指示燈已經亮了，而顯示的波形仍不穩定。根據奈奎斯特定理，采樣速率至少高于信號高頻成分的2倍才不會發生混迭，如一個500MHz的信號，至少需要1GS/s的采樣

6、速率。可以通過調整掃速或采用自動設置（Autoset）來防止混迭的產生。觸發功能要確保能捕獲和同步被測信號，以利于觀察和分析被測波形。觸發方式一般有三種：自動觸發、正常觸發、單次觸發。一般常用的觸發方式為 邊緣（Edge）觸發，如上升沿觸發或者下降沿觸發。觸發源有內部通道觸發或者外部信號觸發。掃描速度掃描速度表征軌跡掃過示波器顯示屏的速度有多快，使您能夠發現更細微的細節。示波器的掃描速度用時間 (秒) / 格表示。耦合耦合控制機構決定輸入信號從示波器前面板上的BNC輸入端通到該通道垂直偏轉系統其它部分的方式。耦合控制可以有兩種設置方式，即DC耦合和AC耦合。DC耦合方式為信號提供直接的連接通路

7、。因此信號提供直接的連接通路。因此信號的所有分量（AC和：DC）都會影響示波器的波形顯示。AC耦合方式則在BDC端和衰減器之間串聯一個電容。這樣，信號的DC分量就被阻斷，而信號的低頻AC分量也將受阻或大為衰減。示波器的低頻截止頻率就是示波器顯示的信號幅度僅為其直實幅度為71時的信號頻率。示波器的低頻截止頻率主要決定于其輸入耦合電容的數值。示波器的低頻截止頻率典型值為10Hz。和耦合控制機構有關的另一個功能是輸入接地功能。這時，輸入信號和衰減器斷開并將衰減器輸入端連至示波器的地電平。當選擇接地時，在屏幕上將會看到一條位于0V電平的直線。這時可以使用位置控制機構來調節這個參考電平或掃描基線的位置。

8、說明AC及DC耦合、輸入接地以及50輸入阻抗功能選擇的簡化輸入電路輸入阻抗 多數示波器的輸入阻抗為1M和大約25pF相關聯。這足以滿足多數應用場合的要求，因為它對多數電路的負載效應極小。有些信號來自50輸出電阻的源。為了準確的測量這些信號并避免發生失真，必須對這些信號進行正確的傳送和端接。這時應當使用50特性阻抗的電纜并用50的負載進行端接。二、探頭的基礎知識從本質上講，探頭是在一個測試點或信號源和一臺示波器之間做的物理及電路的連接。依據你的測量需求，這個連接能象一段電線一樣簡單或者會非常的精密復雜，例如一根有源差分探頭。這一點，我們可以充分地說，示波器探頭是的把信號源連結到示波器的輸入通道的

9、一種設備或電路網絡。探頭的分類無源電壓探頭無源探頭由電線和接頭組成，并且，當需要補償或衰減時，還有電阻器與電容器。探頭沒有有源的部件-晶體管或放大器，并且不需供電源給探頭。因為他們相對簡單，無源探頭趨于是最粗劣且最經濟的探頭。他們易于使用并且也是探頭中最廣泛地被使用的類型。然而，不要被使用的簡單或構造的簡單所蒙騙，高質量的無源探頭很少有簡單的設計！，無源電壓探頭最通常是使用10X探頭，并且作為示波器的一個代表性的標準附件。FET探頭 這是一種可在高頻下使用的有源探頭，其使用頻率可達650MHz。其輸入電容可低達1.4pF，因此特別適合于在具有很高源阻抗的電路中測量快速瞬變，或者其它要求探頭負載

10、效應最小的場合。由于采用有源設計方案，所以FET探頭也可用于1：1的情況，仍具有極低的輸入電容。電流探頭電流通過導線引起導線周圍電磁場的形成。電流探頭感應這一場的強度， 并且轉換為電壓信號由示波器測量。這允許你用示波器觀察并分析電流波形。交流電流探頭，它通常是無源探頭，AC/DC 電流探頭，它通常是有源探頭。兩種類型都應用變壓器原理，傳感導線中的交流電。相關術語畸變畸變是對期望或理想的輸入信號的響應信號的任何振幅的偏差。在實際中，畸變通常是在快速波形轉換后及有時涉及“阻尼振蕩”時出現。衰減因數所有的探頭有衰減因數，并且一些探頭具有可選的衰減因數。典型的衰減因數是 1X ,10X, 100X和1

11、000X（高壓探頭） 。衰減因數是探頭衰減信號振幅的量。帶寬所有的探頭都有帶寬。10 兆探頭具有10兆赫帶寬，100 兆探頭具有100 兆赫帶寬。探頭的帶寬是指探頭的響應引起輸出振幅降至70.7% 的頻率。最大額定電壓最大額定電壓由探頭本身和測量點的探頭組合的額定擊穿電壓決定。應避免接近最大額定電壓。溫度范圍電流探頭有最大的操作溫度指標，是由于引入繞組的磁通產生的熱效應。溫度增加，總損耗增加。因此，電流探頭有最大振幅對頻率的衰減曲線。精度(通用)對于電壓探頭，其精確度通常參考于探頭對直流信號的衰減。探頭補償一個實際的10：1探頭具有幾個可調的電容和電阻以便在很寬的頻率范圍內獲得正確的頻率響應，

12、這些可調元件的大多數都是在制造探頭時由工廠調好的。只有一個微調電容留給用戶去調節。這個電容稱為低頻補償電容，應當通過調節這個電容使得探頭和與相配用的示波器匹配，使用示波器前面板上的信號輸出可以很容易地進行這項調節工作，示波器的這個輸出端標有"探頭調節"、"校準器""CAL"或者"探頭校準"等標志，并能送出一個方波輸出電壓。方波中包含很多頻率分量。當所有這些分量都以正確的幅度送至示波器時，就能在示流器屏幕上再現方波信號。下圖示出探頭欠補償，正確補償和過補償的影響。在2kHz方波和1MHz正弦波之下觀察不同探頭補償情況

13、的影響三、示波器的操作在進行測量時，了解自己的示波器的能力是很重要的。不要試圖在一個20MHz的示波器上觀察一個10MHz的方波，因為在這種情況下不可能看到方波的真實形狀，10MHz的方波中包含有10MHz的正弦波基波，以及30MHz、50MHz、70MHz等的諧波。在10MHz的示波器上，也有可能看到30MHz諧波的部分效果（雖然其幅度不正確），但是下一個諧波分量的頻率是示波器帶寬的2.5倍！所以這時您在示波器上看到的波形將更象一個正弦波而不象方波（如下圖）分別在20MHz和200MHz示波器上顯示的10MHz方波的波形將示波器接地將示波器接地就是將它連接到一個不帶電的參考點上，如地球地面（

14、earth ground）。通過把三腳插頭的電源線插入接地的電源插座，而將示波器接地。將示波器接地是為了安全。如果高電壓接觸到了示波器的外殼外殼的任一部分，包括看似絕緣的按鈕，示波器的用戶就會遭到電擊。然而，如果示波器正確接地，電流將會通過接地的路線而不是通過其用戶流入地球地面。示波器是否接地還會影響到其測量的準確性。示波器必須和待測電路共地。一些示波器不要求單獨接地。這些示波器的絕緣的外殼和按鈕可以防止用戶遭到電擊。校正探頭必須據示波器對無源衰減探頭進行校正。在使用一個無源探頭之前，必須對其進行校正使其電氣特性與特定的示波器相平衡。應該養成每次開啟示波器時校正探頭的習慣。一個沒有調好的探頭會

15、使測量結果不那么精確。探頭校正方法：1 . 把探頭接入示波器。2. 把探頭尖接入示波器前面板上的探頭補償測試點。3. 使用探頭自帶的調整工具或其他無感調節工具，來調節補償網絡，從而獲得一個標準波形，這一波形應當具有平直的頂部，不能有過沖及圓弧 設置控制方式接通示波器電源之后，再來看一下前面板。如前所述，前面板可以劃分為三個主要部分，分別標定為垂直，水平和觸發器部分。取決于不同的樣式和類型模擬的或數字的，示波器可能還會有其他的部分。示波器上的輸入連接器是用來連接探頭的。大多數示波器有兩路輸入，并且每一路都能在顯示屏上顯示一個波形。多路有助于不同波形之間的比較。一些示波器具有AUTOSET 和/

16、或DEFAULT 按鈕，僅通過一次調整操作就可以使其適應信號。反之，如果示波器沒有此項功能，則需要在具體操作之前把控制按鈕調整到標準位置。將示波器設置到標準位置的通用指令如下： 垂直系統和控制通用垂直控制包括：Ø 端接設備：1M 歐、50 歐Ø 耦合方式：DC 直流、AC 交流、GND 地線Ø 帶寬限制：20 MHz、250 MHz、全帶寬Ø 位置Ø 偏移Ø 轉置開/關Ø 標度 位置和每刻度電壓調節每刻度電壓值（通常記為volts/div，伏特/格），那么顯示波形大小會隨之改變伏特/ 格是一個標度因數。假設分為八個主要的刻度

17、格子，如果伏特/格設置為5伏特，則八個垂直格中的每一個都表示5伏特，那么從下到上整個屏幕可以顯示40伏特。如果設置的是0.5 伏特/格，那么從下到上可以顯示4伏特，依此類推。屏幕顯示的最大電壓是伏特/ 格乘上垂直刻度的數量。注意探頭有1X 或10X，它也影響標度因數。 輸入耦合耦合指的是一個電路與另外一個電路中的電信號的連接方式。既然這樣，那么輸入耦合就指測試電路與示波器的連接。耦合方式可以設置為DC、AC或者地線。DC耦合會顯示所有輸入信號。而AC 耦合去除信號中的直流成分，結果是顯示的波形始終以零電壓為中心。圖23 圖解了兩者的不同之處。當整個信號（振蕩的電流直接電流）大于伏特/ 格的設置

18、時，AC 耦合非常適用。 地線地線的設置不需要輸入信號與垂直系統相連。觀察地線，就可以知道屏幕中零電壓的位置。如果使用的是地線輸入耦合和自動觸發模式，那么屏幕中就有一條表示零電壓值的水平線。測試信號電壓相對地的電平值的便捷方法為，把耦合從DC 轉換到地，再重新轉換回DC。 帶寬限制大多數示波器中存在限制示波器帶寬的電路。限制帶寬后，可以減少顯示波形中不時出現的噪聲，顯示的波形會顯得更為清晰。請注意，在消除噪聲的同時，帶寬限制同樣會減少或消除高頻信號成分。 水平系統和控制示波器的水平系統與輸入信號有更多的直接聯系，采樣速率和記錄長度等需要在此設定。水平控制用來表示波形水平方向的位置和標度。通用的

19、水平控制包括：Ø 主時基Ø 延遲時基Ø XY 模式Ø 標度Ø 波形蹤跡區分Ø 記錄長度Ø 分辨率Ø 采樣速率Ø 觸發位置Ø 縮放Ø 位置和秒/格Ø 水平位置控制使波形在屏幕上左右準確移動。 秒/格設置秒/格設置（通常記為sec/div，秒/ 格）可以使您選擇波形描繪到屏幕上的速率（也被稱為時基設置和掃描速度）。該設置是一個標度因數。如果設置為1ms，則表示水平方向每刻度表示1ms，而整個屏幕寬度代表10ms，或者10 格。改變sec/div 設置，可以看到輸入信號的時間間隔作

20、增長和縮短的變化。 縮放示波器可能有一種專門的水平放大設置，通過它，可以在屏幕上放大波形的一部分。數字存儲示波器（DSO）在存儲數字數據部分有對縮放的操作。 觸發系統和控制示波器的觸發功能可以在信號的正確點處同步水平掃描，這對表現清晰的信號特性非常重要。觸發控制可以穩定重復波形，采集單脈沖波形。，邊緣觸發是最基本和常見的類型。模擬和數字示波器都提供觸發門限，除此之外，許多數字示波器提供許多特定的觸發設置。 觸發位置只有數字示波器才有水平觸發位置控制。觸發位置控制也許就在您的示波器的水平控制部分。它實際上代表的是波形記錄中觸發的水平位置。 觸發電平和斜率觸發電平和斜率控制定義基本的觸發點，決定波

21、形如何顯示斜率控制決定觸發點是位于信號的上升沿還是下降沿。上升沿具有正斜率，而下降沿是負斜率。電平控制決定觸發點在邊緣的何處發生。 觸發源示波器沒有必要對顯示信號進行觸發。可以觸發掃描的觸發源如下：Ø 任何輸入通道Ø 不同于輸入通道的外部源Ø 電源信號Ø 來自一個或多個通道，并由示波器內部定義的信號 觸發模式觸發模式決定示波器是否按照信號的條件描繪波形。通用觸發模式包括正常和自動。對于正常模式，只有當輸入信號滿足設置的觸發點時，才進行掃描即使沒有觸發，自動模式也能引起示波器的掃描。如果沒有信號輸入，示波器中的定時器觸發掃描。這使得即使信號并不引起觸發，顯

22、示也總不會消失。 其他示波器控制示波器有相加波形的操作，形成新的波形顯示。模擬示波器組合信號，而數字示波器通過數學運算創建新的波形。波形相減是另外一種數學操作。模擬示波器實現減法運算采用的方法是把一個通道的信號反轉，然后再采用加法操作。數字示波器一般也能完成減法操作。數字示波器利用內部處理器，提供許多高級數學操作：相乘、相除、積分、快速傅立葉變換，等等。示波器還具有許多對其他功能的控制如：自動參數測量、測量光標、打印能力、磁盤操作、與計算機的接口等。四、我公司示波器使用說明公司現有示波器型號及說明：型號通道帶寬采樣率最大測量電壓說明X1X10萬用表FLUKE 1962隔離100M1G/S300

23、V1000V1100VFLUKE 1992隔離200M2.5G/S300V1000V1100VFLUKE 1232非隔離20M25M/S300V600V1250VTDS10022非隔離60M1G/S300VTDS30144非隔離100M1.25G/S150VTDS2102非隔離60M1G/S300VCS-41352非隔離40M400V表1公司現有示波器探頭型號及說明型號帶寬衰減度最大測量電壓說明VP200100M10：11000VFLUKE190系列 原配探頭STL120100M10：1600VFLUKE123 原配探頭P2200200M1：11：10150V300VTDS1002原配探頭P6109B100M1:10300VTDS210原配探頭P3010100M1：10300VTDS3014原配探頭P601575M1:100020KV大炮PC-5420M1：10400V建伍CS-4135原配表2示波器與探頭的使用注意事項：1 示波器與探頭測量電壓示波器和探頭都有一定的測量電壓范圍。示波器能測量的最大電壓包括：用1X的探頭或導線直接接入示波器的電壓大小，用X10的探頭接入示波器的電壓大小。如FLUKE