1、示波器的使用示波器是一種具有多種用途的電信號特性測試儀。可用它來觀察電信號波形，測試其幅度、周期、頻率和相位。假設配合各種傳感器， 示波器還可用來測量溫度、 壓力、張力、振動、 速度、加速度等各種非電物理量。所以示波器是一種應用范圍極廣的電子測量儀器。示波器的種類很多，下面僅介紹示波器的根本原理及6502型雙蹤示波器的使用方法 。一、 示波器工作原理示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數字電路實驗現象、分析實驗中的問題、 測量實驗結果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統、同步系統、X軸偏轉系統、Y軸偏轉系

2、統、延遲掃描系統、標準信號源組成。1示波管陰極射線管(CRT)簡稱示波管，是示波器的核心。它將電信號轉換為光信號。正如圖1所示，電子槍、偏轉系統和熒光屏三局部密封在一個真空玻璃殼內，構成了一個完整的示波管。a *1圖1示波管的內部結構和供電圖示 熒光屏現在的示波管屏面通常是矩形平面， 內外表沉積一層磷光材料構成熒光膜。 在熒光膜上 常又增加一層蒸發鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊熒光粉而發光形成亮點。鋁膜具有內反射 作用，有利于提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。當電子停止轟擊后，亮點不能立即消失而要保存一段時間。亮點輝度下降到原始值的 余輝，1ms-0. 1s為中余輝，0. 1s-1s為長余

3、輝，大于1s為極長余輝。一般的示波器配備 中余輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長余輝。10%所經過的時間叫做“余輝時間。余輝時間短于10卩s為極短余輝，10卩s 1ms為短由于所用磷光材料不同， 熒光屏上能發出不同顏色的光。 一般示波器多采用發綠光的示 波管，以保護人的眼睛。 電子槍及聚焦電子槍由燈絲F、陰極K、柵極G1、前加速極G2或稱第二柵極、第一陽極A1 和第二陽極 A2 組成。它的作用是發射電子并形成很細的高速電子束。燈絲通電加熱陰極， 陰極受熱發射電子。 柵極是一個頂部有小孔的金屬園筒， 套在陰極外面。 由于柵極電位比陰 極低， 對陰極發射的電子起控制作用， 一般只有運

4、動初速度大的少量電子， 在陽極電壓的作 用下能穿過柵極小孔，奔向熒光屏。 初速度小的電子仍返回陰極。 如果柵極電位過低， 那么全 部電子返回陰極，即管子截止。調節電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向熒光屏的電子流密度， 從而到達調節亮點的輝度。 第一陽極、 第二陽極和前加速極都是與陰極 在同一條軸線上的三個金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比 A1高。G2的正電位對陰極電子奔向熒光屏起加速作用。電子束從陰極奔向熒光屏的過程中，經過兩次聚焦過程。 第一次聚焦由K、G1、G2完成,K K、G1、G2叫做示波管的第一電子透鏡。第二次聚焦發生在G2、A1、A2區域，調節第二陽極A2的

5、電位，能使電子束正好會聚于熒光屏上的一點，這是第二次聚焦。A1上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時調節 A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調第二陽極 A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。 偏轉系統偏轉系統控制電子射線方向， 使熒光屏上的光點隨外加信號的變化描繪出被測信號的波形。圖8. 1中，Y1、Y2和XI、X2兩對互相垂直的偏轉板組成偏轉系統。Y軸偏轉板在前，X軸偏轉板在后，因此 Y軸靈敏度高被測信號經處理后加到 Y軸。兩對偏轉板分別加上電 壓，使兩對偏轉板間各自形成電場，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉。 示波管的電源 為使示波管正常工作，對電源供應有一定要求。規定第二陽極與偏

6、轉板之間電位相近， 偏轉板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負電位上。柵極G1相對陰極為負電位30V100V，而且可調，以實現輝度調節。第一陽極為正電位約+100V+600V，也應可調，用作聚焦調節。第二陽極與前加速極相連，對陰極為正高壓約+1000V，相對于地電位的可調范圍為土 50V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經電阻分壓器供電。示波器的根本組成從上一小節可以看出， 只要控制X軸偏轉板和Y軸偏轉板上的電壓， 就能控制示波管顯示的圖形形狀。我們知道，一個電子信號是時間的函數ft，它隨時間的變化而變化。因此，只要在示波管的X軸偏轉板上加一個與時間變量成正比的電壓，在y軸加上被

7、測信號經過比例放大或者縮小，示波管屏幕上就會顯示出被測信號隨時間變化的圖形。電信號中， 在一段時間內與時間變量成正比的信號是鋸齒波。示波器的根本組成框圖如圖 2所示。它由示波管、Y軸系統、X軸系統、Z軸系統和電源等五局部組成。CRTIF輸入2Z和-LF圖2示波器根本組成框圖被測信號接到“ Y輸入端，經Y軸衰減器適當衰減后送至 Y1放大器前置放大，推 挽輸出信號和。經延遲級延遲r 1時間，到Y2放大器。放大后產生足夠大的信號和 ，加到示波管的Y軸偏轉板上。為了在屏幕上顯示出完整的穩定波形，將Y軸的被測信號 引入X軸系統的觸發電路，在引入信號的正或者負極性的某一電平值產生觸發脈沖，啟動鋸齒波掃描電

8、路時基發生器，產生掃描電壓。由于從觸發到啟動掃描有一時間延遲 r2,為保證y軸信號到達熒光屏之前 X軸開始掃描，丫軸的延遲時間r1應稍大于X軸的延 遲時間r 2。掃描電壓經 X軸放大器放大，產生推挽輸出和，加到示波管的 X軸偏轉 板上。z軸系統用于放大掃描電壓正程，并且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這使得在 掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進行抹跡。以上是示波器的根本工作原理。雙蹤顯示那么是利用電子開關將 Y軸輸入的兩個不同的被 測信號分別顯示在熒光屏上。由于人眼的視覺暫留作用，當轉換頻率高到一定程度后，看到的是兩個穩定的、清晰的信號波形。示波器中往往有一個精確穩定的方波信號發

9、生器，供校驗示波器用。三、6502型雙蹤示波器6502型雙蹤示波器是通用型示波器。下面介紹它的主要功能和操作方法。(1 )面板裝置及旋鈕的作用面板圖如下：t IT -U! IIO j9 J JtI 4f/T1 Jk ye. i iiPfUtakMW*.ZM1 Q 21、 熒光屏熒光屏是示波管的顯示局部。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號波形的電壓和時間之間的關系。水平方向指示時間， 垂直方向指示電壓。水平方向分為10格,垂直方向分為8格，每格又分為5份。根據被測信號在屏幕上占的格數乘以適當的比例常數 (V/ DIV, TIME/ DIV)能得出電壓值與時間值。2、示波管和電源系統

10、 電源(Power)示波器主電源開關。當此開關按下時，電源指示燈亮，表示電源接通。 輝度(Intensity)旋轉此旋鈕能改變光點和掃描線的亮度。觀察低頻信號時可小些，高頻信號時大些。一般不應太亮，以保護熒光屏。 聚焦(Focus)聚焦旋鈕調節電子束截面大小，將掃描線聚焦成最清晰狀態。 標尺亮度(llluminance)此旋鈕調節熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內光線下，照明燈暗一些好。室內光線不 足的環境中，可適當調亮照明燈。3、垂直軸局部 (VOLTS DIV) 垂直偏轉因數雙蹤示波器中每個通道各有一個垂直偏轉因數轉換開關。一般按1，2，5 方式從 5mVDIV 到 5VDIV 分為 10

11、檔。波段開關指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例 如波段開關置于 1V DIV 檔時，如果屏幕上信號光點移動一格，那么代表輸入信號電壓變化 1V。 微調旋鈕 每個波段開關上往往還有一個小旋鈕，微調每檔垂直偏轉因數。將它沿順時針方向旋 到底，處于“校準位置，此時垂直偏轉因數值與波段開關所指示的值一致。逆時針旋轉此 旋鈕，能夠微調垂直偏轉因數。垂直偏轉因數微調后，會造成與波段開關的指示值不一致， 這點應引起注意。 許多示波器具有垂直擴展功能， 當微調旋鈕被拉出時， 垂直靈敏度擴大假設 干倍(偏轉因數縮小假設干倍)。例如，如果波段開關指示的偏轉因數是1V/DIV，采用X 5擴展狀態時，垂直偏

12、轉因數是 02VDIV。 輸入耦合方式輸入耦合方式有三種選擇：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。中選擇“地時，掃描線顯示出 “示波器地 在熒光屏上的位置。 直流耦合用于測定信號直流絕對值和觀測極低頻信 號。交流耦合用于觀測交流和含有直流成分的交流信號。在數字電路實驗中，一般選擇 “直流方式，以便觀測信號的絕對電壓值。 輸入通道選擇輸入通道至少有三種選擇方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL),疊加(ADD。選擇通道 1 時，示波器僅顯示通道 1 的信號。選擇通道 2時，示波器僅顯示通道 2的信號。 選擇雙通道時， 示波器同時顯示通道 1 信號和通道 2 信號。 測試

13、信號時， 首先要將示波器的 地與被測電路的地連接在一起。根據輸入通道的選擇，將示波器探頭插到相應通道插座上， 示波器探頭上的地與被測電路的地連接在一起， 示波器探頭接觸被測點。 示波器探頭上有一 雙位開關。此開關撥到“X 1位置時，被測信號無衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電 壓值是信號的實際電壓值。此開關撥到“X10位置時，被測信號衰減為 1/10，然后送往示波器，從熒光屏上讀出的電壓值乘以 10才是信號的實際電壓值。 垂直位移旋鈕面板上的位移 (Position) 旋鈕調節信號波形在熒光屏上的位置。旋轉垂直位移旋鈕( 標有垂直雙向箭頭 ) 上下移動信號波形。4、水平軸局部 時基選擇 (TI

14、ME DIV)時基選擇也通過一個波段時基選擇和微調的使用方法與垂直偏轉因數選擇和微調類似。開關實現， 按 1、2、5 方式把時基分為假設干檔。 波段開關的指示值代表光點在水平方向移動一個格的時間值。例如在1卩S/ DIV檔，光點在屏上移動一格代表時間值1卩S。 “微調 旋鈕用于時基校準和微調。沿順時針方向旋到底處于校準位置時，屏幕上顯示的時基值與波段開關所示的標稱值一致。 逆時針旋轉旋鈕， 那么對時基微調。 旋鈕拔出后處 于掃描擴展狀態。通常為X 10擴展，即水平靈敏度擴大 10倍，時基縮小到1/10。例如在 2卩S/DIV檔，掃描擴展狀態下熒光屏上水平一格代表的時間值等于2卩SX (1/10

15、)=0.2卩S 水平位移旋鈕旋轉水平位移旋鈕 ( 標有水平雙向箭頭 ) 左右移動信號波形。5、觸發被測信號從Y軸輸入后，一局部送到示波管的 Y軸偏轉板上，驅動光點在熒光屏上按比 例沿垂直方向移動； 另一局部分流到 x 軸偏轉系統產生觸發脈沖， 觸發掃描發生器， 產生重 復的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉板上，使光點沿水平方向移動， 兩者合一，光點在熒光屏上描繪出的圖形就是被測信號圖形。 由此可知， 正確的觸發方式直接影響到示波器的有效 操作。 為了在熒光屏上得到穩定的、 清晰的信號波形， 掌握根本的觸發功能及其操作方法是 十分重要的。 觸發源 (Source) 選擇要使屏幕上顯示穩定的波形， 那

16、么需將被測信號本身或者與被測信號有一定時間關系的觸 發信號加到觸發電路。觸發源選擇確定觸發信號由何處供應。通常有三種觸發源：內觸發 (INT) 、電源觸發 (LINE) 、外觸發 EXT)。內觸發使用被測信號作為觸發信號， 是經常使用的一種觸發方式。 由于觸發信號本身是 被測信號的一局部，在屏幕上可以顯示出非常穩定的波形。雙蹤示波器中通道1 或者通道 2都可以選作觸發信號。電源觸發使用交流電源頻率信號作為觸發信號。 這種方法在測量與交流電源頻率有關的 信號時是有效的。特別在測量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時更為有效。外觸發使用外加信號作為觸發信號， 外加信號從外觸發輸入端輸入。 外觸發信號

17、與被測 信號間應具有周期性的關系。 由于被測信號沒有用作觸發信號， 所以何時開始掃描與被測信 號無關。正確選擇觸發信號對波形顯示的穩定、 清晰有很大關系。 例如在數字電路的測量中， 對 一個簡單的周期信號而言， 選擇內觸發可能好一些， 而對于一個具有復雜周期的信號， 且存 在一個與它有周期關系的信號時，選用外觸發可能更好。 觸發耦合 (Coupling) 方式選擇觸發信號到觸發電路的耦合方式有多種， 目的是為了觸發信號的穩定、 可靠。 這里介紹 常用的幾種。AC耦合又稱電容耦合。它只允許用觸發信號的交流分量觸發，觸發信號的直流分量被 隔斷。通常在不考慮 DC分量時使用這種耦合方式，以形成穩定觸

18、發。但是如果觸發信號的 頻率小于10Hz,會造成觸發困難。直流耦合 (DC) 不隔斷觸發信號的直流分量。 當觸發信號的頻率較低或者觸發信號的占空 比很大時,使用直流耦合較好。低頻抑制 (LFR) 觸發時觸發信號經過高通濾波器加到觸發電路,觸發信號的低頻成分被 抑制；高頻抑制(HFR)觸發時，觸發信號通過低通濾波器加到觸發電路，觸發信號的高頻成 分被抑制。此外還有用于電視維修的電視同步(TV)觸發。這些觸發耦合方式各有自己的適用范圍,需在使用中去體會。 觸發電平 (Level) 和觸發極性 (Slope)觸發電平調節又叫同步調節, 它使得掃描與被測信號同步。 電平調節旋鈕調節觸發信號 的觸發電平

19、。 一旦觸發信號超過由旋鈕設定的觸發電平時, 掃描即被觸發。 順時針旋轉旋鈕, 觸發電平上升； 逆時針旋轉旋鈕,觸發電平下降。 當電平旋鈕調到電平鎖定位置時,觸發電 平自動保持在觸發信號的幅度之內, 不需要電平調節就能產生一個穩定的觸發。 當信號波形 復雜,用電平旋鈕不能穩定觸發時,用釋抑 (Hold Off) 旋鈕調節波形的釋抑時間 (掃描暫停 時間 ) ,能使掃描與波形穩定同步。極性開關用來選擇觸發信號的極性。撥在“ +位置上時,在信號增加的方向上,當觸 發信號超過觸發電平時就產生觸發。撥在“ - 位置上時,在信號減少的方向上,當觸發信 號超過觸發電平時就產生觸發。觸發極性和觸發電平共同決

20、定觸發信號的觸發點。6、掃描方式 (SweepMode)掃描有自動 (Auto) 、正常 (Norm) 掃描方式。自動：當無觸發信號輸入，或者觸發信號頻率低于50Hz時，掃描為自激方式。常態：當無觸發信號輸入時,掃描處于準備狀態,沒有掃描線。觸發信號到來后,觸發掃 描。(3)操作方法(以單蹤顯示為例)1 、 開機前的準備。A “亮度順時針調到最亮位。B “觸發源選擇置內。C “觸發方式置“自動。D “ Y工作方式置“ Y。E、“ Yi輸入耦合開關置“ GNDF、“ Y靈敏度選擇，此開關的位置要根據輸入信號的幅度而定，原那么是使信號能 顯示在屏幕上，因而“ V/div 值應大于 1/8 信號峰峰值。如果不知道信號幅值，那么 只可取得大一點，待觀察到信號后再使“ V/div 值到適宜。G “掃描速率，此開關決定周期信號在屏幕上顯示的周期數，原那么是“T/div 值要大于 1/10 周期值。假設信號周期值未知，那么“ T/div 值應取大一點，待信號顯示 出來后在調至適宜檔位。H檢查“ Y位移和“ 丫2位移是否已按入。2