四、示波器的测量方法
示波器是利用电子示波管的特性，将入眼无法直接观测到的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器主要由示波管和电源系统、同步系统、χ轴偏转系统、y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。如图14所示为DS 1000示波器。
4.1示波器的分类
示波器主要的功能是观察和测量电信号的波形，不但能观察到电信号的动态过程，而且还能定量地测量电信号的各种参数。例如，交流电的周期、幅度、频率、相位等。在测试脉冲信号时，其响应非常迅速，而且波形清晰可辨。另外，它还可将非电信号转换为电信号，用来测量温度、压力、声、热等。因此它的用途非常广泛。
示波器的种类很多，按其用途和特点可分为以下几种。
1）通用示波器：它是采用单束示波管的宽带示波器，常见的有单踪或双踪示波器。
2）多踪示波器：又称多线示波器，它能同时显示两个以上的波形，并对其进行定性、定量的比较和观测，而且每个波形都是由单独的电子束产生的。
3）取样示波器：这种示波器采用取样技术，把高频信号模拟转换成低频信号，再用通用示波器的原理显示其波形。
4）记忆、存储示波器：这种示波器不但具有通用示波器的功能，而且具有存储信号波形的功能。记忆示波器是在普通示波器上增加触发记录电信号来实现的，记忆时间可达数天。存储示波器是利用数字电路的存储技术实现存储功能的，其存储时间是无限的。
5）专用示波器：这些示波器是具有特殊用途的示波器，如矢量示波器、心电示波器等。
4.2示波器面板操作
一般示波器都会提供一个简单且功能明晰的前面板，·以进行基本的操作。面板上包括显示屏、旋钮和功能按键。如图15所示为示波器的前面板。
1．显示屏
显示屏是示波器的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，用来指示信号波形的电压和时间之间的关系，水平方向指示时间，垂直方向指示电压。水平方向分为10格，垂直方向分为8格，每格又分为5份。垂直方向标有0%、10%、90%、100%等标志，水平方向标有10%、90％标志，供测量直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数（VOLTS/DIV、TIME/DIV）就能得出电压值与时间值，如图16所示。
2．电源开关按钮（POWER）
此按钮是示波器主电源开关，当此开关按下时，电源指示灯亮，表示电源接通。
3．辉度旋钮（INTEN）
旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可将亮度调小些，观察高频信号时可将亮度调大些。一般不应太亮，以保护显示屏。
4．聚焦旋钮（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。如图17所示为POWER按钮、FOCUS旋钮等。
5．标尺亮度旋钮
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，在室内光线不足的环境中可适当调亮照明灯。
6．垂直偏转因数旋钮（VOLTS/DIV）
在单位输入信号的作用下，光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度，这一定义对χ轴和y轴都适用。灵敏度的倒数称为偏转因数。垂直灵敏度的单位为cm/V、cm/mV或者DIV/mV、 DIV/V，垂直偏转因数的单位为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成灵敏度。
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方式将5mV/DIV~5 V/DIV分为10挡。波段开关指示的值代表显示屏上垂直方向一格的电压值。例如，波段开关置于1 V/DIV挡时，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。
每个波段开关上都有一个微调小旋钮，用于微调每挡垂直偏转因数。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。微调垂直偏转因数后会造成与波段开关的指示值不一致，这点应引起注意。如图18所示为VOLTS/DIV旋钮。
7．时基旋钮（TIME/DIV）
时基选择的使用方法与垂直偏转因数的类似。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挡。波段开关的辑示慎代表光点在水平方向移动一格的时间值。例如，在1μs/DIV挡，光点在屏幕上移动一格代表的时间值为1μs。
时基旋钮上有一个微调小旋钮，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。通常为”×10”扩展，即水平灵敏度扩大10倍，时基缩小为1/10。例如，在2μs /DIV挡，扫描扩展状态下显示屏上水平一格代表的时间值为2μs×（1/10）=0.2μs。
TDS实验台上有10 MHz、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。
8．位移旋钮（POSITION）
此旋钮调节信号波形在显示屏上的位置。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。
9．选择输入通道
输入通道至少有3种选择方式：通道1（CHI）、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和通道2的信号。
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，然后将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。示波器探头上有一个双位开关。此开关拨到”×1”位置时，被测信号会无衰减地送到示波器，从荧光屏上读出的电压值是信号的实际电压值。此开关拨到”×10”位置时，被测信号衰减为1/10，然后送往示波器，从荧光屏上读出的电压值乘以10才是信号的实际电压值。
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