示波器的使用說明和功能--示波器的使用方法
2013-03-01
示波器的使用方法
在家電維修的過程中使用示波器已十分普遍。通過示波器可以直觀地觀察被測電路的波形，包括形狀、幅度、頻率（周期）、相位，還可以對兩個波形進行比較，從而迅速、準確地找到故障原因。正確、熟練地使用示波器，是初學維修人員的一項基本功能。
雖然示波器的牌號、型號、品種繁多，但其基本組成和功能卻大同小異，本文介紹通用示波器的使用方法。
一、面板介紹
1.亮度和聚焦旋鈕
亮度調節旋鈕用于調節光跡的亮度（有些示波器稱為"輝度"），使用時應使亮度適當，若過亮，容易損壞示波管。 聚焦調節旋鈕用于調節光跡的聚焦（粗細）程度，使用時以圖形清晰為佳。
2.信號輸入通道
常用示波器多為雙蹤示波器，有兩個輸入通道，分別為通道1（CH1）和通道2（CH2），可分別接上示波器探頭，再將示波器外殼接地，探針插至待測部位進行測量。
3.通道選擇鍵（垂直方式選擇）
常用示波器有五個通道選擇鍵：
（1）CH1：通道1單獨顯示；
（2）CH2：通道2單獨顯示；
（3）ALT：兩通道交替顯示；
（4）CHOP：兩通道斷續顯示，用于掃描速度較慢時雙蹤顯示；
（5）ADD：兩通道的信號疊加。維修中以選擇通道1或通道2為多。
4.垂直靈敏度調節旋鈕
調節垂直偏轉靈敏度，應根據輸入信號的幅度調節旋鈕的位置，將該旋鈕指示的數值（如0.5V/div，表示垂直方向每格幅度為0.5V）乘以被測信號在屏幕垂直方向所占格數，即得出該被測信號的幅度。
5.垂直移動調節旋鈕
用于調節被測信號光跡在屏幕垂直方向的位置。
6.水平掃描調節旋鈕
調節水平速度，應根據輸入信號的頻率調節旋鈕的位置，將該旋鈕指示數值（如0.5ms/div，表示水平方向每格時間為0.5ms），乘以被測信號一個周期占有格數，即得出該信號的周期，也可以換算成頻率。
7.水平位置調節旋鈕
用于調節被測信號光跡在屏幕水平方向的位置。
8.觸發方式選擇
示波器通常有四種觸發方式：
（1）常態（NORM）：無信號時，屏幕上無顯示；有信號時，與電平控制配合顯示穩定波形；
（2）自動（AUTO）：無信號時，屏幕上顯示光跡；有信號時與電平控制配合顯示穩定的波形；
（3）電視場（TV）：用于顯示電視場信號；
（4）峰值自動（P-P AUTO）：無信號時，屏幕上顯示光跡；有信號時，無需調節電平即能獲得穩定波形顯示。該方式只有部分示波器（例如CALTEK卡爾泰克CA8000系列示波器）中采用。
9.觸發源選擇
示波器觸發源有內觸發源和外觸發源兩種。如果選擇外觸發源，那么觸發信號應從外觸發源輸入端輸入，家電維修中很少采用這種方式。如果選擇內觸發源，一般選擇通道1（CH1）或通道2（CH2），應根據輸入信號通道選擇，如果輸入信號通道選擇為通道1，則內觸發源也應選擇通道1。
二、示波器測量方法
1.幅度和頻率的測量方法（以測試示波器的校準信號為例）
（1）將示波器探頭插入通道1插孔，并將探頭上的衰減置于"1"檔；
（2）將通道選擇置于CH1，耦合方式置于DC檔；
（3）將探頭探針插入校準信號源小孔內，此時示波器屏幕出現光跡；
（4）調節垂直旋鈕和水平旋鈕，使屏幕顯示的波形圖穩定，并將垂直微調和水平微調置于校準位置；
（5）讀出波形圖在垂直方向所占格數，乘以垂直衰減旋鈕的指示數值，得到校準信號的幅度；
（6）讀出波形每個周期在水平方向所占格數，乘以水平掃描旋鈕的指示數值，得到校準信號的周期（周期的倒數為頻率）；
（7）一般校準信號的頻率為1kHz，幅度為0.5V，用以校準示波器內部掃描振蕩器頻率，如果不正常，應調節示波器（內部）相應電位器，直至相符為止。
2.示波器應用舉例（以測量788手機13MHz時鐘脈沖為例）
手機中的13MHz時鐘信號正常是開機的必要條件，因此維修時要經常測量有無13MHz時鐘信號。步驟如下：
（1）打開示波器，調節亮度和聚焦旋鈕，使屏幕上顯示一條亮度適中、聚焦良好的水平亮線；
（2）按上述方法校準好示波器，然后將耦合方式置于AC檔；
（3）將示波器探頭的接地夾夾在手機電路板的接地點，探針插到788手機CPU第腳；
（4）接通手機電源，按開機鍵，調節垂直掃描水和平掃描旋鈕，觀察屏幕上是否出現穩定的波形，如果沒有，一般說明沒有13MHz信號。
說明和功能
我們可以把示波器簡單地看成是具有圖形顯示的電壓表。
普通的電壓表是在其度盤上移動的指針或者數字顯示來給出信號電壓的測量讀數。而示波器則與共不同。示波器具有屏幕，它能在屏幕上以圖形的方式顯示信號電壓隨時間的變化，即波形。
示波器和電壓表之間的主要區別是：
1.電壓表可以給出祥測信號的數值，這通常是有效值即RMS值。但是電壓表不能給出有關信號形狀的信息。有的電壓表也能測量信號的峰值電壓和頻率。然而，示波器則能以圖形的方式顯示信號隨時間變化的歷史情況。
2.電壓表通常只能對一個信號進行測量，而示波器則能同時顯示兩個或多個信號。
顯示系統
示波器的顯示器件是陰極射線管，縮寫為CRT，見圖1。陰極射線管的基礎是一個能產生電子的系統，稱為電子槍。電子槍向屏幕發射電子。電子槍發射的電子經聚焦形成電子束，并打在屏幕中心的一點上。屏幕的內表面涂有熒光物質，這樣電子束打中的點就發出光來。
圖1 陰極射線管圖
電子在從電子槍到屏幕的途中要經過偏轉系統。在偏轉系統上施加電壓就可以使光點在屏幕上移動。偏轉系統由水平（X）偏轉板和垂直（Y）偏轉板組成。這種偏轉方式稱為靜電偏轉。
在屏幕的內表面用刻劃或腐蝕的方法作出許多水平和垂直的直線形成網絡，稱為標尺。標尺通常在垂直方向有8個，水平方向有10個，每個格為1cm。有的標尺線又進一步分成小格，并且還有標明0％和100％的特別線。這些特別的線和標明10％和90％的標尺配合使用以進行上升時間的測量。我們后面會討論這個問題。
如上所述，受到電子轟擊后，CRT上的熒光物質就會發光。當電子束移開后，熒光物質在一個短的時間內還會繼續發光。這個時間稱為余輝時間。余輝時間的長短隨熒光物質的不同而變化。最常用的熒光物質是P31，其余輝時間小于一毫秒(ms).而熒光物質P7的余輝時間則較長，約為300ms，這對于觀察較慢的信號非常有用。P31材料發射綠光，而P7材料發光的顏色為黃綠色。
將輸入信號加到Y軸偏轉板上，而示波器自己使電子束沿X軸方向掃描。這樣就使得光點在屏幕上描繪出輸入信號的波形。這樣掃出的信號波形稱為波形軌跡。
影響屏幕的控制機構有：
—輝度
輝度控制用來調切波形顯示的亮度。本書中用作示例的示波器所采用的電路能夠根據不同的掃描速度自動調切輝度。當電子束移動得比較快時，熒光物質受到激勵的時間就變短，因此必須增加輝度才能看清軌跡。相反，當電子束移動緩慢時，屏幕上的光點變得很亮，因此必須減小輝度以免熒光物質被燒壞。從而延長示波管的壽命。
對于屏幕上的文字部分，另有單獨的輝度控制機構。
—聚焦
聚焦控制機構用來控制屏幕上光點的大小，以便獲得清晰的波形軌跡。有些示波器，例如本書用作示例的示波器上，聚集也是由示波器自己進行最佳控制的，從而能在不同的輝度和不同的掃描下保持清晰的波形軌跡。另外也提供手動調節的聚集控制。
—掃描旋轉
這個控制機構使X軸掃描線和水平標尺線對齊。由于地球的磁場在各個地方是不同的，這將會影響示波管顯示的掃描線。掃跡旋轉功能就用來對此進行補償。掃描旋轉功能是預先調好的，通常只需在示波器搬動后再行調節。
—標尺照明
標尺亮度可以單獨控制。這對于屏幕攝影或在弱光線條件下工作時非常有用。
—Z調制
掃描的輝度可以用電氣的方法通過一個外加的信號來改變。這對于由外部信號來產生水平偏轉以及使用X－Y顯示方式來尋找頻率關系的應用中是十分有用的。
此信號輸入端通常是示波器后面板上的一個BNC插座。
1．3 垂直偏轉
靈敏度
垂直偏轉系統對輸入信號進行比例變換，使之能在屏幕上表現出來。示波器可以顯示峰峰值電壓為幾毫伏到幾十伏的信號。因此必須把不同幅度的信號進行變換以適應屏幕的顯示范圍，這樣就可以按照標尺刻度對波形進行測量。為此就要求對大信號進行衰減、對小信號進行放大。示波器的靈敏度或衰減器控制就是為此而設置的。
靈敏度是以每格的伏特數來衡量的看一下圖3可以知道其靈敏度設置為1V/格。因此，峰峰值為6V的信號使得掃跡在垂直方向的6個格內偏轉變化。知道了示波器的靈敏度設置值和電子束在垂直方向掃描的格數，我們就可以測量出信號的峰峰電壓值。
在多數的示波器上，靈敏度控制都是按1－2－5的序列步進變化的。即靈敏度。設置顛倒為10mV/格、20mV/格、50mV/、100mV/格等等。靈敏度通常是用幅度上升/下降鈕來進行控制的，而在有些示波器則是用轉動垂直靈敏度旋鈕來進行。
如果使用這些靈敏度步進不能調節信號使之能夠準確的按照要求在屏幕上顯示，那么就可以使用可變（VAR）控制。在第6章我們將會看到，使用標尺刻度來進行信號上升時間的測量就是一個很好的例子。可變控制能夠在1－2－5的步進值之間對靈敏度進行連續調節。通常當使用可變控制時，準確的靈敏度值是不知道的。我們只知道這時示波器的靈敏度是在1－2－5序列的兩個步進值之間的某個值。這時我們稱該通道的Y偏轉是未校準的或表示為"uncal"。這種未校準的狀態通常在示波器的前面板或屏幕上指示出來。
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。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，見圖4。
圖4 說明AC及DC耦合、輸入接地以及50Ω輸入阻抗功能選擇的簡化輸入電路
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。
輸入阻抗來源：電能質量分析儀 http://www.mqmlro.cn/
多數示波器的輸入阻抗為1MΩ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50Ω輸出阻搞的源。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50Ω特性阻抗的電纜并用50Ω的負載進行端接。某些示波器，如PM3094和PM3394A，內部裝有一個50Ω的負載，提供一種用戶可選擇的功能。為避免誤操作，選擇此功能時需經再次確認。由于同樣的理由，50Ω輸入阻抗功能不能和某些探頭配合使用。
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