根據要顯示的信號數量,選擇單蹤、雙蹤或多蹤示波器;
根據被測信號的頻率特點,選擇慢掃描、通用、高速或取樣示波器;
根據被測信號的重現方式,選擇模擬或數字存儲示波器;
根據被測信號的測試重點選擇
示波器的基本測量方法
電壓測量
直流電壓測量
測量原理
示波器測量直流電壓的原理是利用被測電壓在屏幕上呈現一條直線,該直線偏離時間基線(零電平線)的高度與被測電壓的大小成正比的
關系進行的。被測直流電壓值VDC為
VDC=h·Dy·ky (5-6-1)
式中,h為被測直流信號線的電壓偏離零電平線的高度;Dy為示波器的垂直靈敏度;ky為探頭衰減系數。
測量方法
首先應將示波器的垂直偏轉靈敏度微調旋鈕置于校準位置(CAL)。
將待測信號送至示波器的垂直輸入端。
確定零電平線。將示波器的輸入耦合開關置于“GND”位置,調節垂直位移旋鈕,將熒光屏上的掃描基線(零電平線)移到熒光屏的中央位置。
確定直流電壓的極性。調整垂直靈敏度開關到適當位置,將示波器的輸入耦合開關撥向“DC”檔,觀察此時水平亮線的偏轉方向,若位于前面確定的零電平線之上,則被測直流電壓為正極性;若向下偏轉,則為負極性。
讀出被測直流電壓偏離零電平線的距離h。
根據式(5-6-1)計算被測直流電壓值。
交流電壓測量
使用示波器測量交流電壓的最大優點是可以直接觀測到波形的形狀,還可顯示其頻率和相位。將式(5-6-2)中的h換為被測交流信號波形任意兩點A與B間的高度差lA-B,測得的電壓值即為兩點A與B兩點間的電壓VA-B。若A與B兩點分別為被測交流電壓波峰和波谷,則測得值為被測交流電壓的峰-峰值VPP。測量時,Y通道輸入耦合開關置“AC”檔。
時間和頻率測量
周期和頻率測量
測量原理
對于周期性信號,周期和頻率互為倒數,只要測出其中一個量,另一個參量可通過公式求出。被測交流信號的周期T為
T=l·Dx/kx(5-6-2)
式中:l為被測交流信號的一個周期在熒光屏水平方向所占距離;Dx為示波器的掃描速度;kx為X軸擴展倍率。
測量方法
首先將示波器的掃描速度微調旋鈕置于“校準”(CAL)位置。
將待測信號送至示波器的垂直輸入端。
將示波器的輸入耦合開關置于“AC”位置。
調節掃描速度開關,使顯示的波形穩定,并記錄Dx值。
讀出被測交流信號的一個周期在熒光屏水平方向所占的距離x。
根據式(5-6-2)計算被測交流信號的周期。
時間間隔測量
將式(5-6-2)中的l換為信號波形任意兩點A與B間的水平距離lA-B,則測得的時間值為A與B兩點間的時間間隔tA-B。
相位測量
相位測量是指兩個同頻率的信號之間的相位差的測量。一般采用雙蹤法測量相位差,將兩信號分別接入Y1和Y2,設與兩信號的周期和相位
差所對應的水平距離分別為T和d,則兩信號的相位差為
Δφ=2π·d/T (5-6-3)
用李沙育圖形法測量頻率或相位
李沙育圖形法測相位是利用示波器X和Y通道分別輸入被測信號和一個已知信號,調節已知信號的頻率使屏幕上出現穩定的圖形,根據已知
信號的頻率(或相位)便可求得被測信號的頻率(或相位)。李沙育圖形法既可測量頻率又可測量相位。
測量頻率
李沙育圖形法測量頻率時,示波器工作于X-Y方式下,頻率已知的信號與頻率未知的信號加到示波器的兩個輸入端,調節已知信號的頻率,
使熒光屏上得到李沙育圖形,由此可測出被測信號的頻率。
示波器工作于X-Y方式時,X和Y兩信號對電子束的使用時間總是相等的,垂直線、水平線與李沙育圖形的交點數分別與X和Y信號頻率成正比。因此,李沙育圖形存在關系:
fy/fx = NH/NV(5-6-4)
式中,NH和NV分別為水平線、垂直線與李沙育圖形的交點數,fy和fx分別為示波器Y和X信號的頻率。圖5-20所示為常見的幾種不同頻率、不同相位的李沙育圖形。
事實上,垂直線(或水平線)與李沙育圖形的切點數NV′和NH′也與X(或Y)信號頻率成正比,即
fy/fx=NH′/NV′=NH/NV(5-6-5)
李沙育圖形,已知X信號頻率為6MHz,問Y信號的頻率是多少?
解:分別在李沙育圖形上畫出垂直線和水平線,則NH=2,NV=6,或NH′=1,NV′=3。注意必須在交點數最多的位置畫線。
fy=fx·NH/NV=6&TImes;2/6=2(MHz)
或 fy=fx·NH′/NV′=6&TImes;1/3=2(MHz)
李沙育圖形法適合測量頻率比在1:10至10:1之間的信號,否則波形顯示復雜,難以確定交點數或切點數,給調整和測量帶來困難。
測量相位差
把要比較相位差的兩個頻率、同幅度的正弦信號分別送入示波器的Y通道和X通道,使示波器工作在X-Y顯示方式,這時示波器的屏幕上會顯
示出一個橢圓波形,由橢圓上的坐標可求得兩信號的相位差。
Δφ=arcsin(y0/ym)=arcsin(x0/xm)(5-6-7)
式中:為兩信號的相位差;x0、y0為橢圓與X軸、Y軸截距的一半;xm、ym為熒光屏上光點在X軸、Y軸方向上的最大偏轉距離的一半。
雖然李沙育圖形法測量過程比雙蹤示波法復雜,但其測量結果比雙蹤示波法要準確。
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