7802示波器的原理及使用指南.docx
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7802示波器的原理及使用指南
示波器的原理和应用
一、示波器面板图
二、示波管结构
示波器主要由示波管(见图2)和复杂的电子线路构成。
图2示波管示意图
1.偏转电场控制电子束在视屏上的轨迹
偏转电压U与偏转位移Y(或X)成正比关系。
如图3所示:
。
图3偏转电压U与偏转位移Y图4信号随时间变化的规律(加在Y偏转板)
如果只在竖直偏转板(Y轴)上加一正弦电压,则电子只在竖直方向随电压变化而往复运动,见图4。
能够显示波形,必须在水平偏转板(X轴)上加一扫描电压,见图5。
图5锯齿波电压(加在X偏转板)
示波器显示波形实质:
见图6,沿Y轴方向的简谐运动与沿X轴方向的匀速运动合成的一种合运动。
图6示波器显示波形原理图(Tx=Ty)
显示稳定波形的条件:
扫描电压周期应为被测信号周期的整数倍,即Tx=nTy(n=1,2,3…)(见图7)
图7Tx=2Ty时合成的图形
2.同步扫描(其目的是保证扫描周期是信号周期的整数倍)
若没有“扫描”(横向的扫描电压),被测信号随时间规律变化规律就显示不出来;如果没有“整步”,就得不到稳定的波形图像。
为了达到“整步”目的,示波器采用三种方式:
“内整步”:
将待测信号一部分加到扫描
发生器,当待测信号频率fy有微小变化,它将迫使扫描频率fx追踪其变化,保证波形的完整稳定;“外整步”:
从外部电路中取出信号加到扫描发生器,迫使扫描频率fx变化,保证波形的完整稳定;“电源整步”:
整步信号从电源变压器获得。
一般在观察信号时,都采用“内整步”(或称为“内触发”)。
注:
若为同步显示的波形出现走动状态,此时应调节:
扫描步长,整步方式(一定打在“内”),“电平”位置。
三、示波器的基本结构
示波器动态显示随时间变化的电压信号思路是将电压加在电极板上,极板间形成相应的变化电场,使进入这变化电场的电子运动情况相应地随时间变化,最后把电子运动的轨迹用荧光屏显示出来。
四、示波器面板显示的说明
屏幕显示区各部分表示的含义:
(1)扫描显示模式。
(2)扫描微调时出现符号。
(3)扫描时间。
(4)触发源名称。
(5)触发极性。
(6)触发耦合方式。
(7)触发电平。
(8)释抑时间。
(9)CH1工作。
(10)、(17)垂直电压分度微调时出现符号。
(11)、(18)分别表示通道1和通道2的垂直电压分度(VOLTS/DIV)。
(12)、(19)输入信号为交流电压时显示符号。
(13)CH1接地。
(14)“ADD”按下时显示符号。
(15)CH2工作。
(16)“INV”按下时显示符号。
(20)CH2接地。
(21)按下“MAG×10”时显示。
(22)输入信号频率。
(23)功能模式。
五、示波器的功能键
位序
号
英文名
中文名
操作
方法
功能
①
POWER
电源开关
按下
按下后仪器接通220ⅴ市电
INTEN
亮度
旋转
顺时针旋转,扫迹亮度增加
READOUT
字符显示
旋转/按下
调整字符亮度,按下即关掉或使用字符
FOCUS
聚焦
旋转
调整扫迹以及文字的清晰程度
SCALE
刻度照明
旋转
调整屏幕上刻度线的亮度
TRACE
ROTATETION
扫迹旋转
用改惟旋
当扫迹不水平时,可用它调整
②
CAL
校准信号接口
连线
输出1kHZ,0.6V方波校准信号
⊥
地线
接口
连线
校准信号接地
③
垂
直
部
分
CH1/CH2
输入接口
连线
观测信号输入接口
POSITION
位移
旋钮
垂直位置调节
CH1
CH2
通道1,2
按下
输入通道开关,开启时屏幕最下一行左边显示相应通道数标记
VOLTS/DIV
(VARLABLE)
Y轴灵敏度调节及微调
旋转/按
调节通道1,2Y轴灵敏度,屏幕最下行显示相应通道的电压/分度因子值;按下再旋转,为灵敏度微调,此时为非校准状态
DC
AC
直流/交流
按下
直流时,信号直接输入,屏幕上垂直灵敏度值后显示为V;交流时,信号通过电容输入,屏幕上垂直灵敏度后显示为~V
GND
接地
按下
按下后相应输入端接地,输入信号与Y轴放大器断开,屏幕左下垂直灵敏度后显示符号〧
ADD
相加
按下
按下后,屏幕显示Y1+Y2波形,同时屏幕下方通道2数前处+号即显示+2
INV
反相
按下
按下后,Y2波形反相,同时屏幕下方显示+2:
↓,若此时ADD也按下则屏幕显示Y1-Y2波形
④
水平
显示
A
扫描显示
按下
按后显示A扫描波形
X-Y
X-Y显示
按下
按下后,CH1信号加到X轴(水平轴)CH1,CH2或ADD信号加到Y轴(垂直轴)。
用于观察李萨育图或磁滞回线等。
⑤
水
平
部
分
POSITION
位移
旋转
水平位置调节
FINE
位置微调
按下
按下,FINE指示灯亮转动POSITION,可作水平位置微调,再按一次,FINE灯灭
TIME/DIV
扫速开关
旋转/按
旋转时选择A扫描速度,按下后再旋转则为微调。
扫描时间分度值显示在屏幕左上角,单位是s,ms,us.微调时数值前为>号,不微调是=号。
MAG*10
扫速开关
旋转/按
按下后,扫描速度放大10倍,屏幕中心波形向左右展开,屏幕右下角显示MAG
ALT/CHOP
交替/断续
按下
双通道时选择扫描方式,选CHOP时灯亮
⑥
触
发
部
分
TRIG
LEVEL
触发电平
旋转
调节触发电平,可使波形稳定,触发电平值显示在屏幕上方中间偏右位置
READY
单次触发状态指示
指示
灯亮
与灭
亮时,处于单次触发准备状态,触发后灯变暗。
TRIG’D
触发指示
亮与灭
触发脉冲来时,灯亮。
此时所示的波形才稳定。
SLOPE
触发沿选择
按
选择触发沿,上升沿+,下降沿-
SOURCE
触发源选择
按下
选择触发信号来源(CH1,CH2,LINE或EXT),LINE是以电源频率做触发源,EXT为外触发,触发源符号显是在屏幕左上扫描时间后
COUPE
耦合方式
按下
选择触发耦合模式(AC,DC,HF-R,LF-R)
TV
视频触发模式选择
按下
视频触发模式有BOTH,ODD,EVEN或TH-H
⑦
扫描
模式
或
AUTO
NORM
自动/正常
按下
均为连续扫描状态,相应指示灯亮。
AUTO适用与50Hz以上信号,NORM适合于低频信号。
SGL/RST
单次
按下
按下选择单次扫描状态,且处于等待状态,READY灯亮,单扫后灯灭。
⑧
HOLDOFF
释抑
按下
观测复杂的复合脉冲串时触发会出现不稳定,此时通过旋转【FUNCITION】来调整释抑时间已获得稳定的波形。
⑧中【FUNCITION】为多功能键,在光标测量中的功能及使用方法如下:
⑴按下
△v-△t-OFF
以选择△t(时间间隔测量),△v(电压差测量)或OFF(关闭测量)。
当选择△t时,屏幕显示两条竖直的水平测量光标H1,H2,选△v时,屏幕显示两条水平的垂直光标V1,V2
⑵转动【FUNCITION】,可调整光标位置。
每按一次【FUNCITION】,测量光标按原转动之方向移动一步,持续按下【FUNCITION】,光标快速移动
⑶△v测量,按
△v-△t-OFF
,以选择△v测量方式,此时屏幕下方倒数第二行显示△v1=···v,△v2=··v,按
TCK/C2
以选择V-TRACK(光标跟踪方式),屏幕右上角显示f:
V-TRACK,此时转动【FUNCITION】,两垂直测量光标V1,V2同时移动,将V1移至一侧量点;再按,
TCK/C2
选择V-C2(只移动光标V2),屏幕右上角显示f:
V-C2,移动【FUNCITION】,移动V2至另一测量点,被测波形两测量点之间的电压差即显示在屏幕下方,△v1为CH1信号的测量值,△v2为CH2信号的测量值。
⑷△t测量,按下
△v-△t-OFF
,以选择△t测量方式,此时屏幕下方倒数第二行显示△t=···s,(ms,us),I/△t=···Hz,用与△v测量类似操作方法调节竖直光标虚线,被测两点间的时间差△t(s,ms,us)显示在屏幕下方,I/△t为其倒数(Hz)
⑸频率测量,屏幕下方倒数第三行右侧为5位频率计,为CH1或CH2输入信号频率。
2.3垂直和水平位移
该功能用于将波形调整至易于观察的位置,或当两个或多个波形重叠时将其分开以便于测量。
操作方法及步骤:
调节垂直位置
将POSITION向右旋转,波形上移。
将POSITION向左旋转,波形下移。
调节水平位置
将POSITION向右旋转,波形右移。
将POSITION向左旋转,波形左移。
每按一次FINE,FINE的指示等亮或关一次。
FINE指示灯亮时,当调节POSITION时FINE操作完成。
在该情况下若POSITION旋到头时,波形滚动。
轻微回调POSITION可使波形停在屏幕中间。
2.4垂直偏转系统
2.4.1偏转因数
将波形尺寸设置为易于观察的大小。
A.CH1和CH2
操作方法及步骤
设置TIME/DIV
通过调节VOLTS/DIV选择偏转因数。
偏转因数的选择范围为2Mv/div至5V/div。
偏转因数显示于屏幕的左下角。
设置VARIABLE
按VOLTS/DIV;偏转因数显示“”符号。
在该屏幕下,也可进行FINE调节。
旋转VOLTS/DIV;偏转因数连续变化。
当设置的参数值达到最大或最小值时将显示“CH1VARLIMIT”。
通过再次按VOLTS/DIV取消“”符号,可取消设置模式。
2.4.2输入偶合
根据输入信号的类型选择适合于观察的偶合方式。
操作方法和过程:
选择GND
按GND将GND置为ON(GND的符号显示于屏幕的左下脚。
垂直放大的输入部分于GND连接时地电位轨迹将显示。
注意:
当显示的地电位与实际的地电位不一致时,进行自动校正。
(参见第四部分的日常检查)。
选择DC或AC
按GND将GND置OFF。
按DC/AC选择DC或AC。
DC
显示输入信号的DC和AC成分。
显示基于GND电平的CAL波形。
AC
当DC成分去掉时只显示输入波形的AC成分。
CAL波形基于平均电位显示。
“V”符号和“”符号显示与屏幕顶端。
2.4.3显示通道
显示CH1和CH2的输入信号。
操作方法和过程
通过按CH1或CH2选择ON(显示)或OFF(不显示)。
被显示通道的通道号,VOLTS/DIV和输入偶合显示于屏幕的左下脚。
注意:
当所有通道(CH1,CH2和ADD)都置为OFF时,屏幕显示CH1。
2.4.4ALT和CHOP
当两个或更多通道显示时需要选择显示模式(ALT,CHOP)。
操作方法和步骤:
从CH1,CH2和CH3中选择两个或多个通道(参考2.4.3显示通道)。
通过按ALTCHOP选择ALT或CHOP(指示灯)。
ALT(交替)
两个或多个信号交替扫描。
该模式适于观测两个或多个通道的高拼信号。
CHOP
两个或多个信号以约555kHZ的频率切换。
该模式适于两个或多个通道的低频信号。
2.4.5和(ADD)及差(INV)
显示两通道的和(CH1+CH2)或两通道之差(CH1-CH2)。
选择差时可先选ADD,之后再选INV。
操作方法及步骤:
将CH1和CH2置为ON(显示)(参见“2.4.3通道显示”)。
按ADD将其置为ON(屏幕左下角显示“+”)。
两通道波形的和(CH1+CH2)显示在屏幕上。
按INV将其置ON(屏幕左下角显示“”)。
CH2极性反相,波性差(CH1-CH2)显示于屏幕上。
2.5扫描速率和幅度
2.5.1扫描速率
选择A扫描或B扫描的扫描速率(TIME/DIV)。
操作方法及步骤:
选择TIME/DIV
旋转TIME/DIV选择扫描速率。
扫描速率在屏幕左上角显示。
波性基于扫描的起始点进行放大或缩小。
设置VARIABLE
按TIME/DIV,未校准的扫描速率符号“”显示于屏幕的左上角。
旋转TIME/DIV,扫描速率连续变化。
当选择的值达到最大或最小时,屏幕显示“VARLIMIT”。
再次按TIME/DIV去掉“”,可取消VARIABLE模式。
2.5.2幅度
相对于中心部分对波形进行10倍放大。
操作方法及步骤:
用TIME/DIV设置扫描速率。
将要放大的波形置与屏幕中心。
用粗线表示的部分被放大。
按10MAG
扫描速率提高10倍,波形将基于中心位置被放大。
MAG显示于屏幕的右下角。
2.6扫描模式
选择扫描模式:
AUTO,NORM或SINGLE。
2.6.1重复扫描
选择AUTO或NORM。
操作方法及步骤:
在扫描模式中按AUTO或NORM选择重复扫描。
AUTO指示灯亮时表示选择了AUTO模式,NORM灯亮时表示选择了NORM模式。
若无触发,调整TRIGLEVEL。
参见“2.7触发”。
AUTO
若触发信号的频率为如下几种情况,触发在自激过程中将会不稳定。
此时,可将触发设置为NORM。
扫描时间为10ms/div:
近似为10Hz或更少;
扫描时间在5ms/div左右:
近似为50Hz或更少;
允许在50Hz或更多的扫描速率上触发。
无正确触发信号时将空运行。
NORM
允许在所有的扫描速率上触发。
NORM触发尤其适于低频信号和低重复信号。
没有足够的触发信号时自动触发将不被产生。
当触发源CH1和CH2与GND偶合时,扫描空运行。
2.6.3单次扫描
选择单次扫描.
操作方法及步骤:
在扫描模式中按SGL/RST(SGL/RST灯亮)选择单次扫描.
当READY指使灯亮时表示正在等待信号输出。
当触发信号产生时扫描将受一次影响。
READY指使灯灭。
在CHOP模式中,所有通道同时扫描。
在ALT模式时,只有一个通道被扫描。
再按一下SGL/RST,选择另一次单次触发。
2.7触发
2.7.1触发源
选择触发源。
操作方法及步骤:
选择触发源(CH1,CH2,LINE,EXT,VERT)。
CH1:
用输入到CH1的信号做触发源。
CH2:
用输入到CH2的信号做触发源。
LINE:
用电源做触发源。
使用于观察电源频率的信号。
EXT:
用外触发信号做触发源。
外信号通过前面板的EXTINPUT接入。
注意:
外触发信号的最大值为400V。
避免输入信号超过该值。
VERT:
用小序号通道的信号做触发源。
当ADD选用时参见表2。
表1当ADD未用时
显示通道
同步信号源
CH1
CH1
CH2
CH2
CH1,CH2
CH1
表2当ADD选用时
显示通道
同步信号源
ADD
CH1
CH1,ADD
CH1
CH2,ADD
CH2
CH1,CH2,ADD
CH1
2.7.2触发偶合
选择触发偶合模式。
操作方法及步骤:
按COUPL选择触发偶合(AC,DC,HFREJ,或LFREJ)。
AC:
阻去触发信号中的DC成分。
下限频率为100Hz。
DC:
信号所有成分都可通过。
HFREJ:
衰减高频(10kHz以上)成分。
该模式使用于当触发信号中含有高频噪音。
该噪音会使触发不稳定。
HFREJ:
衰减信号中的低频(10kHz以下)成分。
该模式使用于当触发信号中含有低频噪音。
该噪音会使触发不稳定。
2.7.3触发斜率
选择触发斜率。
操作方法及步骤:
按SLOPE选择斜率(+或-)。
+:
扫描在波形的上升沿开始。
-:
扫描在波形的下降沿开始。
2.7.4触发电平
调节触发电平的幅值。
操作方法及步骤:
旋转TRIGLEVEL调节触发电平。
当触发信号产生时,TRIG’D指示灯亮。
有时在显示数值的右边显示“?
”,表示若AC偶合或VARIABLE被设置时将不能直接读取。
2.7.5TV信号
选择相对于NTSC和PAL(SECAM)的TV信号出发系统。
操作方法和步骤:
按TV选择TV触发模式(BOTH,ODD,EVEN或TV-H)
选择TV-H时
功能显示变为f:
TV-MODE。
旋转FUNCTION选择NTSC,PAL(SECAM)或HDTV。
选择BOTH,ODD或EVEN时
功能显示变为f:
TV-LINE。
旋转FUNCTION选择线的序号。
当FUNCTION被按下或连续按下时,是对位置方向的粗调。
ODD:
当选择水平同步信号显示模式和垂直同步信号显示模式的奇数号时,触发被设置。
EVEN:
当选择水平同步信号显示模式和垂直同步信号显示模式的偶数号时,触发被设置。
BOTH:
当选择水平同步信号显示模式和垂直同步信号显示模式的奇数号或偶数号时,触发被设置。
TV-H:
触发设置在水平同步脉冲上。
2.8水平显示
选择水平显示。
操作方法及步骤:
按水平模式下的A或X-Y选择A或X-Y。
A
选择A扫描。
X-Y
X-Y模式是指CH1作为X轴而(CH1,CH2,ADD)中的一个作为Y轴显示。
该模式适用于观测磁滞曲线,Lissajous图形等。
2.9释抑
有时当观测复杂的复合脉冲串时触发会出现不稳定。
此时,调节释抑时间(扫描暂停)以获得稳定的波形。
操作方法及步骤:
按HOLDOFF选择HOLDOFF。
功能显示变为f:
HOLDOFF。
旋转FUNCTION调整释抑时间。
当FUNCTION被按下或连续按下时,是对位置方向的粗调。
当FUNCTION顺时针旋转满时(100%)释抑时间为最大,当FUNCTION逆时针旋转满时(0%)释抑时间为最小。
通常情况下,释抑时间为0%。
六、附加内容
1.“交替”和“断续”显示方式
示波器的二踪显示是依靠电子开关的控制作用来实现的。
电子开关由“显示方式”开关控制,共有5种工作状态,即
、
、
+
、交替和断续。
当开关置于“交替”或“断续”位置时,荧光屏上便可同时显示两个波形。
当开关置于“交替”位置时,电子开关的转换频率受扫描系统控制,工作过程如附图1—2所示。
即电子开关首先接通
通道,进行第一次扫描,显示由
通道送入的被测信号的波形;然后电子开关接通
通道,进行第二次扫描,显示由
通道送入的被测信号的波形;接着再接通
通道……这样便轮流地对
和
两通道送入的信号进行扫描、显示。
由于电子开关转换速度较快,每次扫描的回扫线在荧光屏上又不显示出来,借助于荧光屏的余辉作用和人眼的视觉暂留特性,使用者便能在荧光屏上同时观察到两个清晰的波形。
这种工作方式适宜于观察频率较高的输入信号场合。
当开关置于“断续”位置时,相当于将一次扫描分成许多个相等的时间间隔。
在第一次扫描的第一个时间间隔内显示
信号波形的某一段;在第二个时间时隔内显示
信号波形的某一段;以后各个时间间隔轮流地显示
、
两信号波形的其余段,经过若干次断续转换,使荧光屏上显示出两个由光点组成的完整波形如附图1—3(a)所示。
由于转换的频率很高,光点靠得很近,其间隙用肉眼几乎分辨不出,再利用消隐的方法使两通道间转换过程的过渡线不显示出来,见附图1—3(b),因而同样可达到同时清晰地显示两个波形的目的。
这种工作方式适合于输入信号频率较低时使用。
附图l一2交替方式显示波形附图1—3断续方式显示波形
2.扫描方式
在普通示波器中,X轴的扫描总是连续进行的,称为“连续扫描”。
为了能更好地观测各种脉冲波形,在脉冲示波器中,通常采用“触发扫描”。
采用这种扫描方式时,扫描发生器将工作在待触发状态。
它仅在外加触发信号作用下,时基信号才开始扫描,否则便不扫描。
这个外加触发信号通过触发选择开关分别取自“内触发”(Y轴的输入信号经由内触发放大器输出触发信号),也可取自“外触发”输入端的外接同步信号。
其基本原理是利用这些触发脉冲信号的上升沿或下降沿来触发扫描发生器,产生锯齿波扫描电压,然后经X轴放大后送X轴偏转板进行光点扫描。
适当地调节“扫描速率”开关和“电平”调节旋钮,能方便地在荧光屏上显示出具有合适宽度的被测信号波形。
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