示波器的使用注意事项.docx

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示波器的使用注意事项

示波器探头的使用注意事项　

别看一个示波器探头很简单，其实还是很有讲究的。

以下是圈圈使用示波器探头的一点小经验，供大家使用时参考一下。

   首先是带宽，这个通常会在探头上写明，多少MHz。

如果探头的带宽不够，示波器的带宽再高也是无用，瓶颈效应。

   另外就是探头的阻抗匹配。

探头在使用之前应该先对其阻抗匹配部分进行调节。

通常在探头的靠近示波器一端有一个可调电容，有一些探头在靠近探针一端也具有可调电容。

它们是用来调节示波器探头的阻抗匹配的。

如果阻抗不匹配的话，测量到的波形将会变形。

调节示波器探头阻抗匹配的方法如下：

首先将示波器的输入选择打在GND上，然后调节Y轴位移旋钮使扫描线出现在示波器的中间。

检查这时的扫描线是否水平（即是否跟示波器的水平中线重合），如果不是，则需要调节水平平衡旋钮（通常模拟示波器有这个调节端子，在小孔中，需要用螺丝刀伸进去调节。

数字示波器不用调节）。

然后，再将示波器的输入选择打到直流耦合上，并将示波器探头接在示波器的测试信号输出端上（一般示波器都带有这输出端子，通常是1KHz的方波信号），然后调节扫描时间旋钮，使波形能够显示2个周期左右。

调节Y轴增益旋钮，使波形的峰-峰值在1/2屏幕宽度左右。

然后观察方波的上、下两边，看是否水平。

如果出现过冲、倾斜等现象，则说明需要调节探头上的匹配电容。

用小螺丝刀调节之，直到上下两边的波形都水平，没有过冲为止。

当然，可能由于示波器探头质量的问题，可能调不到完全无失真的效果，这时只能调到最佳效果了。

   另外就是示波器上还有一个选择量程的小开关：

X10和X1。

当选择X1档时，信号是没经衰减进入示波器的。

而选择X10档时，信号是经过衰减到1/10再到示波器的。

因此，当使用示波器的X10档时，应该将示波器上的读数扩大10倍（有些示波器，在示波器端可选择X10档，以配合探头使用，这样在示波器端也设置为X10档后，直接读数即可）。

当我们要测量较高电压时，就可以利用探头的X10档功能，将较高电压衰减后进入示波器。

另外，X10档的输入阻抗比X1档要高得多，所以在测试驱动能力较弱的信号波形时，把探头打到X10档可更好的测量。

但要注意，在不确信号电压高低时，也应当先用X10档测一下，确认电压不是过高后再选用正确有量程档测量，养成这样的习惯是很有必要的，不然，哪天万一因为这样损坏了示波器，要后悔就来不及了。

经常有人提问，为什么用示波器看不到晶振引脚上的波形？

一个可能的原因就是因为使用的是探头的X1档，这时相当于一个很重的负载（一个示波器探头使用×1档具有上百pF的电容）并联在晶振电路中，导致电路停振了。

正确的方法应该是使用探头的X10档。

这是使用中应当注意的，即或不停振，也有可能因过度改变振荡条件而看不到真实的波形了。

   示波器探头在使用时，要保证地线夹子可靠的接了地（被测系统的地，非真正的），不然测量时，就会看到一个很大的50Hz的信号，这是因为示波器的地线没连好，而感应到空间中的50Hz工频市电而产生的。

如果你发现示波器上出现了一个幅度很强的50Hz信号（我国市电频率为50Hz，国外有60Hz的），这时你就要注意下看是否是探头的地线没连好。

由于示波器探头经常使用，可能会导致地线断路。

检测方法是：

将示波器调节到合适的扫描频率和Y轴增益，然后用手触摸探头中间的探针，这时应该能看到波形，通常是一个50Hz的信号。

如果这时没有波形，可以检查是否是探头中间的信号线是否已经损坏。

然后，将示波器探头的地线夹子夹到探头的探针（或者是钩子）上，再去用手触摸探头的探针，这时应该看不到刚刚的信号（或者幅度很微弱），这就说明探头的地线是好的，否则地线已经损坏。

通常是连接夹子那条线断路，通常重新焊上即可，必要时可更换，注意连接夹子的地线不要太长，否则容易引入干扰，尤其是在高频小信号环境下。

示波器探头的地线夹子应该要靠近测量点，尤其是测量频率较高、幅度较小的信号时。

因为长长的地线，会形成一个环，它就像一个线圈，会感应到空间的电磁场。

另外系统中的地线中电流较大时，也会在地线上产生压降，所以示波器探头的地线应该连接到靠近被测试点附近的地上。

示波器探头使用注意事项

示波器探头使用注意事项将待测信号正确接入示波器是测试工作的第一步，这里我们主要介绍探头与被测电路连接时的注意事项。

1.探头与被测电路连接时，探头的接地端务必与被测电路的地线相联。

否则在悬浮状态下，示波器与其他设备或间的电位差可能导致触电或损坏示波器、探头或其他设备。

2.测量建立时间短的脉冲信号和高频信号时，请尽量将探头的接地导线与被测点的位置邻近。

接地导线过长，可能会引起振铃或过冲等波形失真。

如图7所示。

图7探头接地方法示意图

3.为避免接地导线影响对高频信号的测试，建议使用探头的专用接地附件。

如图8所示为典型通用电压探头所带有的标准测试附件。

图8带有标准配件的典型通用电压探头（图片来源于泰克《探头ABC》）

4.为避免测量误差，请务必在测量前对探头进行检验和校准，探头衰减补偿的校准原理和方法我们在前面已经介绍过，这里不再赘述。

5.对于高压测试，要使用专用高压探头，分清楚正负极后，确认连接无误才能通电开始测量。

6.对于两个测试点都不处于接地电位时，要进行“浮动”测量，也称差分测量，要使用专业的差分探头。

最佳示波器探头的选择

探头的特性和特点中最重要的参数就是带宽和输入阻抗，它们既要与示波器的带宽和输入阻抗匹配，又要将对被测电路的影响减到最小。

因此选择探头时要综合考虑。

5.1带宽和上升时间

探头的带宽或上升时间要等于或优于示波器的带宽。

如果观察纯正弦信号，探头带宽等于被测信号频率的最高值即可；如观察非正弦信号，探头带宽应能容纳被测信号的基波和最重要谐波分量。

为精确地测量脉冲的上升时间和下降时间，系统的上升时间（示波器和探头之和）应该比要测量的最快的上升时间快3-5倍。

5.2阻抗匹配

探头的输入阻抗要与所用示波器的输入阻抗匹配，另外对被测电路的负载作用最少。

对于低输入阻抗的示波器，应选择有源探头或50Ω输入阻抗的探头；对于高输入阻抗的示波器，应选择×10的探头。

例如示波器的输入阻抗是1MΩ/10pF,探头输入阻抗最好是10MΩ/1pF，这样的探头既有10倍的信号衰减，对被测信号的负载很轻，又能与示波器输入阻抗匹配。

5.3负载作用

减轻探头对被测电路的负载作用。

除了选择输入阻抗高的探头外，还有记住探头输入阻抗随频率成反比例下降。

5.4时间延迟的影响

每种探头对被测信号的延迟时间存在差异，在进行差分测量以及时间（或相位）一致性测量时，最好使用2个型号相同和电缆长度相等的探头。

5.5良好的接地

探头的额定频率特性是在同轴系统测得的结果。

在实际电路应用时，往往探头处于非同轴匹配的系统，因此探头的接地引线要尽量减短，把串联电感减到最小。

如发现高阻探头接地不良，就要考虑使用低阻同轴探头或者与探头匹配的适配器、连接器和夹具。

总结

探头对示波器测量至关重要，所以要求探头对探测的电路影响必须达到最小，并希望对测量值保持足够的信号保真度。

如果探头以任何方式改变信号或改变电路运行方式，示波器会看到实际信号的失真结果，进而可能导致错误的测量结果，或者误导性的测量结果。

通过以上介绍可知，探头的选购和正确使用有许多值得注意的地方，只有与示波器和被测电路都匹配良好的探头才是您该选择和使用的探头。

1示波器使用 

      本节介绍示波器的使用方法。

示波器种类、型号很多，功能也不同。

数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器。

这些示波器用法小异。

本节不针对某一型号的示波器，只是从概念上介绍示波器在数字电路实验中的常用功能。

      1.1荧光屏

      荧光屏是示波管的显示部分。

屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出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（V／DIV，TIME／DIV）能得出电压值与时间值。

      1．2示波管和电源系统

      1．电源（Power）

      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。

      2．辉度（Intensity）

      旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。

观察低频信号时可小些，高频信号时大些。

      一般不应太亮，以保护荧光屏。

      3．聚焦（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。

      4．标尺亮度（Illuminance）

      此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度。

正常室光线下，照明灯暗一些好。

室光线不足的环境中，可适当调亮照明灯。

      1．3垂直偏转因数和水平偏转因数

      1．垂直偏转因数选择（VOLTS／DIV）和微调

      在单位输入信号作用下，光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度，这一定义对X轴和Y轴都适用。

灵敏度的倒数称为偏转因数。

垂直灵敏度的单位是为cm/V，cm／mV或者DIV／mV，DIV／V，垂直偏转因数的单位是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灵敏度。

      踪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方式从5mV／DIV到5V／DIV分为10档。

波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。

例如波段开关置于1V／DIV档时，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。

      每个波段开关上往往还有一个小旋钮，微调每档垂直偏转因数。

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。

垂直偏转因数微调后，会造成与波段开关的指示值不一致，这点应引起注意。

许多示波器具有垂直扩展功能，当微调旋钮被拉出时，垂直灵敏度扩大若干倍（偏转因数缩小若干倍）。

例如，如果波段开关指示的偏转因数是1V/DIV，采用×5扩展状态时，垂直偏转因数是0．2V／DIV。

      在做数字电路实验时，在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于判断被测信号的电压值。

      2．时基选择（TIME／DIV）和微调

      时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。

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档。

波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值。

例如在1μS／DIV档，光点在屏上移动一格代表时间值1μS。

      “微调”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，时基缩小到1／10。

例如在2μS/DIV档，扫描扩展状态下荧光屏上水平一格代表的时间值等于2μS×（1/10）=0.2μS

      TDS实验台上有10MHz、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。

例如COS5041型示波器标准信号源提供一个VP-P=2V,f=1kHz的方波信号。

      示波器前面板上的位移（Position）旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置。

旋转水平位移旋钮（