示波器的使用.docx

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示波器的使用

示波器的使用

一、操作方法

1）、电源检查

CA8020双踪示波器电源电压为220V±10%。

接通电源前，检查当地电源电压，如果不相符合，则严格禁止使用！

2）、面板一般功能检查

A．将有关控制件按下表置位

控制件名称

作用位置

控制件名称

作用位置

亮　　度

居中

触发方式

峰值自动

聚　　焦

居中

扫描速率

0.5mS/div

位　　移

居中

极　　性

正

垂直方式

CH1

触发源

INT

灵敏度选择

10mV/div

内触发源

CH1

微　　调

校正位置

输入耦合

AC

B．接通电源，电源指示灯亮，稍预热后，屏幕上出现扫描光迹，分别调节亮度、聚焦、辅助聚焦、迹线旋转、垂直、水平移位等控制件，使光迹清晰并与水平刻度平行。

C．用10∶1探极将校正信号输入至CH1输入插座。

D．调节示波器有关控制件，使荧光屏上显示稳定且易观察方波波形。

E．将探极换至CH2输入插座，垂直方式置于“CH2”，内触发源置于“CH2”，重复D操作。

3）、垂直系统的操作

A．垂直方式的选择

当只需观察一路信号时，将“垂直方式”开关置“CH1”或“CH2”，此时被选中的通道有效，被测信号可从通道端口输入。

当需要同时观察两路信号时，将“垂直方式”开关置“交替”，该方式使两个通道的信号被交替显示，交替显示的频率受扫描周期控制。

当扫速低于一定频率时，交替方式显示会出现闪烁，此时应将开关置于“断续”位置。

当需要观察两路信号代数和时，将“垂直方式”开关置于“代数和”位置，在选择这种方式时，两个通道的衰减设置必须一致，CH2移位处于常态时为CH1＋CH2，CH2移位拉出时为CH1－CH2。

B．输入耦合方式的选择

直流（DC）耦合：

适用于观察包含直流成份的被测信号，如信号的逻辑电平和静态信号的直流电平，当被测信号的频率很低时，也必须采用这种方式。

交流（AC）耦合：

信号中的直流分量被隔断，用于观察信号的交流份量，如观察较高直流电平上的小信号。

接地（GND）：

通道输入端接地（输入信号断开），用于确定输入为零时光迹所处位置。

C．灵敏度选择（V/div）的设定

按被测信号幅值的大小选择合适档级。

“灵敏度选择”开关外旋钮为粗调，中心旋钮为细调（微调），微调旋钮按顺时针方向旋足至校正位置时，可根据粗调旋钮的示值（V/div）和波形在垂直轴方向上的格数读出被测信号幅值。

4）、触发源的选择

A．触发源选择

当触发源开关置于“电源”触发，机内50Hz信号输入到触发电路。

当触发源开关置于“常态”触发，有两种选择，一种是“外触发”，由面板上外触发输入插座输入触发信号；另一种是“内触发”，由内触发源选择开关控制。

B．内触发源选择

“CH1”触发：

触发源取自通道1。

“CH2”触发：

触发源取自通道2。

“交替触发”：

触发源受垂直方式开关控制，当垂直方式开关置于“CH1”，触发源自动切换到通道1；当垂直方式开关置于“CH2”，触发源自动切换到通

道2；当垂直方式开关置于“交替”，触发源与通道1、通道2同步切换，在这种状态使用时，两个不相关的信号其频率不应相差很大，同时垂直输入耦合应置于“AC”，触发方式应置于“自动”或“常态”。

当垂直方式开关置于“断续”和“代数和”时，内触发源选择应置于“CH1”或”CH2”。

5）、水平系统的操作

A．扫描速度选择（t/div）的设定

按被测信号频率高低选择合适档级，“扫描速率”开关外旋钮为粗调，中心旋钮为细调（微调），微调旋钮按顺时针方向旋足至校正位置时，可根据粗调旋钮的示值（t/div）和波形在水平轴方向上的格数读出被测信号的时间参数。

当需要观察波形某一个细节时，可进行水平扩展×10，此时原波形在水平轴方向上被扩展10倍。

B．触发方式的选择

“常态”：

无信号输入时，屏幕上无光迹显示；有信号输入时，触发电平调节在合适位置上，电路被触发扫描。

当被测信号频率低于20Hz时，必须选择这种方式。

“自动”：

无信号输入时，屏幕上有光迹显示；一旦有信号输入时，电平调节在合适位置上，电路自动转换到触发扫描状态，显示稳定的波形，当被测信号频率高于20Hz时，最常用这一种方式。

“电视场”：

对电视信号中的场信号进行同步，如果是正极性，则可以由CH2输入，借助于CH2移位拉出，把正极性转变为负极性后测量。

“峰值自动”：

这种方式同自动方式，但无须调节电平即能同步，它一般适用于正弦波、对称方波或占空比相差不大的脉冲波。

对于频率较高的测试信号，有时也要借助于电平调节，它的触发同步灵敏度要比“常态”或“自动”稍低一些。

C．“极性”的选择

用于选择被测试信号的上升沿或下降沿去触发扫描。

D．“电平”的位置

用于调节被测信号在某一合适的电平上启动扫描，当产生触发扫描后，触发指示灯亮。

二、测量电参数：

1）  电压的测量

1.1）测量正弦波电压

示波器的电压测量实际上是对所显示波形的幅度进行测量，测量时应使被测波形稳定地显示在荧光屏中央，幅度一般不宜超过6div，以避免非线性失真造成的测量误差。

在示波器上调节出大小适中、稳定的正弦波形，选择其中一个完整的波形，先测算出正弦波电压峰—峰值Up-p，即

Up-p＝（垂直距离DIV）×（档位V/DIV）×（探头衰减率）

然后求出正弦波电压有效值U为

1.2）测量正弦波周期和频率

在示波器上调节出大小适中、稳定的正弦波形，选择其中一个完整的波形，先测算出正弦波的周期T，即

T＝（水平距离DIV）×（档位t/DIV）

然后求出正弦波的频率

。

调节函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值均为1V（交流毫伏表测量值）的正弦波信号。

改变示波器“扫速”开关及“Y轴灵敏度”开关等位置，测量信号源输出电压频率及峰峰值，记入表2。

表2

信号电压频率

示波器测量值

信号电压

毫伏表读数

（V）

示波器测量值

周期（ms）

频率（Hz）

峰峰值（V）

有效值（V）

100Hz

1KHz

10KHz

100KHz

1.3）直流电平的测量

A．设置面板控制件，使屏幕显示扫描基线。

B．设置被选用通道的输入耦合方式为“GND”。

C．调节垂直移位，将扫描基线调至合适位置，作为零电平基准线。

D．将“灵敏度微调”旋钮置校准位置，输入耦合方式置“DC”，被测电平由相应Y输入端输入，这时扫描基线将偏移，读出扫描基线在垂直方向偏移的格数（div），则被测电平

V＝垂直方向偏移格数（div）×垂直偏转因数（V/div）×偏转方向（＋或一）

式中，基线向上偏移取正号，基线向下偏移取负号。

2）、时间测量

时间测量是指对脉冲波形的宽度、周期、边沿时间及两个信号波形间的时间间隔（相位差）等参数的测量。

一般要求被测部分在荧光屏X轴方向应占（4～6）div。

2.1）时间间隔的测量

对于一个波形中两点间的时间间隔的测量，测量时先将“扫描微调”旋钮置校准位置，调整示波器有关控制件，使荧光屏上波形在X轴方向大小适中，读出波形中需测量两点间水平方向格数，则时间间隔：

时间间隔=两点之间水平方向格数（div）×扫描时间因数（t/div）

2.2）脉冲边沿时间的测量

上升（或下降）时间的测量方法和时间间隔的测量方法一样，只不过是测

量被测波形满幅度的10%和90%两点之间的水平方向距离，如附图1所示。

用示波器观察脉冲波形的上升边沿、下降边沿时，必须合理选择示波器的触发极性（用触发极性开关控制）。

显示波形的上升边沿用“＋”极性触发，显示波形下降边沿用“－”极性触发。

如波形的上升沿或下降沿较快则可将水平扩展×10，使波形在水平方向上扩展10倍，则上升（或下降）时间：

 2.3）相位差的测量

A．参考信号和一个待比较信号分别接入“CH1”和“CH2”输入插座。

B．根据信号频率，将垂直方式置于“交替”或“断续”

C．设置内触发源至参考信号那个通道。

D．将CH1和CH2输入耦合方式置“GND”，调节CH1、CH2移位旋钮，使两条扫描基线重合。

E．将CH1、CH2耦合方式开关置“AC”，调整有关控制件，使荧光屏显示大小适中、便于观察两路信号，如附图2所示。

读出两波形水平方向差距格数D及信号周期所占格数T，则相位差：

Δφ=D（div）×2π/DT

附图1上升时间的测量附图2相位差的测量

调节函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，

4．利用李萨如图形测量频率

设将未知频率fy的电压Uy和已知频率fx的电压Ux（均为正弦电压），分别送到示波器的Y轴和X轴，则由于两个电压的频率、振幅和相位的不同，在荧光屏上将显示各种不同波形，一般得不到稳定的图形，但当两电压的频率成简单整数比时，将出现稳定的封闭曲线，称为李萨如图形。

根据这个图形可以确定两电压的频率比，从而确定待测频率的大小。

图3列出各种不同的频率比在不同相位差时的李萨如图形，不难得出：

所以未知频率

但应指出水平、垂直直线不应通过图形的交叉点。

测量方法如下：

（1）将一台信号发生器的输出端接到示波器Y轴输入端上，并调节信号发生器输出电压的频率为50Hz，作为待测信号频率。

把另一信号发生器的输出端接到示波器X轴输入端上作为标准信号频率。

（2）分别调节与X轴相连的信号发生器输出正弦波的频率fx约为25Hz、50Hz、100Hz、150Hz、200Hz等。

观察各种李萨如图形，微调fx使其图形稳定时，记录fx的确切值，再分别读出水平线和垂直线与图形的交点数。

由此求出各频率比及被测频率fy，记录于下表中。

（3）观察时图形大小不适中，可调节“V／DIV”和与X轴相连的信号发生器输出电压。

标准信号频率fx（Hz）

25

50

100

150

200

李萨如图形（稳定时）

待测电压频率

fy的平均值（Hz）

三极管的特性测试

三极管实质上是两个PN结，为便于理解，将NPN管等效为图3—1中（a）图，PNP管等效为图3—1中（b）图。

图3—1三极管等效电路

1、三极管基极与类型的判断

从（a）、（b）两图中可以看到，集电极c与发射极e之间是两个背对背的PN结（反向串联），因此，在三极管完好的情况下，用万用表测量其间电阻时（选择×1K档位），不管红黑表笔怎么接，其间电阻都很大，而基极b与发射极e之间、基极b与集电极c之间都为一个PN结，在三极管完好的情况下，用万用表测量其间电阻时（选择×1K档位），必有一次大（反向电阻），一次小（正向电阻）。

根据这种情况，我们可以总结出测量方法。

在三极管三个极中，任选两极测量其间电阻，会有三种组合，在三极管完好的情况下，即是：

①两极间电阻很大，对调红黑表笔，电阻仍然很大。

②两极间电阻很大（很小），对调红黑表笔，电阻很小（很大）。

③两极间电阻很大（很小），对调红黑表笔，电阻很小（很大）。

根据上面的分析可知，在第一种组合中选用的两极必是c、e，另外一极必是基极b，然后把黑表笔放在基极上，如果万用表测量得电阻很大，则说明基极是PN结的N端，三极管为PNP型，如果测得电阻很小，则说明基极是PN结的P端，三极管为NPN型。

如果结果不是上面三种组合，则说明三极管已损坏。

2、集电极的判断

对于NPN型管，当基极判断出来之后，只剩下两只管脚了，在其中任选一只，假定为集电极。

在假定的c与b之间串联一100K的电阻（为方便起见，也可以用人体电阻代替，即用两手指分别捏住基极与假定的集电极），万用表置于×1K档，将黑表笔放在假定的c上，红表笔放在假定的e上，如果万用表的指针偏转较大（即电阻较小），则说明假设正确，黑表笔所接的就是集电极，否则，假定错误。

对于PNP型三极管，测量时则将万用表的红表笔放在假定的c上，黑表笔放在假定的e上，其他方法与结果判断都于NPN型管一样。

两种管子测量方法如图3—2、3—3。

NPN型PNP型

图3—2三极管集电极的判断

图3—3PNP型三极管集电极简易判断

集电极判断出来之后，剩下的就是发射极了。

3、电流与热稳定的测量

三极管的极间反向电流有ICBO和ICEO。

它们都是衡量三极管质量性能的重要指标。

ICBO为发射极开路，c、b间加上一反向电压时，流过集电极的反向电流。

其值很小，小功率锗管为μA级，硅管为nA级，不便测量。

ICEO（穿透电流）为基极开路，c、e间加上一反向电压时，流过集电极的电流。

它为ICBO的1+β倍。

相对较大，容易测量。

因此，常用来衡量三极管的性能。

ICEO随温度升高而增大，因此，它的大小反映了三极管的热稳定性，其值越小，三极管越稳定。

ICEO与热稳定性也可以用万用表来定性测量。

测量时，将万用表置于×1K档，对于NPN型三极管，基极悬空，将黑表笔与集电极相连，红表笔与发射极相连，测得c、e间电阻越大，ICEO就越小，管子的性能就越好。

在测量ICEO同时，用手捏住三极管的管帽，受人体温度的影响，ICEO很发生变化，如果万用表指针变化不大，则该管的稳定性好，若指针迅速右偏，则该管的热稳定性较差。

对于PNP型管，测量时只需将万用表的表笔放置与NPN型三极管的表笔放置相反即可。

如果所使用的万用表上设有测量晶体三极管的插孔，只要把万用表置于hFE档并进行校正后，就能很方便的测出三极管的电流放大倍数β，并能判断出管子的管脚与类型。

可控硅的测量

1.可控硅的特性。

可控硅分单向可控硅、双向可控硅。

单向可控硅有阳极A、阴极K、控制极G三个引出脚。

双向可控硅有第一阳极A1（T1），第二阳极A2（T2）、控制极G三个引出脚。

只有当单向可控硅阳极A与阴极K之间加有正向电压，同时控制极G与阴极间加上所需的正向触发电压时，方可被触发导通。

此时A、K间呈低阻导通状态，阳极A与阴极K间压降约1V。

单向可控硅导通后，控制器G即使失去触发电压，只要阳极A和阴极K之间仍保持正向电压，单向可控硅继续处于低阻导通状态。

只有把阳极A电压拆除或阳极A、阴极K间电压极性发生改变（交流过零）时，单向可控硅才由低阻导通状态转换为高阻截止状态。

单向可控硅一旦截止，即使阳极A和阴极K间又重新加上正向电压，仍需在控制极G和阴极K间有重新加上正向触发电压方可导通。

单向可控硅的导通与截止状态相当于开关的闭合与断开状态，用它可制成无触点开关。

双向可控硅第一阳极A1与第二阳极A2间，无论所加电压极性是正向还是反向，只要控制极G和第一阳极A1间加有正负极性不同的触发电压，就可触发导通呈低阻状态。

此时A1、A2间压降也约为1V。

双向可控硅一旦导通，即使失去触发电压，也能继续保持导通状态。

只有当第一阳极A1、第二阳极A2电流减小，小于维持电流或A1、A2间当电压极性改变且没有触发电压时，双向可控硅才截断，此时只有重新加触发电压方可导通。

2.单向可控硅的检测。

万用表选电阻R*1Ω挡，用红、黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻直至找出读数为数十欧姆的一对引脚，此时黑表笔的引脚为控制极G，红表笔的引脚为阴极K，另一空脚为阳极A。

此时将黑表笔接已判断了的阳极A，红表笔仍接阴极K。

此时万用表指针应不动。

用短线瞬间短接阳极A和控制极G，此时万用表电阻挡指针应向右偏转，阻值读数为10欧姆左右。

如阳极A接黑表笔，阴极K接红表笔时，万用表指针发生偏转，说明该单向可控硅已击穿损坏。

3.双向可控硅的检测。

用万用表电阻R*1Ω挡，用红、黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻，结果其中两组读数为无穷大。

若一组为数十欧姆时，该组红、黑表所接的两引脚为第一阳极A1和控制极G，另一空脚即为第二阳极A2。

确定A1、G极后，再仔细测量A1、G极间正、反向电阻，读数相对较小的那次测量的黑表笔所接的引脚为第一阳极A1，红表笔所接引脚为控制极G。

将黑表笔接已确定的第二阳极A2，红表笔接第一阳极A1，此时万用表指针不应发生偏转，阻值为无穷大。

再用短接线将A2、G极瞬间短接，给G极加上正向触发电压，A2、A1间阻值约10欧姆左右。

随后断开A2、G间短接线，万用表读数应保持10欧姆左右。

互换红、黑表笔接线，红表笔接第二阳极A2，黑表笔接第一阳极A1。

同样万用表指针应不发生偏转，阻值为无穷大。

用短接线将A2、G极间再次瞬间短接，给G极加上负的触发电压，A1、A2间的阻值也是10欧姆左右。

随后断开A2、G极间短接线，万用表读数应不变，保持在10欧姆左右。

符合以上规律，说明被测双向可控硅未损坏且三个引脚极性判断正确。

检测较大功率可控硅时，需要在万用表黑笔中串接一节1.5V干电池，以提高触发电压。

晶闸管（可控硅）的管脚判别晶闸管管脚的判别可用下述方法：

先用万用表R*1K挡测量三脚之间的阻值，阻值小的两脚分别为控制极和阴极，所剩的一脚为阳极。

再将万用表置于R*10K挡，用手指捏住阳极和另一脚，且不让两脚接触，黑表笔接阳极，红表笔接剩下的一脚，如表针向右摆动，说明红表笔所接为阴极，不摆动则为控制极。

数字万用表二极管档测量单双向晶闸管的性能鉴别

（1）判别触发特性数字万用表二极管挡所能提供的测试电压仅有1mA左右，故只能用在考察小功率单向晶闸管的触发能力。

操作方法如下：

用红表棒固定接触A不变，黑表棒接触K，此时应显示溢出（关断状态）。

接着将红表棒在保持与A接通的前提下去碰触G，此时显示值一般在0．8V以下（转为导通状态）。

随即将红表棒脱离控制极，导通状态将继续维持。

如果反复多次测试都是如此，说明管子触发灵敏可靠。

这种方法只适用在维持电压较小的管子。

（2）判别电极用红表棒固定接触任一电极不变，黑表棒分别接触其余两个电极，如果接触一个极时一次显示0．2～0．8V，接触另一个电极时显示溢出，则红表棒所接的为G，显示溢出时黑表棒所接的为A，另一极为K。

若测得不是上述结果，需将红表棒改换电极重复以上步骤，直至得到正确结果。

双向晶闸管（TRIAC）旧称双向可控硅，是一种用途极为广泛的三端双向交流开关器件，其符号见图2所示。

G称作控制极，T1和T2称作主电极。

它的内部结构相当于两只反向并联的单向晶闸管，而控制极是公用的，主电极T1是测量控制极G和主电极T2上电压、电流的基本参考点。

双向晶闸管共有四种触发方式（见附表1），其中灵敏度最好的是I+和Ⅲ-触发方式，I-性能一般，最差的是Ⅲ+。

在实际应用时，规定采用I+、I-、Ⅲ-三种方式，且以I+和Ⅲ-两种方式用得最广，本文也采用这两种方式进行判别，并以最常见的小功率双向晶闸管为例。

（1）判别电极首先确定T2：

两支表棒随意接触管子的任意两个电极，并轮流改换接法，直至找到显示值为0．1～1V（该电压在此记为T1与G之间的压降Ugt1）时，空置的电极即为T2。

    其次确定T1与G2用红表棒接触T2，黑表棒接触其余两极中的任一个（暂且假定为T1），万用表应显示溢出。

接着将红表棒滑向另一电极（暂且假定为G），使得红表棒短接这两个电极，如果显示值比Ugt1略低，说明管子已被触发导通（I+触发方式），证明以上假定成立，即黑表棒接的即是T1。

如果在红表棒滑向另—极后显示值为Ugt1，则只需将黑表棒改接至另一未知极重复上述步骤，

定能得出正确结果。

（2）触发性能判别双向晶闸管需要考察两个方向的工作状况，下面分别介绍。

    红表棒接T2，黑表棒接T1，此时应显示溢出（关断状态）。

把红表棒滑向G，并且使T2与G这两极接通，此时管子将进入导通状态，应显示比Ugt1略低的数值。

接着，在红表棒不断开T2的前提下而脱离G，对于触发灵敏度高、维持电流小的管子来说，此时管子仍然维持导通状态，显示值比触发导通时的略大，但低于Ugt1。

    再用红表棒接触T1、黑表棒接解T2，此时应显示溢出。

在黑表棒短接T2、G两极时，管子将导通，显示值比Ugt1略低。

与上个方向相同，当黑表棒脱离G后，那些触发灵敏度高、维持电流小的管子将仍然保持导通状态。

    实测一只TO-220封装的双向晶闸管BCR3AM（3A／600V），首先判别电极：

红、黑表棒在管子任意两电极间测量，当测得为0．578V即Ugt1时，便确定未与表棒相接的一极为T2。

该管子本身带有一块小型散热片，通常它与T2极相连，此特征也可作为判别T2的依据。

作为验证，测得T2与散热片间为0V，故T2判别正确。

又将红表棒接T2，黑表棒任接其余两极之一，此时显示溢出。

在红表棒短接T2和悬空的电极时显示0．546V，该电压小于Ugt1=0．578V，故黑表棒所接为T1，另一极则为G。

    触发性能判别：

红表棒接T2、黑表棒接T1，显示溢出（管子关断）。

使红表棒短接T2与G，此时显示0．546V（管子导通），当红表棒脱离G极时显示0．558V，显然，该值大于导通电压，而又小于Ugt1，管子处于维持导通状态。

在检测相反方向的触发性能时，所得结果与上述极为接近，证明管子性能良好。