示波器的测量方法

⑤读出被测直流电压偏离零电平线的距离h。 ⑥计算被测直流电压值。 例 示波器测直流电压时垂直灵敏度开关如图示，h=4cm、 V/cm，若k=10：1，求被测直流电压值。
V/div 0.5 1 2 5 10 V 250 100 50 mV 25 5 显示波形 （直流电压） 零电平线
3．扫描速度
示波器屏幕上光点的水平扫描速度的高低可用 扫描速度、时基因数、扫描频率等指标来描述。 扫描速度就是光点水平移动的速度，其单位是cm ／s或div／s(度／秒)。 扫描速度的倒数称为时基因数，它表示光点水平 移动单位长度(cm或div)所需的时间。 扫描频率表示水平扫描的锯齿波的频率。一般示 波器在X方向扫描频率可由t／cm或t／div分档开关进 行调节，此开关标注的是时基因数。 为了观察缓慢变化的信号，则要求示波器具有较 低的扫描速度，因此，示波器的扫描频率范围越宽越 好。
3． 低电容探头的电容器C1应定期校正． 具体方法：以良好的方波电压通过探头加到示 波器，若高频补偿良好，应显示图 a 波形．若补 偿不足或过补偿，则分别会出现图b和c波形，这 时可微调C1，直至调到出现良好的方波．在没有 方波发生器时，可利用示波器本身的幅值校准电 压。
正常补偿
过补偿
欠补偿
3.6 示波器的应用
3.4.1 多线显示
多线示波器显示多波形。（常用双线示波器） 多线示波管有多个电子枪产生多束电子射线、或一个电子 枪产生的电子束分割成多束电子射线，每线有各自的偏转系统。 多线示波器有多个Y通道，因而结构复杂，成本高，维修困难， 但能观测多个信号在同一瞬间变化情况。
3.4.2 多踪显示
利用时间分割原理，将多个信号分时送给Y偏转系统，由示 波管同一束电子对它们扫描。（即单线示波+电子开关）
合成增辉
3.5示波器的选择和使用
3.5.1 示波器选择的一般原则
1． 根据不同的测量对象选择示波器
1）当定性分析观察信号的波形，并且是频率不高的 正弦波，这时可选用普通示波器；
2）当分析观察对被测信号的幅度或时间，信号为脉 冲波或频率较高的正弦波，这时可选择宽带示波器；
3）当分析观察频率高于 100MHz 的周期脉冲信号， 可选用取样示波器； 4）当希望将波形存贮起来以便事后进行分析研究， 可选用具有记忆功能的记忆示波器。
（2） 扫描速度 它决定了被测波形在荧光屏上水平方向展开的 程度。 如果荧光屏X轴方向的有效宽度为10div(格)，则 为了清楚地观测一个脉冲信号的完整波形，这个 波形在荧光屏上至少应占有3div以上的宽度。 例如，被观测的脉冲信号宽度为120ns,则扫描 速度应≥ 40ns1/ div 。同样， 为了清楚地观测脉冲信号的边沿，被观测的边 沿在荧光屏上也应占有3div以上的宽度，若被测脉 冲的边沿时间为60ns，则扫描速度也应≥ 。 因此必须根据被测信号的特点，选用指标符合 测量要求的示波器。
3.4.2 多踪显示（续）
1.交替方式（ALT）
时间分割以扫描周期为单位。 电子开关受X通道扫描门信号的控制，一次扫描接 通Y1，显示Y1信号，另一次扫描接通Y2，显示Y2信号， 如此重复。 交替方式适于观测高频信号。（低频时会闪烁）
uy1
uy2
ux
3.4.2 多踪显示（续）
2.断续方式（CHOP）
1 20 ns / div

3.5.2 示波器的正确使用
首先要认真阅读示波器的技术说明书，掌握其使用 方法，熟悉各旋钮、按键的功能。 使用示波器之前，要仔细检查旋钮、开关、电源线 有无损坏，发现问题即时修理或换新。 使用示波器时，“辉度”旋钮不宜开得过亮，不能 使光点长期停留在荧光屏一处，因为高速的电子束轰 击荧光屏时，只有少部分能量转化为光能，大部分则 变成热能。所以不应当使亮点长时间停留在一点上， 以免烧坏荧光粉而形成斑点。
2． 根据测量任务来正确选择示波器 反映一个示波器的适用范围的两个重要工作 特性是通道的频带宽度和扫描速度。 （1）频带宽度
它决定示波器可以观察周期性连续信号的最高 频率或脉冲信号的最小宽度。
示波器频带宽度fB与被测信号最高频率fm成线性 关系。 示波器随着被测信号的频率，显示的幅度将会 衰减。
若暂不使用，可以将“辉度”调暗一些。
在送入被测信号电压时，输入电压幅度不能超过示 波器允许的最大输入电压。应注意，一般示波器给定 的允许最大输入电压值是峰峰值，而不是有效值。
使用示波器探头时应注意下面几点： 1 ． 必须根据测试的具体要求来选用探头类型， 否则将得到相反的效果。
比如误用电阻分压器探头去测量高频或脉冲电 路，那么由于这种探头的高频响应很差，将使脉 冲波形产生严重失真。 2 ． 一般情况，探头和示波器都应配套使用，不 能互换，否则将会导致分压比误差增加或高频补 偿不当。特别是低电容探头。 如果示波器 Y 通道的输入级放大管更换而引起 输入阻抗改变，或探头互换，这都有可能造成高 频补偿不当而产生波形失真。
时间分割以固定振荡频率信号（方波）周期为单
位。
电子开关受固定振荡频率的方波信号控制，在每 次扫描内高速切换二信号送入Y 偏转板，屏上显示的是 由若干光点构成的“断续”波形。 断续方式适于观测较低频率测信号。
uy1
注意：两种方 式都用其中的 一个信号来触 发扫描。
uy2
ux
3.4.3 双时基扫描显示
此外，还应选择示波器Y轴灵敏度 、扫描速度。
3.6.2 示波器的正确使用
1.合理使用探头 通常探头与示波器配套使用，不能互换，否则会导致分压 比误差增加或高频补偿不当产生波形误差。 ①有源探头：Ri高、Ci小，没有衰减作用，适于高频小信号。 ②低电容探头： Ri高、Ci小，有频率补偿作用（需定期校正电容 器），通常具有10倍的衰减，适于频率较高的大信号。 ③电阻分压探头，输入阻抗非常高，衰减在100倍以上，适于直流 或较低频率的大信号。 2.通用示波器的主要技术性能 （1）Y轴通道：包括偏转灵敏度、频带宽度、输入阻抗、最大输入 电压、工作方式及Y通道延迟时间等。
1.直流电压测量
（1）测量原理
3.6.3 示波器测量电压
被测电压在屏上呈现的直线偏离时间基线（零电平 线）的高度与被测电压大小成正比的关系，则被测直流 电压为 U h S k
DC y
h为被测直流信号线的偏离零电平线的高度；Sy为示波器的垂 直灵敏度，k为探头衰减系数。 （2）测量方法 ①垂直偏转灵敏度微调旋钮置校准位置（CAL）。（或经校准的） ②将待测信号送至示波器的垂直输入端。 ③确定零电平线。 ④将Y输入耦合开关拨向“DC”档，确定直流电压的极性。

3.3.5 通用示波器的主要技术性能
选择和使用示波器时，必须了解六项最重要的性能 指标 1．频率响应 示波器的频率响应就是其Y轴系统工作频率范围， 或指Y放大器带宽，通常以-3dB处，即相对放大量下 降到0.707时的频率范围表示。宽带示波器的频率响 应低端常常从零开始，频带越宽，高频特性越好。 例如，SR-8型二踪示波器带宽为1 5MHz，SBM10A示波器的带宽为30MHz，SBM-10A示波器能够测 量的信号频率就比SR-8型二踪示波器要高。目前最 宽的示波器频率范围已达到1000MHz。
4．输入阻抗
输入阻抗是指示波器输入端对地的电阻Ri和分布 电容Ci的并联阻抗。
输入阻抗越大，示波器对被测电路的影响就越 小，所以要求输入电阻Ri大而输入电容Ci 小。 输入电容Ci在频率越高时，对被测电路的影响越 大。
5．瞬态响应 瞬态响应是指输入理想的矩形波信号后，示波器 显示波形的脉冲参数，如图3-8包括上升时间t r、 上冲δ、平顶跌落Δ、下降时间t ƒ、反冲ε等。是 示波器的频率特性的瞬态表示法。其中以t r和δ 最重要。上冲通常以相对值表示，在上冲一定的 前提下，t r越小示波器高频特性越好，例如＜ 5%， SR-8示波器t r＜24ns，SR-20G t r＜12ns。 显然，SR-20G型的高频特性比SR-8型的好。
3.4.2 多踪显示（续）
双踪示波器：
Y1输入 Y1输入 电路 Y1前置 放大器 Y1 门电路 电子 开关 Y2输入 电路 Y2前置 放大器 Y2 门电路 延迟 线
Y后置 放大器
控制信号 Y2输入
至Y 偏转板
类似普通示波器，只是多了一个电子开关和一个不完整的 Y通道。 注意：“Y1”通道（CH1）、“Y2”通道（CH2）和叠加 （CH1±CH2）都只显示一个波形。 根据电子开关转换速率的不同，有两种时间分割方 式：“交替”和“断续”方式。
3.6.2 示波器的正确使用（续）
（2）X轴通道：包括时基因数、工作方式、触发方式、 耦合方式及外触发最大输入电压等。 （3）主机：包括显示尺寸、后加速阳极电压、校准信 号等。 通用示波器的面板示意图
3.6.2 示波器的正确使用（续）
3.几点操作注意事项
（1）用光点聚焦，不用扫描线聚焦。光点细小，显示 图形分辨力高，测量准确。辉度调暗些，使亮点尽量小， 利于提高分辨力，对荧光屏也有保护作用。 （2）充分利用“灵敏度”、“扫描速度”、衰减探头、 “倍乘”、“扩展”等旋纽，使波形大小适中。 （3）“灵敏度”、“扫描速度”应校准，以便定量测 量。 （4）注意扫描稳定度、触发电平、触发极性等旋纽的 配合调节。扫描稳定度调节扫描电路的触发灵敏度，通 常应调节在约低于连续扫描临界状态，可获得最大触发 灵敏度，利于扫描同步；调触发电平选择合适的起扫时 刻；而触发极性对应于被测信号的前后沿问题。在测脉
2．偏转灵敏度
示波器输入电压与亮点Y方向偏移量的比值称 为偏转灵敏度，也称为偏转因数。单位mV/div， 度（div）指荧光屏刻度1大格，1 div=1 cm。
偏转因数数值可表示灵敏度，数值越小灵敏 度越高，每一种示波器有一个最高灵敏度。 一般示波器最高灵敏度对应于5mV/div或 10mV/div。当Y系统接入不同衰减器时偏转因数 值改变。
双时基示波器有两个独立的触发和扫描电路，特 别适用于在观察一个脉冲序列的同时，仔细观察其中 一个或部分脉冲的细节。
Y输入 前置放大 延长线 A增辉 A触发 + RP B触发 Y线光迹 分离电路 电压比较 B增辉 A扫描 选择门 X放大 Y后置放大 1 2 3 4
B扫描
电子开关
3.4.3 双时基扫描显示（续扫描线开始出现到波形上升或下降到基本 幅度的10%所经过的时间称为延迟时间。 延迟时间的存在有利于观察脉冲沿，这是示 波器Y轴系统中接入延迟线的结果。延迟时 间固定或可调随机型而异。
3.4. 多波形显示
就是在示波器同一屏上显示多个信号波形。意义：显示多 个既相关又互相独立信号的时间、相位、幅度关系，如观测传输 网络的相位移、失真等；实现两信号的“和”、“差”显示。
1 2 输入信号 A触发 A扫描 延迟触发电平 B触发 B扫描 3 4
有三种方式：
A增辉 B增辉
①A延迟B：设电子开关，把两套扫 描电路的输出交替地接入X放大器。 此方式能同时观测脉冲列的全貌 及其中某一部分的细节。 ②B加亮A：把A、B扫描门产生的增 辉脉冲叠加起来，形成合成增辉 信号，用它来给A通道增辉，则A 通道所显示的脉冲列中，对应B扫 描期间的那个脉冲3被加亮。 ③自动双扫描：包括上两种方式。
要想得到在幅度上基本不衰减的显示，选择示 波器的频带宽度要等于被测信号中最高频率的三 倍以上。 示波器的频带宽度 fB 与上升时间 tro 的关系为 fB· tro≈350 。 一般选择示波器的上升时间为被测信号上升时 间trx的三分之一，即fB· tro≈1000。
若 被 测 信 号 的 上 升 时 间 trx=20ns ， 则 应 选 择 fB=50MHz的示波器。
3.6.1 示波器的选用
根据被测信号的特点来选择示波器。
（1）根据要显示的信号数量，选择单踪或双踪示波器。 （2）根据被测信号的频率特点，选择示波器频带、余辉 时间，以及是否选用取样示波器。 （3）根据被测信号的重现方式，选择是否用记忆存储示 波器。 （4）根据被测信号是否含有交直流成分选择。 （5）根据被测信号的测试重点选择。