如何稳定示波器的测试波形

如何稳定示波器的测试波形

如何稳定示波器的测试波形广东华立高级技工学校? 作者：陈伏华摘要：示波器是电子技术基础实验中和电子设备的检修中最常用的仪器之一，而在使用示波器之时，被测信号测试波形的不稳定常常会造成无法读取波形数据或测量不精确。经过在教学中和示波器的使用中不断地摸索和总结，要稳定示波器的测试波形，应注意易困惑使用者的几个问题，如触发及触发源的选择，电源触发的方法，触发电平自动锁定，输入耦合开关使用，常态触发（NOR ）和自动触发（AUTO ）转换，探头合理使用等。只要合理的使用和调节，选择正确的档位和测量方法就可以使得示波器的测试波形稳定，以达到精确测量。关键词：示波器? 被测信号? 触发脉冲? 波形稳定正文：一、触发及触发源的选择。在使用示波器时，一个最基本的问题就是如何使得被显示的波形稳定下来。这就涉及到触发操作，触发操作是示波器使用中较难掌握的操作技能。因为它涉及到示波器的触发原理。示波器中是通过扫描来显示被测信号的，每次扫描都显示被测信号的一部分。要使得被显示的波形是稳定不变的，就必须做到每次所显示的波形是完全一样的，即重叠的。对于周期信号来说，只要每次扫描所显示的波形起始相位是相同的，那么每次所显示的波形就是相同的，从而所显示的波形就是稳定的。为了做到这一点，示波器中除了将被测信号送到示波管去以外，还从中分出一路，用电压比较器来形成触发脉冲，用触发脉冲去控制水平方向的扫描，以保证水平方向的每次扫描起始点都正好对准被测信号的相同相位点。故而，当由于操作不当而无法形成触发脉冲时，所显示的波形就不可能被稳定下来。例如，图所示正弦波是从被测信号在送往示波管的途中所分出来的一部分，则所形成的触发脉冲及水平方向的扫描锯齿波均如图 1 所示：图触发脉冲是这样形成的：将被测信号取出一部分送到一个电压比较器，而电压比较器的另一端则是其电压被触发电平旋钮（Trigger LEVEL ）所调节的直流电压。当被测信号的瞬时电压高于触发电平时电压比较器就输出高电平，而被测信号的瞬时电压低于触发电平时电压比较器就输出低电平。故电压比较器输出矩形波形式的触发脉冲。扫描锯齿波是这样形成的：当触发脉冲的前沿到来时，锯齿波的正程开始，但是正程的长短则由扫描开关(TIME/DIV) 来决定，扫描的逆程时间是固定的。若逆程时期结束后尚未有触发脉冲的前沿到来，则扫描锯齿波维持低电平，一直要到某个触发脉冲的前沿到来则第二个扫描锯波的正程期才开始。当触发模式开关(Trigger MODE) 置于NORM 位置时，示波器就按以上的方式来进行扫描。显然，如果没有被测信号，或有被测信号但无法形成触发脉冲时，就没有扫描锯齿波，这时屏幕上就没有扫描线。当触发模式开关置于AUTO 位置时，示波器将自动形成扫描，故无论有无被测信号，扫描线总是会出现。但是，当有被测信号时，示波器就立刻转换到上面所说的工作方式上来。有没有触发脉冲的形成是示波器能否稳定波形的关键。那么，如果触发电平自动锁定开关(AUTO LEVEL) 没有按下，在下面几种情况下将不会形成触发脉冲，因而就不可能稳定所显示波形：第一，触发电平旋钮(Trigger LEVEL) 调节不当。当触发电平调节得高于被测信号的正峰值或低于被测信号的负峰值时，从上面的图中可以看到，此时就不可能形成触发脉冲。第二，触发源开关(Trigger SOURCE) 设置错误。例如被测信号从CH1 馈入，而触发源开关置于CH2 或EXT 等，此时被测信号就不可能送到用于形成触发脉冲的电压比较器上，从而就不可能形成触发脉冲。第三，Y 轴偏转因数开关(VOLTS/DIV) 设置不当。如果原来所显示的波形是稳定的，又将Y 轴偏转因数开关向左旋动了，此时，由于将被测信号的幅度衰减得更小了，就可能使得触发电平高于被测信号的正峰值或低于被测信号的负峰值，也就不能形成触发脉冲。第四，触发耦合开关(Trigger CPLG) 设置不当。该键被按下时，被测信号将被经过用于从被测的电视信号中取出同步信号的同步分离电路，如果被测信号不是电视信号，遇不可能通过该同步分离电路，、

故也不可能形成触发脉冲。二、触发电平自动锁定(AUTO LEVEL) 不是所有的示波器都有这个功能。这个键一旦按下，则示波器内用于形成触发脉冲的电压比较器的两个输入端上，一个端子是被测信号，另一个端子是被测信号的平均直流电平。（此时，由触发电平旋钮来调节的触发电平被断开，故触发电平旋钮失效）。对于一般的被测信号而言，只要有这个键被按下，则示波器就会将所显示的波形稳定，因为一般被测信号的直流分量总是在其正峰值和负峰值之间，总可以形成触发脉冲，故波形总是可以稳定的。当然，如果被测信号中叠加有较大的直流分量，而CH1 或CH2 耦合开关又置于DC 位置，触发脉冲就无法形成了。故此时应将耦合开关置于AC 位置，也就是将被测信号中的直流分量去掉。虽然在大多数情况下，只要将触发电平自动锁定键(AUTO LEVEL) 按下，就可以将被测信号稳定，但是在有些特殊情况下，却不能将该键按下。例如测量调幅波时，如果将该键按下，则只能稳定调幅波中的载波，而不能稳定调幅波中的包络，但在使用中，往往要求稳定调幅波中的包络。这时就不能将该键按下，从而通过调节触发电平旋钮（Trigger LEVEL ）来稳定包络。如图 2 所示：图 2 当触发电平在A 范围或在C 的范围时，可以稳定显示调幅波的包络线；当触发电平在 B 的范围时则可以稳定载波。三、电源触发当要显示稳压电源的输出纹波时，由于纹波的幅度一般是很小的（几十毫伏），这么小的被测信号是很难形成触发脉冲的，故很难将其稳定。不过，这时只要将触发源开关置于LINE 的挡位就可以了。因为稳压电源的纹波肯定是与电网同步的，而触发源置于LINE 后，则示波器内部就将来自电网的其电源变压器次级的电压送到电压比较器去形成触发脉冲，从而可以稳定地显示任何与电网同步的被测信号。四、输入耦合开关（AC/GND/DC ）如果该开关置于AC 挡，则由于被测信号的直流分量被隔断，显示的只是其交流分量。故当要从被显示的脉冲中读取其高低电平时，就不应该置于AC 日挡。因为被测脉冲被隔断直流分量后，其高低电平可能会发生变化，故应该置于DC 挡。不过，在读取脉冲中的高低电平时，必须确定零电平，这时，将该开关置于GND 挡，屏幕上所显示的扫描线就是零电平。五、常态触发（NOR ）和自动触发（AUTO ）在触发模式开关中有两挡：常态触发（NOR ）和自动触发（AUTO ），这两挡有什么区别呢？在自动触发状态下，即使没有触发脉冲的形成，示波器依然产生扫描，故不论在什么情况下，示波器的屏幕上总是会出现扫描线。一旦触发脉冲形成，示波器就自动地转换到常态触发的状态。而在常态触发状态下，如果没有触发脉冲，则示波器就停止扫描，此时示波器上是没有扫描线的。但时人们往往不习惯于这种情况。例如当没有信号馈入到示波器上时，或虽然有信号馈入到示波器上，但是由于某些操作键设置得不对从而没有触发脉冲形成时，示波器上就没有扫描线。故一般应将示波器置于自动触发状态。一般自动触发状态虽然在示波器内有触发脉冲形成时将自动地转换到常态触发的状态，可是如果被测信号的频率低于25HZ 时，自动触发状态下就不可能将波形稳定，此时只有将示波器置于常态触发状态才可以将波形稳定。故而，在一般情况下应将示波器置于自动触发状态，但是，当被测信号的频率低于25HZ 时，就应该将示波器置于常态触发状态。六、探头使用示波器的探头大多具有×1 衰减（直接耦合）和×10 衰减两挡。×10 衰减探头将探头与示波器之间的有效输入阻抗提高到10M Ω，旁路电容约为数皮法（即×10 挡位探头的输入电阻是10M Ω，输入电容为数皮法。而示波器的输入电阻是1M Ω，输入电容是几十皮法）。在高频时往往使用衰减探头（即探头置于×10 挡位），其输入电容是一个重要的原因。当使用×10 衰减探头时，偏转因数（VOLTS/DIV ）必须乘以10 。综上所述，示波器测量波形时，要得到一个稳定、精确的波形，应根据被测信号的频率、幅度及其他特点选择适当的适当的示波器，并按要求正确操作，将各个功能开关及旋钮置于相应位置才能正确显示波形及读出被测波形的参数。参考文献：《电子线路设计应用手册》福建科学技术出版社? 张友汉主编82909026