电子技能实训授课教案电子测量仪器的使用

电子技能实训授课教案（课日教案）
图3-7 CA8020双踪示波器的面板
2.CA8020双踪示波器的使用说明（单通道）
（1）示波器使用前的设置和调整
使用前，先检查电源电压与仪器工作电压是否相符，保证示波器外壳安全接地，并将各控制开关做如表3-12设置：
表3-12CA8020示波器各控制开关初始设置
控制键名称作用位置控制键名称作用位置
辉度旋钮（1）居中水平扫描速度开关T/div
（26）
0.5ms
聚焦旋钮（3）居中触发源选择开关(22) 内
X、Y位移（8）（9）居中内触发源(21) Y1 垂直方式（10）Y1 触发极性选择开关(23) +
Y衰减开关V/div
（11）
10mV 触发方式(27) 峰-峰值自动Y微调（13）校正位置输入耦合（15）AC
（2）示波器开机及调整
a.打开电源开关，指示灯亮约20S后，屏幕出现光迹。

如果60秒后还没有出现光迹，反回头检查开关和控制旋钮的设置。

b.分别调节亮度、聚焦，使光迹亮度适中清晰。

c.调节通道1位移旋钮旋（8），用螺丝刀调节光迹旋转电位器（4）使光迹与水平刻度平行。

(3)探头连接与仪器自校
将耦合方式开关（15）设置在AC状态，用本仪器附件中的探头接到CH1连接插座，探头的头勾在校准信号输出插座上，垂直方式开关置于通过教师演示、小组练习方式完成使用设置和调整。

“CH1”，调节CH1移位和X移位及其他控制装置，使波形显示如图3-8
所示。

图3-8 自校信号方波波形
调整探极上的微调电容，使波形如图3-8(a)中正确平顶所示。

同理，将附件中的另一个探头接到CH2输入连接器上，探头的头勾在校准信号输出插座上，垂直方式开关置于“CH2”。

调节CH2移位使显示波形居中，调整探头上的微调电容，使波形如图3-8(a)中正确平顶所示。

观察显示波形的幅度为5格，周期为2格。

以上是示波器最基本的操作，通道2的操作与通道1的操作相同。

如果想进行双通道同时显示，则需要改变垂直方式开关（10）到交替状态，于是通道2的光迹也会出现在屏幕上。

这是通道1显示一个方波（来自校正信号输出的波形），而通道2则仅显示一条直线，因为没有信号接到该通道。

现在将校正信号接到Y2的输入端，调整衰减开关（11）（12）以及垂直位移（8）（9）使两通道的波形如图所示。

Y1、Y2的信号交替显示到屏幕上，此设定用于观察频率快（扫描时间短）的两路信号。

改变垂直方式到断续状态，Y1与Y2的信号以400kHz的速度交替显示在屏幕上，此设定用于观察频率慢（扫描时间长）的两路信号。

在进行双通道操作时，必须通过“内触发源”选择开关来选择通道1或通道2的信号作为触发信号。

这时如果Y1与Y2的信号同步（两通道输入信号频率是偶数倍），则两个波形都会稳定显示出来。

不然，则仅有选择了相应触发信号源的通道可以稳定地显示信号；如果Y1/Y2开关按下，则两个波形都会同时稳定显示出来。

(4)示波器的基本测量方法
a.峰-峰值电压测量
图3-9 峰-峰值电压的测量
使用示波器测量电压的优点是在确定其大小的同时可观察波形是否失真，还可以同时显示其频率和相位，但示波器只能测出电压的峰值、峰－峰值、任意时刻的电压瞬时值或任意两个点的电位差值，如果要求有效值或平均值，则需经过换算。

测量时先将耦合开关置于“⊥”，调节扫描线值屏幕中心，以此作为零点平线，以后不再调动。

将耦合开关置于“AC”，接入被测电压，选择合适的Y轴偏转因数（V/div），使显示波形的垂直偏转尽可能大（不能超过屏幕有效面积），还应调节有关旋钮，使屏幕上显示一个或几个周期的稳定波形，如图3-9所示。

读出显示波形中所需测量点到零点平的距离H，则可求出被测点的电压：
u＝H（div）×Dy（V/div）×K
式中各符号含义同前述。

如果被测电压是正弦波，则其峰－峰值是：Up－p＝H（div）×Dy（V/div）×K
式中H为波形总高度。

被测电压的峰值及有效值分别为：
Up＝Up-p/2
Ums＝0.707Up
b.周期测量
测量前应对示波器各档扫速进行校准，并将扫描“微调”置于“校准”位置。

当接入被测信号后，调节示波器有关旋钮，使波形的高度和宽度比较合适，并移动波形至屏幕中心和选择表示一个周期的被测点A、B，将这两点移到刻度线上，以便读取具体长度值，如图3-10所示。

本部分为该章节的教学重点，教师通过讲解，帮助学生记忆公式，并熟悉操作步骤，正确使用仪器。

图 3-10 周期的测量
读出A、B两点之间的水平格数x，扫描速度及X轴扩展倍率K，则可以推算出被测信号周期。

T＝x（cm）×（t/cm）/K
从图中知道信号一个周期的x＝8cm，＝10ms/cm，扫描扩展置于常态，信号周期：
T＝x（cm）×（t/cm）/K
＝8×10ms
＝80ms
注：置于常态时K=1。

c.频率测量
根据信号频率和周期互为倒数的关系，用前面所述的方法，先测得信号周期，再换算成频率。

如屏幕上测得一个完整周期波形，显示的x＝8cm，扫描因数置于10µs/cm，扫描不扩展，则信号频率：
f＝1/T＝（1/x）·
＝（1/8）×10×10－6
＝12500 Hz
＝12.5KHz
d.测量同一个信号内的时间间隔
同一个被测信号中任意两点间的时间间隔的测量方法与周期测量方法相同。

下面以测量矩形脉冲的上升沿时间与脉冲宽度为例进行讨论。

由于示波器Y轴系统中有延迟线电路，以使用内触发为宜。

接入信号后，正确操作示波器有关旋钮，使脉冲相应部分在水平方向充分展开，并在垂直方向有足够幅度，如图3-11所示。

图3-11 上升时间的测量
如图3-11所示，脉冲幅度占5div，并且10％和90％电平处于网格上，所以很容易读出上升沿时间。

图3-12 脉冲宽度的测量
图3-12中脉冲幅度占6div，50％电平也正好在网格横线上，很容易确定脉冲宽度。

测量时必须将X轴增益微调（或扫描因数微调）旋钮旋至“校准”位置。

还需注意，示波器的Y轴调到本身存在固有的上升时间，这对测量结果有影响，尤其是当被测脉冲的上升时间接近仪器本身固有上升时间时，误差更大，此时应按下式进行：
式中—被测脉冲实际上升时间；
—屏幕上显示的上升时间；
—示波器本身固有上升时间。

e.测量两个信号（主要指脉冲信号）的时间差
用双踪示波器测量两个脉冲信号之间的时间间隔很方便。

将两个被测信号分别接到Y轴两个通道的输入端，采用“断续”或“交替”显示。

要采用内触发，并且触发源选择时间领先的信号所接入的通道，并且在“交
替显”示时，不得采用CH1、CH2交替触发。

荧光屏显示如图3-13所示：
图3-13 两个信号的时间差
图3-13中的两个波形，根据波形的时刻t1与波形的时刻t2在屏幕上的位置及所选用的扫描因数确定时间间隔；
td＝t2－t1＝x·D
当脉冲宽度很窄时，不宜采用“断续”显示。

f.测量正弦波的相位差
相位差指两个频率相同的正弦信号之间相位差，即初相位差。

对于任意同频率不同相位的正弦信号，如图3-14所示。

图3-14两同频率正弦信号相位差
使用双踪示波器测量相位差时，可将信号分别接入Y系统的两个通道输入端，并选择触发信号，采用“交替”或“断续”显示。

适当调整“Y位移”，使两个信号重叠起来，这时可从图中读出AB和AC的长度，按式计算相位差。

△φ＝（AC/AB）×360
在测量时，X轴扫描因数“微调旋钮不一定置于“校准”位置，但其位置一经确定，在整个过程中不得更动。

(5)示波器的使用注意事项
a.掌握所使用的示波器面板上各旋钮的作用后再操作。