謝利英

摘要：本文以示波器測試周期性波形時(shí)，經(jīng)常遇到波形失真為例，分析了產(chǎn)生波形失真原因，介紹了示波器探頭補(bǔ)償電容的調(diào)整方法，闡述了MOS-6XXC系列雙蹤示波器的使用技巧。

關(guān)鍵詞：示波器；探頭；補(bǔ)償電容；校準(zhǔn)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）05-0249-02

1 引言

示波器是現(xiàn)代電子測量儀器中使用最為廣泛的電子設(shè)備，是觀察波形的窗口，享有波形多用表的美譽(yù)。它集各種現(xiàn)代電子技術(shù)于一身，具有知識(shí)綜合，直觀方便等特點(diǎn)。示波器操作看似容易，然而時(shí)常有被測信號(hào)波形失真的情況發(fā)生。其主要原因是探頭選配不當(dāng)和操作者在操作過程中忽視有些操作步驟而導(dǎo)致的，一旦被測信號(hào)波形失真，就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的測量結(jié)果。本文介紹了一些容易實(shí)施，但往往又常被忽視的方法，可以確保操作者每次測量都能夠快速準(zhǔn)確地得到結(jié)果。

2 示波器探頭

示波器的關(guān)鍵部分是探頭，它對(duì)示波器測量至關(guān)重要，好的示波器配上質(zhì)量好的探頭能夠清楚地顯示出被測信號(hào)的波形，能夠獲得足夠的信號(hào)的保真度和準(zhǔn)確度。否則，被測信號(hào)波形就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重失真現(xiàn)象。

2.1 示波器探頭的定義

示波器探頭是在測試點(diǎn)或信號(hào)源與示波器之間建立的一條物理和電子連接，是把信號(hào)源連接到示波器輸入端上的某類設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)，它必須在信號(hào)源和示波器輸入端之間提供足夠方便優(yōu)質(zhì)的連接。

2.2 示波器探頭的選擇

一般情況下，為具體的測量任務(wù)選用合適的探頭總會(huì)得到最好的測量結(jié)果。通常，對(duì)于通用測量，10：1探頭就足夠了；對(duì)于低幅度信號(hào)測量，操作者可考慮使用1：1探頭；對(duì)于高頻測量，操作者應(yīng)著重考慮探頭電容。

2.3 示波器探頭的兼容性

有一種情況相當(dāng)普遍，人們使用A公司生產(chǎn)的示波器卻配B公司生產(chǎn)的探頭進(jìn)行測量。事實(shí)上，示波器和探頭并不總是可互換或可兼容的。最好的做法是使用同一家公司生產(chǎn)的示波器和探頭，從而排除任何潛在的沖突問題。

2.4 示波器探頭補(bǔ)償電容的調(diào)整

使用10：1衰減探頭時(shí)，通常需要對(duì)探頭給予補(bǔ)償調(diào)整。一個(gè)實(shí)際的10：1探頭具有幾個(gè)可調(diào)的電容和電阻，以便在很寬的頻率范圍內(nèi)獲得正確的頻率響應(yīng)，這些可調(diào)元件的大多數(shù)都是在制造探頭時(shí)由工廠調(diào)好的。只有一個(gè)微調(diào)電容留給用戶去調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)這個(gè)電容使探頭和與之相配用的示波器匹配。使用示波器前面板上的信號(hào)輸出可以進(jìn)行這項(xiàng)調(diào)節(jié)工作，調(diào)節(jié)方法為：將探頭與探頭校準(zhǔn)的方波信號(hào)輸出端子相連，若在屏幕上出現(xiàn)一個(gè)幅值和頻率都相符的方波波形，探頭的特征為最佳狀態(tài)，然后再對(duì)被測信號(hào)進(jìn)行測量，這樣測量出來的波形不失真，誤差小。因此操作者在使用衰減探頭之前一定不要忘記檢查探頭的補(bǔ)償情況。若出現(xiàn)探頭過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償（波形出現(xiàn)過沖、圓角、翹起）時(shí)，務(wù)必用螺絲刀調(diào)整探頭上的頻率補(bǔ)償微調(diào)電容器，直到出現(xiàn)最佳的方波波形為止。

此外，值得注意的是：由于一臺(tái)示波器的不同輸入通道的輸入電容可能有小的差異，所以操作者應(yīng)當(dāng)按照示波器上要使用的通道來進(jìn)行探頭補(bǔ)償調(diào)整工作。

3 校準(zhǔn)

在使用示波器進(jìn)行測量時(shí)最重要的步驟之一是校準(zhǔn)。校準(zhǔn)是一種簡單易行的方法，可以確保操作者每次測量都是從頭開始，不受上次測量的影響。在開始測量前應(yīng)該進(jìn)行手動(dòng)校準(zhǔn)，如基線調(diào)整、靈敏度調(diào)整等。除此之外，還通過調(diào)整示波器探頭補(bǔ)償電容來進(jìn)行探頭的校準(zhǔn)。

4 MOS-6XXC系列雙蹤示波器的使用經(jīng)驗(yàn)技巧

4.1 基本操作

4.1.1 單通道操作

接通電源前操作者務(wù)必檢查電源電壓是否與示波器所要求的電源一致，然后將有關(guān)開關(guān)和控制旋鈕按表1設(shè)置：

將開關(guān)和控制旋鈕按上表設(shè)置后，繼續(xù)以下操作。

（1）接通電源，電源指示燈亮，約20秒鐘后屏幕出現(xiàn)光跡，若60秒后，還無光跡出現(xiàn)，操作者應(yīng)重新檢查開關(guān)和控制旋鈕的設(shè)置。

（2）分別調(diào)節(jié)亮度，聚集，使光跡亮度適中、清晰。

（3）調(diào)節(jié)通道1位移旋鈕與軌跡旋轉(zhuǎn)電位器，使光跡與水平刻度平行。

（4）用10：1探頭將校正信號(hào)輸入至CH1輸入端。

（5）將AC-GND-DC開關(guān)設(shè)置在AC狀態(tài)，一個(gè)方波將會(huì)出現(xiàn)在屏幕上。

（6）調(diào)整聚集使圖形清晰。

（7）對(duì)于其他信號(hào)的觀察，可通過調(diào)整垂直衰退減開關(guān)，掃描時(shí)間到所需的位置，從而得到清晰的圖形。

（8）調(diào)整垂直和水平位移旋鈕，使得波形的幅度與周期容易讀出。

4.1.2 雙通道操作

改變垂直方式到DUAL狀態(tài)，于是通道2的光跡會(huì)出現(xiàn)在屏幕上。這時(shí)通道1顯示出一個(gè)方波（來自校正信號(hào)輸出的波形），而通道2則僅顯示出一條直線，因?yàn)闆]有信號(hào)接到該通道。將校正信號(hào)接到CH2的輸入端與CH1一致，將AC-GND-DC開關(guān)設(shè)置到AC狀態(tài)，調(diào)整垂直位置，使兩通道的波形如圖1所示。

4.2 應(yīng)用舉例

進(jìn)行使用前的檢查和使用前的校準(zhǔn)后，就可以對(duì)被測信號(hào)進(jìn)行測量。

4.2.1 交流電壓的測量

（1）若將垂直衰減（VOLTS/DIV）開關(guān)置于0.2V/DIV擋，垂直微調(diào)旋鈕順時(shí)針方向旋足（校準(zhǔn)位置），掃描時(shí)間（TIME/DIV）開關(guān)置于5ms的位置，垂直方式（VERT MODE）選擇開關(guān)置CH1通道，耦合開關(guān)置GND位置，將被測信號(hào)通過CH1通道探頭接入，電平旋鈕LEVEL置固定位置（順時(shí)針旋足）。

（2）調(diào)整屏幕基線至中央，將輸入耦合開關(guān)置于AC處，反時(shí)針調(diào)節(jié)電平旋鈕，使信號(hào)波形穩(wěn)定，讀出讀數(shù)。如圖2所示。

被測交流電壓：Vp-p=0.2V/DIV×6DIV×10=12V（使用10：1衰減探頭）

被測交流電壓的周期：T=5ms/DIV×4DIV=20ms=0.02s（微調(diào)開關(guān)順時(shí)針旋足）

被測交流電壓的頻率：f=1/T=1/0.02=50Hz

4.2.2 相位測量

用雙蹤顯示可同時(shí)觀測兩通道信號(hào)，并可測量兩個(gè)相同頻率信號(hào)的相位差。一般情況下，觀測低頻信號(hào)用斷續(xù)（CHOP）方式，觀測高頻信號(hào)用交替（ALT）方式。

將垂直衰減（VOLTS/DIV）開關(guān)、掃描時(shí)間（TIME/DIV）開關(guān)置于合適的擋級(jí)，輸入耦合開關(guān)置于AC處，電平旋鈕LEVEL置固定位置（順時(shí)針旋足），將被測信號(hào)分別通過CH1，CH2通道探頭接入，反時(shí)針調(diào)節(jié)電平旋鈕，使信號(hào)波形穩(wěn)定，調(diào)節(jié)位移，使兩個(gè)通道的信號(hào)便于觀測。如圖3所示，被測波形中一個(gè)周期坐標(biāo)刻度片上的8 DIV，此時(shí)每DIV相應(yīng)為45°，（一個(gè)周期為360°），則相位差θ為：θ=ADIV ×45°/ DIV=1.5×45=67.5°。

5 結(jié)語

由于示波器操作繁瑣，有些看似不起眼但又必需的操作的環(huán)節(jié)往往容易被忽視，只要操作者養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，在使用示波器之前進(jìn)行校準(zhǔn)，相信一定能測量出理想的波形，將測量誤差減小到最小程度。

參考文獻(xiàn)

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