通用示波器操作中应注意的几个问题.doc

通用示波器操作中应注意的几个问题周云波（宝鸡文理学院物理系，陕西宝鸡 721007）摘 要：分析了通用示波器在操作中，应如何正确选择触发和触发源，合理选择扫描方式，触发电平自动锁定和X方式。关键词：触发脉冲；扫描方式；电平锁定；X方式中图分类号：TM935.3Some question in general purpose cathode ray oscilloscope operationZhou Yun-bo(Dept. phys. Baoji coll. Arts & sci., Baoji 721007, Shaanxi, China)Abstract: In general purpose cathode ray oscilloscope operation, it is analysed how to choose trigger and trigger source correctly, and how to choose sweep mode, trigging voltage level auto-lock and X-way reasonably.Key words: Trigger pulse; sweep mode; voltage level lock; x-way示波器面板上的操作旋钮一般分为三部分：Y轴操作、X轴操作和触发操作。而一般不为人所熟悉的操作是触发操作和X轴操作（包括x扫描方式和X显示方式），下面以西安红华仪器厂生产的COS5021双踪示波器的使用为例，介绍几个实际操作中应该注意的问题。 1触发脉冲的形成过程 在示波器的使用中，一个最基本的问题就是如何将被观测信号的波形稳定下来。形成正确的触发脉冲是示波器能否稳定波形的关健.这就涉及到触发操作。在双踪COS5021示波器中较难掌握的操作技能就是触发操作，触发操作涉及到示波器的工作原理1-4。在示波器中水平扫描是靠周期性的锯齿电压使得电子束从左到右作匀速运动。每扫描一次可显示被观测信号的一部分。为了使被测信号波形稳定不变，就必须使每次扫描所显示的波形是一样的并完全重合。对周期信号来说，只要每一次扫描所显示的起始相位相同，那么每次显示的波形就是相同的，从而被观测信号的波形就是稳定的。换句话，只要扫描电压的周期是被观测信号周期的整数倍，并且起始相位也相同就能使被观测信号的波形稳定。为了做到这一点，示波器中除了将被观测信号通过垂直系统送到示波管的垂直偏转板以外，还从中分出一部分信号，经电压比较器整形以形成触发脉冲，用触发脉冲去控制锯齿波电压发生器，以保证锯齿电压的每一次扫描的起点都正好对准被观测信号的相同的相位点上。相反的，如果操作不当无法形成触发脉冲或所形成的触发脉冲与被观测信号之间无确定的相位关系，被观测信号就不可能稳定。触发脉冲是这样形成的：将被观测信号从垂直放大系统中取出一部分，送到电压比较器（它是一级差分放大器）的一端，而另一端电平则是由触发电平旋钮（LEVEL）所调节的直流电平。当被观测信号的瞬时电压高于另一端触发电平时，电压比较器就会输出高电平，而被观测信号的瞬时电平低于触发电平时电压比较器就输出低电平。故电压比较器输出的是方波形式的触发脉冲。 收稿日期：作者简介：周云波（1965-），女，浙江宁波人，实验师，研究方向：电工、电子技术。当触发脉冲的前沿到来时，水平扫描系统产生的锯齿电压正程开始，但正程扫描时间的长短则由扫描时间开关（TIME/DIV）中的R、C参数来决定。扫描的逆程时间是固定的，这是由电路自动反翻时间决定的。若第一个逆程时期结束后，还没有下一个触发脉冲的前沿到来，则扫描锯齿波维持低电平（即不进行扫描），这也称扫描休止时间，一直等到下一个触发脉冲的前沿到来则第二个扫描锯齿波的正程期才开始。这种扫描方式就是所谓的“触发扫描”或“常态”（NORM）。在实际使用中，当使用者把扫描方式（SWEEP MODE）开关置于“常态”（NORM）位置时，这时为触发扫描，没有观测信号时扫描处在准备状态，屏幕上没有扫描亮线。当扫描方式开关置于“自动”（AUTO）位置时，扫描电路将自动产生锯齿电压，不论有无被测信号，示波器屏幕上总是有扫描亮线出现，如果有被测信号到来，扫描方式立刻由自动扫描转换到触发扫描。2触发操作触发脉冲的形成是示波器能否稳定波形的关键。正确的触发操作又是形成触发脉冲的关键，那么，如果触发电平自动锁定开关（AUTO LEVEL）没有置于锁定位置（即逆时针旋到底），在下面几种情况下将不会形成触发脉冲，因此被测信号波形不可能为稳定的波形。2.1触发电平（LEVEL）旋钮调节不佳触发电平旋钮调节不佳会导致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，就不可能形成触发脉冲。2.2 内触发源（INT TRIG）开关设置错误当触发源(SOURCE)开关置内触发（INT）时，例如被测信号是从CH1输入，CH2无信号输入，而内触发源(INT TRIG)开关置于CH2，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。或者虽有触发脉冲形成，但它与被测信号无固定的相位关系。2.3 垂直偏转因数（VOLTS/DIV）开关设置不当如果原来所显示的波形是稳定的，但是又将Y轴偏转因数变大（即开关向左旋动）了，此时被测信号的幅度衰减得太小了，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，这时就不能形成触发脉冲。2.4触发耦合（COUP LING）选择不当触发耦合就是触发信号与触发电路之间的耦合方.触发耦合有四种,交流(AC)耦合,高频抑制(HF REJ)耦合,直流（DC）耦合和TV耦合,如果耦合方式选择不合理,此时触发电路难以形成触发脉冲。例如被测信号中叠加有较大的直流成分，而CH1或CH2耦合开关又置于DC位置，这时触发电路无法形成触发脉冲，故此时应将输入耦合开关置于AC位置，也就是将被测信号中的直流分量去掉。 2.5触发电平自动锁定（AUTO LEVEL）开关没有在锁定位置不是所有的示波器都有这个功能，过去应用的SBT-5、SR-8示波器就没有电平自动锁定功能，而现在使用的COS5020、COS5021、COS5060等示波器都有电平自动锁定功能。当把电平自动锁定旋钮逆时针旋到底（即置锁定位置）时，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，另一个端子则是被测信号的平均直流电平(这时由触发电平旋钮来调节的触发电平被断开，故触发电平旋钮不起作用）。对于一般的被观测信号而言，只要触发电平自动锁定旋钮置锁定位置，则示波器内就会有触发脉冲形成，屏幕上波形就会稳定，因为一般被测信号的平均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，故被测信号波形总是可以稳定的。虽然在大多数情况下，只要将触发电平自动锁定（AUTO LEVEL）置在锁定位置，就可以将被测信号稳定，但在一些特殊情况下，却不能将该键置在锁定位置。例如在观测调幅波时，如果触发电平置在锁定位置，则只能稳定调幅波中的载波，而不能稳定调幅波中的包络，但在实际中，往往要求稳定调幅波的包络，这时就不能将触发电平置在锁定位置，而将其顺时针旋动，以调节触发电平来稳定调幅波波形。2.6 触发源（SOURCE）开关设置不正确当观测CH1或CH2通道信号时，应置内触发（INT）,当需要用外部信号触发时应置外触发（EXT），当要测量或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（毫伏级），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（SOURCE）开关置于电源（LINE）的档位就可以了，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。3 X轴操作X轴操作应包括X扫描方式和X显示方式的选择两部分。3.1 X扫描方式(SWEEP MODE)扫描方式中有三个琴键互锁开关，即“自动扫描”（AUTO），“触发扫描”（NORM）和“单次扫描”（SINGLE），这三种扫描方式区别为：在自动扫描方式下，即使没有触发脉冲形成，示波器依然产生扫描，不论在什么情况下，示波器的屏幕上总是会出现扫描亮线。一旦有触发脉冲形成，示波器就会自动地转换到触发扫描状态。在触发扫描状态下，如果没有触发脉冲，示波器就会停止扫描，此时屏幕上看不到扫描亮线，但是人们往往不习惯于这种状态，所以一般应将示波器置于自动扫描。虽然，工作在自动扫描状态情况下，有被测信号时，示波器将会从自动扫描转换到触发扫描，但是当被测信号频率低于25Hz，为了观察稳定的波形，扫描方式应置在触发扫描状态。“单次扫描”（SINGLE）开关它用于单次扫描启动，类似于复位开关。当扫描方式的三个键均未按下时，电路即处于单次扫描工作方式。当此键被按下时，扫描电路复位，此时准备灯亮、单次扫描结束后灯熄灭。3.2 X方式(HOR DISPLAY)X显示方式即X方式中有四个琴健互锁开关，即A扫描、A加亮、B扫描和B触发扫描。其功能为：A扫描：用于一般波形的观察，A扫描发生器为水平偏转板提供锯齿电压。它由A扫描、扫描起始比较器、A锯齿波发生器和扫描长度电路组成.A加亮：用于对A扫描时间区间内的B扫描（被延迟扫描）区段内以高亮度显示。B扫描：用于单独显示被延迟扫描，换句话说，就是单独显示A加亮方式中的加亮区段的波形。B扫描电路与A扫描电路基本结构一样，它由B扫描、扫描起始比较器、B锯齿波发生器和扫描长度电路组成。B触发扫描：用来选择连续延迟和触发延迟。从A扫描开始到B扫描开始的那一段时间称作“扫描延迟时间”。在使用连续延迟的情况下，用“延迟时间”旋钮调节时，可以连续改变扫描延迟时间。在使用触发延迟的情况下，用“延迟时间”旋钮进行调节时，被延迟扫描的起始点是跳跃地变化而不连续变化。以上仅从原理方面说明操作时应注意的几个问题，要想正确、快捷、准确操作示波器，还