1.1 示波器
1.基本知识
示波器(如图1-1所示)是最常用的电子测量仪器,是观察电路工作状态的最好、最有力的手段之一,也是最基本、最需要掌握的工具之一。判断一个电路正常与否,可以通过使用示波器观察其输出或某些关键位置的工作点或波形与预计的是否相符,也即直流电平(基线位置)、波形的幅值与频率与预计的是否相符。
图1-1 TDO2102A数字示波器
2.亲历实践
1)开启示波器,进入测量状态
需要了解电源插板是否有电,插板上是否有电源开关,插头是否插接牢靠,以及示波器上电源开关的位置,示波器上的电源指示。
2)调整扫描线的位置与扫描速度(时基)
观察扫描线是否出现,若未出现则调整幅值灵敏度(VOLTS/DIV)到最低,调整垂直位置旋钮和扫描速度旋钮(在1~10ms/div比较合适)。
3)用手指触碰探头
用手指触碰示波器探头,你能够看到什么样的信号(幅值与频率)?如果看不到,应调整触发电平(trigger)、幅值、基线位置等。
4)对示波器的幅值和扫描速度进行校准
5)将探头夹到示波器前面板的标准信号输出端,测量其幅值与频率
如果读出的幅值与频率与其标称值不相符,应检查探头上的衰减开关和面板上灵敏度选择开关中间的旋钮是否处于标准位置。
6)了解探头的输入模式与探头的衰减
仍然将探头夹到示波器前面板的标准信号输出端,将示波器的输入模式开关分别拨至(设置)直流(DC)、接地和交流(AC)位置,观察波形的变化。为了更细致地观察在交流输入模式时方波信号的顶部和底部的变化,可以调节灵敏度旋钮和时基旋钮、位置旋钮,记录所观察到的波形,并回答为什么会出现这样的波形。改变其中一个探头上的衰减开关,图形又有哪些变化?为什么?
7)了解示波器的触发功能
一个先进的示波器具有丰富、强大的触发功能,但示波器的最基本的触发功能是在显示周期信号时保持同步。请用你的手指触碰示波器的探头,并选择示波器的触发通道和调整触发电平,观察示波器的显示并解释所观察到的现象。
8)同时输入双通道信号及显示它们的和、差值信号及李沙育图形
将示波器的两个探头同时接到其标准信号输出端,分别将示波器设置为各自独立、相加、相减,第1、第2通道分别作为X、Y输入,观察示波器显示的图形并记录。改变输入通道的灵敏度,观察示波器显示的图形并记录。
9)你自己设计的实验(注意:不可测量超过100V的信号!如果确实需要这样做,请在老师的指导下进行)
3.思考提高
(1)为什么给示波器输入标准信号时可以不用探头的接地端?
(2)如何用示波器测量添加在很大的高频交流信号(如10V)上的微弱直流信号(如几个毫伏或几十毫伏)?
(3)如何用示波器快捷地测量添加在很大的直流信号(如10V)上的微弱交流信号(如几个毫伏或几十毫伏)?
(4)有同学为了比较一个单端输入、差动输出电路的输入与输出信号,把一个探头夹在电路的输入端,该探头的接地端也接在电路的地线上;把另一个探头夹在差动输出电路的一个输出端,该探头的接地端夹到差动输出电路的另一个输出端。问:他会得到什么样的结果?应该如何测量?
(5)在亲历实践6)中,为什么会出现示波器上所显示的波形?改变其中一个探头上的衰减开关,图形又有哪些变化?为什么?