示波器是一种将人眼不能直接观察到的交流电信号转换成图像显示在荧光屏上进行测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中出现的问题和测量实验结果的必备仪器。示波器主要由示波器管及电源系统、同步系统、x轴偏转系统、y轴偏转系统、延时扫描系统、标准信号源等组成。示波器外观如图1-9所示。

图1-9示波器

示波器的分类

示波器的主要功能是观察和测量电信号的波形，不仅可以观察电信号的动态过程，还可以定量测量电信号的各种参数，如交流电周期、幅度、频率、相位等。在测试脉冲信号时，响应速度非常快，波形清晰可辨。此外，它还可以将非电信号转换为电信号，用于测量温度、压力、声音、热量等，因此具有非常广泛的用途。

示波器的种类很多，根据其用途和特点可以分为以下几种。

1)通用示波器：是采用单波束示波器的宽带示波器，常见的单时基单走线或双走线示波器。

2)多道示波器：又称多线示波器。它可以同时显示两种以上的波形，对它们进行定性和定量的比较和观察，每个波形都是由一个单独的电子束产生的。

3)采样示波器：该示波器采用采样技术将高频信号模拟成低频信号，然后利用通用示波器的原理显示其波形。

4)存储和存储示波器：该示波器不仅具有通用示波器的功能，还具有存储信号波形的功能。记忆示波器是由记忆示波器管组成，记忆时间可长达数天。存储示波器采用数字电路存储技术实现存储功能，理论上其存储时间是无限的。

5)专用示波器，这些示波器是有特殊用途的示波器，如矢量示波器、心电示波器等。

认识示波器面板

示波器一般会提供简单清晰的前面板功能进行基本操作。面板包括功能旋钮和功能键。示波器的前面板如图1-10所示。

图1-10示波器前面板

1. 显示屏幕

显示屏是示波器的显示部分。在显示屏上，水平方向和垂直方向上都有多个刻度，用来表示信号波形的电压与时间的关系。水平方向表示时间，垂直方向表示电压。水平方向分为10格，垂直方向分为8格，每个格分为5格。垂直方向有0%、10%、90%、100%标志，水平方向有10%、90%标志，用于测量直流电平、交流信号幅度、延时时间等参数。电压和TIME值可以通过将屏幕上被测量信号占用的单元数乘以适当的比例常数(VOLTS/DIV, TIME/DIV)得到，如图1-11所示。

图1-11示波器显示

2. 电源按钮

图1-12电源按钮和FOCUS旋钮

3.强度旋钮

转动此旋钮可改变光斑和扫描线的亮度，如图1-12所示。观察低频信号时，可以降低亮度，观察高频信号时，可以提高亮度。一般不宜过亮，以保护荧光屏。

调焦旋钮用于调节光束截面大小，将扫描线聚焦到最清晰的状态，如图1-12所示。

5. 直尺亮度旋钮

这个旋钮是用来调节屏幕后面灯的亮度的。在室内光线正常的情况下，最好调暗一些灯具，在室内光线不足的情况下，可以适当调亮。

6. VOLTS/DIV(垂直偏转系数)旋钮

一个点在屏幕上被一个单位输入信号偏移的距离称为偏移灵敏度，这个定义同时适用于x轴和y轴。灵敏度的倒数称为偏转系数。垂直灵敏度的单位为cm/V、cm/mV或DIV/mV、DIV/V，垂直偏转系数的单位为V/cm、mV/cm或V/DIV、mV/DIV。事实上，由于习惯使用和易于测量电压读数，偏转系数有时被当作灵敏度。

示波器中的每个通道都有一个垂直偏转因子旋钮(即选择频带开关)。一般5mV/DIV ~ 5V/DIV按1、2、5路分为10档。旋钮指示的数值代表屏幕上垂直电池的电压值。例如，旋钮在1V/DIV档位时，如果屏幕上的信号光点移动一个空间，则表示输入信号电压变为1V。

每个频带开关都有一个小微调旋钮来微调每个齿轮的垂直偏转系数。将其顺时针旋转至“对齐”位置，其中垂直偏转系数的值与波段开关指示的值相同。逆时针旋转此旋钮可微调垂直偏转系数。微调垂直偏转系数会导致与频带开关指示值不一致，应注意。VOLTS/DIV旋钮如图1-13所示。

图1-13 volt /DIV旋钮

7. 时间/DIV旋钮

时间基准旋钮的使用类似于垂直偏转因子的使用。时基旋钮也是通过一个旋钮来实现的，按1、2、5个方向将时基分成若干块。旋钮的指示值表示光斑在水平方向移动一个空间的时间。例如，在1s/DIV停止中，在屏幕上移动一个空间的点表示1s的时间值。

时间基础旋钮有一个小的微调旋钮，用于时间基础校准和微调。顺时针至终点，当处于“校准”位置时，屏幕上显示的时间基准值与旋钮显示的标称值相同。逆时针旋转旋钮是时间基准微调。旋钮拔出后，处于扫描扩展状态，通常为“ 10”扩展，即水平灵敏度扩展10倍，时间基数降低为1/10。例如，在2s/DIV块中，扫描展开状态下屏幕上一个水平单元所表示的时间值为2 sx (1/10)=0.2s。

TDS实验台上的石英晶体振荡器和分频器分别产生10MHz、1MHz、500kHz和100kHz的时钟信号，具有较高的精度，可用于校准示波器的时基。

示波器的标准信号源CAL专门用于校准示波器的时基和垂直偏转系数。

8. 位置旋钮

这个旋钮调节信号波形在屏幕上的位置。旋转水平位移旋钮(有水平双向箭头标记)可左右移动信号波形，旋转垂直位移旋钮(有垂直双向箭头标记)可上下移动信号波形。

9. 选择输入通道

至少有三个选择输入通道的选项：通道1(CH1)、通道2(CH2)和DUAL。当选择通道1时，示波器只显示通道1的信号。当选择通道2时，示波器只显示通道2的信号。当选择两个通道时，示波器同时显示通道1和通道2的信号。

测试信号时，首先要把示波器的“地”和被测电路的“地”接在一起。根据输入通道的选择，应将示波器探头插入相应的通道插座中，然后将示波器探头的“地”与被测电路的“地”连接在一起，示波器探头应与测量点接触。示波器的探头上有一个双位置开关。当开关拨到“1”位置时，被测信号将无衰减地送入示波器，从荧光屏上读出的电压值即为信号的实际电压值。当开关拨到“ 10”位置时，测量到的信号衰减为1/10，然后送到示波器，从荧光屏上读出的电压值乘以10就是信号的实际电压值。

10. 选择输入耦合模式

输入耦合方式有AC (AC)、GND (GND)、DC (DC)三种。

选择“接地”时，扫描线在屏幕上显示“示波器接地”的位置；直流耦合用于测量直流信号的绝对值，观察极低频信号。交流耦合用于观察带直流分量的交流和交流信号。在数字电路实验中，为了观察信号的绝对电压值，一般选择“直流”模式。

11. 触发源选择

为了使屏幕显示出稳定的波形，需要在触发电路中加入被测信号本身或与被测信号有一定时间关系的触发信号。触发源选择决定在何处提供触发信号。通常有三种触发源：内部触发(INT)、电源触发(LINE)和外部触发(EXT)。

1)内触发以被测信号作为触发信号，是一种常用的触发方式。由于触发信号本身是被测信号的一部分，所以在屏幕上可以显示出非常稳定的波形。双迹示波器中的通道1或通道2均可选择作为触发信号。

2)采用交流电源频率信号作为触发信号。该方法对交流电源频率相关信号的测量是有效的。尤其对音频电路和闸流管的低电平交流噪声测量更为有效。

3)外部触发采用外部信号作为触发信号，外部信号输入由外部触发输入。外部触发信号与被测信号之间应存在周期性关系。由于被测信号不用作触发器，所以扫描开始时与被测信号无关。

触发信号的正确选择与波形显示的稳定性和清晰度密切相关。例如，在数字电路的测量中，对于一个简单的周期信号，选择内部触发可能会更好，但对于具有复杂周期的信号，并且与其存在周期关系，则可能选择外部触发更好。

12. 选择触发耦合(COUP)

将触发信号耦合到触发电路的方法有很多种。目的是使触发信号稳定可靠。主要的触发耦合方式有交流耦合、直流耦合、低频抑制(LFR)触发、高频抑制(HFR)触发和电视同步触发。

1)交流耦合又称电容耦合。只允许由触发信号的交流分量触发，将触发信号的直流分量切断。这种耦合通常在不考虑直流分量的情况下使用，以形成稳定的触发器。但是，如果触发信号的频率小于10Hz，则会造成触发困难。

2)直流(DC)耦合不中断触发信号的直流分量。当触发信号的频率较低或触发信号的占空比较大时，直流耦合效果较好。

3)当触发低频抑制(LFR)时，通过高通滤波器将触发信号加到触发电路中，对触发信号的低频分量进行抑制。

4)高频抑制(HFR)触发时，通过低通滤波器将触发信号加到触发电路中，抑制触发信号的高频成分。

5)电视(电视)同步触发器用于电视修理。

13. 触发电平(三角电平)旋钮

触发电平调节，也称为同步调节，使扫描与被测信号同步。触发电平旋钮调节触发信号的触发电平。一旦触发信号超过旋钮设定的触发电平，就触发扫描。顺时针旋转旋钮，提高触发水平；逆时针旋转旋钮以降低触发水平。当触发电平旋钮设置在电平锁定位置时，触发电平自动保持在触发信号的幅度范围内，无需电平调整即可产生稳定的触发器。当信号波形复杂，无法用触发电平旋钮稳定触发时，可使用HOLDOFF旋钮调节波形的释放时间(扫描暂停时间)，使扫描与波形稳定同步。

14. 触发极性(SLOPE)开关

触发极性开关用于选择触发信号的极性。拨在“+”位时，在信号增加的方向上，触发信号超过触发电平时发生触发。拨在“-”位时，在信号减小方向，触发信号超过触发电平时触发。触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点。

15. 选择SWEEPMODE

扫描方式包括AUTO、NORM和单次扫描(SGL/RST)。

1)自动：当无触发信号输入或触发信号频率低于50Hz时，自动扫描模式。

2)正常状态：无触发信号输入时，扫描处于无扫描线的就绪状态。当触发信号到达时，扫描被触发。

3)单按钮：单按钮类似于复位开关。在单扫描模式下，当按下单按钮时，扫描电路复位，“READY”灯亮。当触发信号到达时，就会产生扫描。在一次扫描结束时，“就绪”灯熄灭。单次扫描用于观察非周期信号或单次瞬态信号，通常需要对波形进行拍照。

: 010 - 1010 1。示波器接入信号

下面以DS1000示波器为例说明信号接入方法(DS1000为双通道输入加一个外部触发输入通道，数字示波器有16个数字输入通道)。

获取信号的方法如下：

1)先将探头上的开关设为“10X”，然后将示波器探头连接到通道1。对准CH1同轴电缆连接器BNC (CH1同轴电缆连接器)上的插孔，将探头插入，然后向右旋紧探头。

2)示波器需要输入探头衰减系数。该衰减因子改变仪器的垂直齿轮比，使测量结果正确反映被测量信号的电平(默认探头衰减因子设置为“1X”)。探头衰减系数的设置方法如下：按CH1功能键，显示通道1的操作菜单，将3号菜单的操作键平行于探头项，选择与所使用探头成比例的衰减系数。设置为“10X”。

3)将探头端夹紧并接地到探头补偿器的接头上。按下AUTO按钮，方波显示(1kHz，约3V，峰对峰)在几秒钟内可见。

4)用同样方法检查通道2(CH2)。再次按下关闭功能键或CH1功能键，关闭通道1，按下CH2功能键，打开通道2。重复步骤2和3。

2. 探头补偿

当探头首次连接到任何输入通道时，进行此调整以使探头与输入通道相匹配。未补偿或偏置探头会导致测量误差或误差。

下面以DS1000示波器为例，说明调整探头补偿的方法。

1)将探头衰减系数设为“10X”，将探头上的开关设为“10X”，将示波器探头连接到通道1。如果使用探针钩头，请确保其与探针紧密接触。

将探头端与探头补偿器的信号输出接头连接，将参考线夹与探头补偿器的地线接头连接，打开通道1，按下AUTO按钮。

2)检查显示波形的形状，如图1-14所示。

3)如有必要，使用非金属螺丝刀调节探头上的可变电容，直至出现如图1-14b所示的波形。

波形形状如图1-14所示

: 010 - 1010 1。按下电源开关后，示波器仍黑屏无显示

如果按下电源开关后，示波器仍黑屏，处理方法如下：

1)检查电源连接器是否连接正确。

2)检查电源开关是否按下。

3)以上检查完成后，重新启动示波器。

4)如果您仍然不能正常使用示波器，则可能是示波器内部故障，请送专业维修公司维修。

2. 信号采集完成后，屏幕上没有出现信号波形

0

1)检查探头与信号连接线是否连接正常。

2)检查信号连接线是否正常连接到BNC(即BNC)。通道连接器)。

3)检查探头与被测物体是否正确连接。

4)检查被测对象是否有信号产生(有信号产生的通道可与有问题的通道连接，以确定问题)。

5)重新采集信号。

3.测量电压幅值大于实际值的10倍或实际值的1/10

检查通道衰减系数是否与实际探头衰减比相符。

4. 波形显示，但不能稳定

如果出现波形，但故障无法稳定，处理方法如下：

1)检查触发面板信号源选择与实际信号通道是否一致。

2)检查触发类型。一般信号使用“边缘触发”，视频信号使用“视频触发”。只有采用合适的触发方式，波形才能稳定显示。

3)尝试将“耦合”改为“高频抑制”或“低频抑制”显示，滤除干扰引发的高频或低频噪声。

5. 当你按下运行/停止按钮时，什么也没有显示

如果按下“运行/停止”按钮后无显示，请按以下方法进行处理(以DS1000示波器为例):检查触发面板的“触发器”模式是否为“正常”或“单模式”，触发电平是否超出波形范围。如果是，请将触发电平居中或将触发模式设置为自动。另外，按AUTO键即可自动完成以上设置。