图解数字示波器使用教程与作用
示波器,顾名思义就是可以显示波形的仪器。作为电子测试常用测试工具,它为工程师们提供了系统测试与问题、性能评估等系列功能。示波器的发展经历了模拟示波器、数字示波器时代,让我们先来了解下示波器的发展、作用及数字示波器使用教程、具体测试方法。
目前,模拟示波器基本上已经被淘汰,现如今是数字示波器的时代。那么数字示波器是什么?数字示波器,也叫数字存储示波器DSO(Digital Storage Oscilloscope),其中,这个存储特性是针对模拟示波器的即时显示特性而言的。模拟示波器靠的是阴极射线管(CRT,即俗称的电子枪)发射出电子束,而这束电子在根据被测信号所形成的磁场下发生偏转,从而在荧屏上反映出被测信号的波形,这个过程是即时地,中间没有任何的存储过程的。
数字示波器的作用:
数字示波器作为广泛的电子测量仪器,是电子工程师们经常使用的测量仪器。示波器的作用主要可以分为如下几类:
1. 测量电信号的波形(电压与时间关系);
2. 测量幅度、周期、频率和相位等参数;
3. 配合传感器,测量一切可以转化为电压的参量(如电流、电阻、温度磁强等)。
数字示波器的原理:
首先,示波器利用前端ADC对被测信号进行快速的采样,这个采样速度通常都可以达到每秒几百M到几G次,是相当快的;而示波器的后端显示部件是液晶屏,液晶屏的刷新速率一般只有几十到一百多Hz;如此,前端采样的数据就不可能实时的反应到屏幕上,于是就诞生了存储这个环节:示波器把前端采样来的数据暂时保存在内部的存储器中,而显示刷新的时候再来这个存储器中读取数据,用这级存储环节解决前端采样和后端显示之间的速度差异。
数字示波器使用方法:
跟万用表类似,要使用示波器,首先也得把它和被测系统相连,用的是示波器探头,如图20-4所示。示波器一般都会有2个或4个通道(通常都会标有1~4的数字,而多余的那个探头插座是外部触发,一般用不到它),它们的低位是等同的,可以随便选择,把探头插到其中一个通道上,探头另一头的小夹子连接被测系统的参考地(这里一定要注意一个问题:示波器探头上的夹子是与大地即三插插头上的地线直接连通的,所以如果被测系统的参考地与大地之间存在电压差的话,将会导致示波器或被测系统的损坏),探针接触被测点,这样示波器就可以采集到该点的电压波形了(普通的探头不能用来测量电流,要测电流得选择专门的电流探头)。
接下来就要通过调整示波器面板上的按钮,使被测波形以合适的大小显示在屏幕上了。只需要按照一个信号的两大要素——幅值和周期(频率与周期在概念上是等同的)来调整示波器的参数即可,如图2所示。
![](../img/ele-ee/ee-26963wta4rynmw1k.jpg)
图2 示波器幅值、时间轴旋钮
如上图,在每个通道插座上方的旋钮,就是调整该通道的幅值的,即波形垂直方向大小的调整。转动它们,就可以改变示波器屏幕上每个竖格所代表的电压值,所以可称其为"伏格"调整,如以下两幅对比图所示:左图是1V/grid,右图是500mV/grid,左图波形的幅值占了2.5个格,所以是2.5V,右图波形的幅值占了5个格,也是2.5V。推荐是将波形调整到右图这个样子,因为此时波形占了整个测量范围的较大空间,可以提高波形测量的精度,如图3所示。
![](../img/ele-ee/ee-26965h1dk0suc5ip.jpg)
![](../img/ele-ee/ee-26966s225tv13nb0.jpg)
图3 示波器伏格调整对比图
除了图3通常上方的伏格旋钮外,通常还会在面板上找到一个大小相同的旋钮(不一定像图20-6所示的位置),这个旋钮是调整周期的,即波形水平方向大小的调整。转动它,就可以改变示波器屏幕上每个横格所代表的时间值,所以可称其为"秒格"调整,如以下两幅对比图所示:左图是500us/grid,右图是200us/grid,左图一个周期占2个格,周期是1ms,即频率为1KHz,右图一个周期占5个格,也是1ms,即1KHz。这里就没有哪个更合理的问题了,具体问题具体对待,它们都是很合理的,如图4所示。
![](../img/ele-ee/ee-26967tzmrmdh5xxr.jpg)
![](../img/ele-ee/ee-26968daqhqb1botp.jpg)
图4 示波器秒格调整对比图
很多时候只进行上述两项调整的话,是能看到一个波形,但这个波形却很不稳定,左右乱颤,相互重叠,导致看不清楚,如图5所示。
![](../img/ele-ee/ee-26969c1okmgp3jpu.jpg)
图5 示波器触发电平调整不当的示意图
这就是因为示波器的触发没有调整好的缘故,那么什么是触发呢?简单点理解,所谓触发就是设定一个基准,让波形的采集和显示都围绕这个基准来。最常用的触发设置是基于电平的(也可基于时间等其它量,道理相同),大家看下上面的几张波形图,在左侧总有一个T和一个小箭头,T是触发的意思,这个小箭头指向的位置所对应的电压值就是当前的触发电平。示波器总是在波形经过这个电平的时候,把之前和之后的一部
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