示波器的優化使用

謝利英

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

關鍵詞：示波器；探頭；補償電容；校準

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）05-0249-02

1 引言

示波器是現代電子測量儀器中使用最為廣泛的電子設備，是觀察波形的窗口，享有波形多用表的美譽。它集各種現代電子技術于一身，具有知識綜合，直觀方便等特點。示波器操作看似容易，然而時常有被測信號波形失真的情況發生。其主要原因是探頭選配不當和操作者在操作過程中忽視有些操作步驟而導致的，一旦被測信號波形失真，就會產生錯誤的測量結果。本文介紹了一些容易實施，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確地得到結果。

2 示波器探頭

示波器的關鍵部分是探頭，它對示波器測量至關重要，好的示波器配上質量好的探頭能夠清楚地顯示出被測信號的波形，能夠獲得足夠的信號的保真度和準確度。否則，被測信號波形就會產生嚴重失真現象。

2.1 示波器探頭的定義

示波器探頭是在測試點或信號源與示波器之間建立的一條物理和電子連接，是把信號源連接到示波器輸入端上的某類設備或網絡，它必須在信號源和示波器輸入端之間提供足夠方便優質的連接。

2.2 示波器探頭的選擇

一般情況下，為具體的測量任務選用合適的探頭總會得到最好的測量結果。通常，對于通用測量，10：1探頭就足夠了；對于低幅度信號測量，操作者可考慮使用1：1探頭；對于高頻測量，操作者應著重考慮探頭電容。

2.3 示波器探頭的兼容性

有一種情況相當普遍，人們使用A公司生產的示波器卻配B公司生產的探頭進行測量。事實上，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 示波器探頭補償電容的調整

使用10：1衰減探頭時，通常需要對探頭給予補償調整。一個實際的10：1探頭具有幾個可調的電容和電阻，以便在很寬的頻率范圍內獲得正確的頻率響應，這些可調元件的大多數都是在制造探頭時由工廠調好的。只有一個微調電容留給用戶去調節。通過調節這個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輸出可以進行這項調節工作，調節方法為：將探頭與探頭校準的方波信號輸出端子相連，若在屏幕上出現一個幅值和頻率都相符的方波波形，探頭的特征為最佳狀態，然后再對被測信號進行測量，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償情況。若出現探頭過補償和欠補償（波形出現過沖、圓角、翹起）時，務必用螺絲刀調整探頭上的頻率補償微調電容器，直到出現最佳的方波波形為止。

此外，值得注意的是：由于一臺示波器的不同輸入通道的輸入電容可能有小的差異，所以操作者應當按照示波器上要使用的通道來進行探頭補償調整工作。

3 校準

在使用示波器進行測量時最重要的步驟之一是校準。校準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。在開始測量前應該進行手動校準，如基線調整、靈敏度調整等。除此之外，還通過調整示波器探頭補償電容來進行探頭的校準。

4 MOS-6XXC系列雙蹤示波器的使用經驗技巧

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，然后將有關開關和控制旋鈕按表1設置：

將開關和控制旋鈕按上表設置后，繼續以下操作。

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

（2）分別調節亮度，聚集，使光跡亮度適中、清晰。

（3）調節通道1位移旋鈕與軌跡旋轉電位器，使光跡與水平刻度平行。

（4）用10：1探頭將校正信號輸入至CH1輸入端。

（5）將AC-GND-DC開關設置在AC狀態，一個方波將會出現在屏幕上。

（6）調整聚集使圖形清晰。

（7）對于其他信號的觀察，可通過調整垂直衰退減開關，掃描時間到所需的位置，從而得到清晰的圖形。

（8）調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，于是通道2的光跡會出現在屏幕上。這時通道1顯示出一個方波（來自校正信號輸出的波形），而通道2則僅顯示出一條直線，因為沒有信號接到該通道。將校正信號接到CH2的輸入端與CH1一致，將AC-GND-DC開關設置到AC狀態，調整垂直位置，使兩通道的波形如圖1所示。

4.2 應用舉例

進行使用前的檢查和使用前的校準后，就可以對被測信號進行測量。

4.2.1 交流電壓的測量

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

（2）調整屏幕基線至中央，將輸入耦合開關置于AC處，反時針調節電平旋鈕，使信號波形穩定，讀出讀數。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（微調開關順時針旋足）

被測交流電壓的頻率：f=1/T=1/0.02=50Hz

4.2.2 相位測量

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

將垂直衰減（VOLTS/DIV）開關、掃描時間（TIME/DIV）開關置于合適的擋級，輸入耦合開關置于AC處，電平旋鈕LEVEL置固定位置（順時針旋足），將被測信號分別通過CH1，CH2通道探頭接入，反時針調節電平旋鈕，使信號波形穩定，調節位移，使兩個通道的信號便于觀測。如圖3所示，被測波形中一個周期坐標刻度片上的8 DIV，此時每DIV相應為45°，（一個周期為360°），則相位差θ為：θ=ADIV ×45°/ DIV=1.5×45=67.5°。

5 結語

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節往往容易被忽視，只要操作者養成良好的操作習慣，在使用示波器之前進行校準，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

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