教學過程中示波器的使用技巧與學習要點

　　摘要：電信號無法被人類感官直接感知，但在應用的時候又必須對它們有所了解。電子示波器就是將電信號波形轉換成人眼能直接觀察到的圖像的一種儀器，廣泛用于科學研究、工農業生產、醫療衛生等方面。本文以SR-8型雙蹤示波器為例，為相關專業的學生介紹其使用技巧、學習要點。
　　關鍵詞：示波器；學習要點；教學技巧
　　
　　電子示波器是電子測量中最常用的一種儀器。它可以直觀地顯示電信號的時域波形圖像，并根據波形測量信號的電壓、頻率、周期、相位、調幅系數等參數，也可以間接測電路的有關參數及元器件的伏安特性；利用傳感器，示波器還可以測量非電量甚至人體的某些生理現象。示波器可以工作在X-Y模式下，用來反映相互關聯的兩個信號之間的關系。所以，在科學研究、工農業生產、醫療衛生等方面，示波器獲得了廣泛應用。
　　一、 示波器的正確使用方法及使用技巧
　　1. 使用前的準備
　　在使用任何一種示波器之前，同學們都應首先仔細閱讀使用說明書，明確示波器面板上各旋鈕的功能，掌握讀取方法。
　　（1）將面板上各旋鈕的功能置于下列位置。①輝度旋鈕（INTEN）：控制置于中間，聚焦旋鈕（FOCUS）：置于中間。②輸入耦合開關（AC-GND-DC）：置于AC。③垂直偏轉因數（V/DIV）：根據被測信號的幅度大小置于適當位置（如被測信號在5V左右，可將此開關置于1V/格）。④位移旋鈕（PISITION）：置于中間位置。⑤工作方式選擇開關（MODE）：置于通道CH1位置（或CH2位置）。⑥掃描時間因數（TIME/DIV）：根據信號的頻率置于適當的位置。⑦掃描微調：置于校正位置（順時針旋到底）。⑧觸發源選擇開關（SOURCE）：置于“內”。⑨內觸發選擇開關（INT）置于CH1。⑩觸發方式（TRIG MODE）置于“自動”（AUTO）。
　　（2）接通電源開關。電源指示燈亮，幾秒鐘后，屏幕上應看到一條掃描線。適當調節輝度旋鈕，使掃描線的亮度適中，調節聚焦旋鈕（FOCUS），使掃描線最細，調節左右和上下位移旋鈕（POSITION），使掃描線和屏幕中間水平刻度線重合。
　　（3）預熱幾分鐘后，示波器即可使用。
　　2. 示波探頭與示波器的校正
　　示波探頭是一個范圍很寬的電壓衰減器，應有良好的相位補償，否則顯示的波形會因探頭的性能不良而畸形，產生測量誤差。使用前，應對探頭進行適當的補償調節。調節方法如下：先把探頭接到通道CH1或CH2的輸入端，并把探頭的衰減開關置于“X10”位置。把垂直偏轉因數開關調至10mv/DIV擋，再把探頭針鉤到校準電壓輸出端子（CAL），用示波器附帶的無感改錐調節探頭上的補償器，直到屏幕上顯示理想的方波。
　　（1）示波器在使用一段時間或經較長時間存放或修理后，應重新進行校準。在示波器進行定量測量時，必須對示波器的測試精度進行校準，示波器精度校準分垂直校準和時基校準兩個方面。待示波器開機20分鐘后，內部穩定即可進行校準工作。先將Y衰減開關置“校正”擋，掃描速度置1ms/DIV，調節同步旋鈕使顯示波形穩定。此時，屏幕上應有峰-峰值占4格，垂直幅度即說明調好。該方波在屏幕水平方向有一個完整的波形，即1個周期占1格，方波周期T=1格×1ms/格=1ms（頻率為1KHz）。若1個周期在水平方向所占的格數大于1格或小于1格，說明掃描速度變快或變慢，應調節X軸通道板上的微調電位器。當掃描方波在水平方向剛占1格時，就完成了時基校準工作。
　　（2）掃描基線的校正。示波器應用在不同的場合，會受外磁場的影響引起掃描基線發生傾斜，此時需要對掃描基線進行校正。校正的方法：用螺絲刀調節“基線旋轉”，使掃描線和示波器的水平刻度線平行。
　　3. 示波器使用注意事項及技巧
　　①測試前，應首先估算被測信號的幅度大小。若不明確，可先估算被測信號幅度大小。可先將示波器的V/DIV選擇開關置于最大擋，避免因電壓過高而損壞示波器。②大部分示波器都設有擴展擋位和旋鈕，定量測量時一定要檢查這些旋鈕所在的狀態，否則會引起讀數錯誤。③在用示波器測量較弱信號時，其波形不容易同步。這時可采用以下兩種方法解決：(a)仔細調節示波器上的觸發電平控制（LEVEL）旋鈕，使被測信號穩定和同步。必要時，可結合調整掃描微調旋鈕，一般情況下，使之位于校正位置（CAL）。（b）可使用與被測信號同頻率（或整數倍）的另一強信號作為示波器的觸發信號。④在使用示波器直流輸入時，應先將示波器輸入接地，確定示波器的零基線，才能方便地測量被測信號的直流電壓。⑤示波器工作時，周圍不要放置大功率的變壓器，否則，測出的波形會有重影和噪波干擾。⑥示波器可作為高電阻的電壓表使用。因被測電路中有一些高內阻電路，若用普通萬用表測電壓，由于萬用表內阻低，測量結果會不準確，同時還可能會影響被測電路的正常工作。而示波器的輸入阻抗比萬用表小得多，測量結果不但較為準確，而且還不會影響電路的正常工作。
　　二、 示波器的故障與檢修
　　示波器用于電子實驗教學，實驗課時較多，使用頻繁，且使用時間較長，經常出故障。掌握示波器的常見故障的分析檢修方法，可以降低維修成本，減少換件的盲目性，有利于縮短維修周期。
　　1. 低壓電源部分
　　該部分位于儀器后部，有一連接插片與主機進行電路連接，可與主機分離。①本儀器共有四組穩壓電源，即-36V，-12V，+12V和+120V，由于它們有一定依賴關系，故檢查時必須按以上順序進行。如-36V保險絲熔斷，必導致-12V不正常，-12V不正常導致+12V不正常。以-36V為例，如-36V輸出約為-40多伏，一般多為調整管BG117擊穿或調整放大部分故障。放大調整部分具體檢查步驟可參考如下：調整W111，BG123基極電位應有相應電位擺動，其發射極電位亦應相應擺動，順序測量BG119、BG118、BG117基板均應有相應電位擺動，通過以上測量和對測電位進行分析，不難找出故障所在。②各擋電源紋波應符合相關規定。③開機后熔斷保險絲熔斷。此故障應將電源和負載引起的故障分離出來，可用測對地電阻辦法來區別。
　　2. 高頻高壓及顯示控制系統
　　高頻高壓單元位于示波管下側，可與主機分離。①無顯示光跡時，同學們往往認為是高頻高壓及顯示系統出故障。實際上，必須在X、Y偏轉電壓分別對稱的情況下無光跡顯示時，方能認為這部分電路的故障（X、Y偏轉極電壓對稱，可借助于X、Y移位電位器達到t/div開關可置外接位置）。這一點，同學們往往容易忽視而造成故障不能迅速排除。②對無輝度故障，應先檢查-12伏是否通過L401加入本單元，然后測量R412應有負1千伏高壓，高頻高壓插件旁引出處應有正2千伏高壓。如無高壓輸出，應檢查BG401和BG405是否損壞，除此之外一般高壓線擊穿受潮，高壓整流硅堆、濾波電容擊穿等，當然也可能是示波管故障引起的負載過重，可將示波管座拔去試之。③如高壓輸出正常而無輝度，則應檢查示波管柵極和陰極電位差這一環節。如由于柵極電位過負（對陰極而言），可調節W402或改變R414阻值。④如在輝度調節時，X-Y靈敏度亦隨之改變，這是高壓控制部分故障。其一是高壓整流或濾波電容器不佳，而引起高壓負載過重；也可能是高壓線包受潮引起，應一一試之。其二是高壓電路工作狀態需重新調整，一般可調整R410阻值，其范圍可在6.2千歐～15千歐之間選擇，R408阻值可在12千歐～20千歐之間選擇。⑤檢修后應將負1千伏調準，融合調節W402，使調節輝度有熄滅到逐漸增亮的變化過程。
　　
　　3. Z軸放大器
　　經Z軸放大的輝度調制信號應輸出符合要求的增輝信號，如電路工作反常而無增輝信號，應為X極的BG22-8擊穿，或W23-1未調整好導致。除此之外，還應注意電路輸出電纜屏蔽線，使金屬外殼不與芯線短路。當BG13-8開路將會使增輝信號不正常，其現象為調整掃描線亮度時，出現起始端先熄滅逐漸延伸到掃描線的末端。為了兼顧斷續消隱和增輝，應調節W10-1使BG16-1的基極電位為0.5V為準。
　　4. Y軸偏轉系統
　　①Y放大器部分。Y放大器由Y插件和與主機相連的Y后置放大器、延遲線組成。一般常見故障為光點偏離屏幕，其檢查步驟如下：將“顯示方式”開關置于CH1或CH2，如CH1或CH2有一正常，則故障可確定在CH1或CH2前放大部分，若均偏離屏幕則一般認為是公共放大部分故障。對前置放大器故障，則可通過兩塊相同的印制版，用代替法判斷是否有故障。前置放大器之后部分，可通過拔去電路板的方法來縮小故障范圍。確定故障所在板之后，可由故障板輸入端逐漸將差分電路輸入端短路，如短路后光跡返回屏幕中心時，則故障在短路的前一級，以此方法縮小故障范圍，然后再測量故障級工作電位來判斷故障產生的原因。其他常見故障有：（a）光點跳動，一般光點連續跳動，以BG13-1、BG13-2管跳動不佳引起居多，平衡電位器W13-1跳動也較為常見。（b）顯示方式不正常。顯示控制由組成的電路控制的門電路來實現。此電路應先檢查斷續顯示，如無斷續信號，則應檢查顯示開關和Z軸板上的脈沖變壓器是否接通完好，否則檢查組成的自激多諧振蕩器。（c）信號加不進。這種情形較常見，也較容易排除。大多是由電容器短路、引線短接或器件對地短路、電阻開路、開關損壞等引起。②內觸發放大器。該部分電路故障表現為觸發同步不佳或觸發靈敏度低。檢查時用測量各點電位方法很容易找出故障所在。
　　ZkgQIsOyNGR5HpNQ0YQjUUeP08syHy2lGUz6nrYFmkQ=5. X偏轉系統
　　①X放大器。常見故障有光點偏離屏幕，此類故障用與Y放大器光點偏離屏幕一樣的方法排除。②時基觸發器。這部分電路檢查，可將觸發“方式”開關置于高頻，觸發極性置“+”，“電平”電位器逆時針旋轉，應自激掃描線出現，如無波形出現，可能擊穿。③時基發生器。這部分故障較難判斷，檢查中可將其分割開來，以此縮小故障范圍。常見故障有以下幾種：（a）掃描線短。掃描線起始端偏于屏幕右側，一般是由于電路板到釋抑電容器的總線斷開或此開關長刀不佳。（b）無掃描。一般是由于擊穿，更換該管則出現掃描線。
　　雖然示波器結構復雜，面板旋鈕多，但如果廣大學生平時認真學習，就能熟悉掌握并正確使用，這對廣大電工電子工作者是有很大幫助的。
　　
　　參考文獻：
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