目前示波器已經(jīng)由通用示波器發(fā)展到取樣示波器、記憶示波器、數(shù)字存儲(chǔ)示波器、邏輯示波器、智能化示波器等近十大系列，幾百個(gè)品種，現(xiàn)在市場(chǎng)上性能較好的示波器應(yīng)屬數(shù)字存儲(chǔ)示波器。但總結(jié)以上示波器的分類(lèi)也可以概括性的分為模擬示波器和數(shù)字示波器。本文為大家介紹示波器測(cè)量直流電壓方法。
示波器測(cè)量直流電壓方法
1、接測(cè)量法
將Y軸輸入耦合開(kāi)關(guān)置于“地”位置，觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)置“自動(dòng)”位置，使屏幕顯示一水平掃描線(xiàn)，此掃描線(xiàn)便為零電平線(xiàn)。
將Y軸輸入耦合開(kāi)關(guān)置“DC”位置，加入被測(cè)電壓，此時(shí)，掃描線(xiàn)在Y軸方向產(chǎn)生跳變位移H，被測(cè)電壓即為“V/div”開(kāi)關(guān)指示值與H的乘積。
直接測(cè)量法簡(jiǎn)單易行，但誤差較大。產(chǎn)生誤差的因素有讀數(shù)誤差、視差和示波器的系統(tǒng)誤差（衰減器、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、示波管邊緣效應(yīng)）等。
2、比較測(cè)量法
比較測(cè)量法就是用一已知的標(biāo)準(zhǔn)電壓波形與被測(cè)電壓波形進(jìn)行比較求得被測(cè)電壓值。將被測(cè)電壓Vx輸入示波器的Y軸通道，調(diào)節(jié)Y軸靈敏度選擇開(kāi)關(guān)“V/div”及其微調(diào)旋鈕，使熒光屏顯示出便于測(cè)量的高度Hx并做好記錄，且“V/div”開(kāi)關(guān)及微調(diào)旋鈕位置保持不變。
去掉被測(cè)電壓，把一個(gè)已知的可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電壓Vs輸入Y軸，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓的輸出幅度，使它顯示與被測(cè)電壓相同的幅度。此時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電壓的輸出幅度等于被測(cè)電壓的幅度。比較法測(cè)量電壓可避免垂直系統(tǒng)引起和誤差，因而提高了測(cè)量精度。
數(shù)字示波器是設(shè)計(jì)、制造和維修電子設(shè)備不可或缺的工具。隨著科技及市場(chǎng)需求的快速發(fā)展，工程師們需要可以的工具，迅速準(zhǔn)確地解決面臨的測(cè)量挑戰(zhàn)。作為工程師的眼睛，數(shù)字示波器在迎接當(dāng)前棘手的測(cè)量挑戰(zhàn)中至關(guān)重要。
數(shù)字示波器的優(yōu)缺點(diǎn)
一、優(yōu)點(diǎn):
1、體積小、重量輕，便于攜帶，液晶顯示器；
2、可以長(zhǎng)期貯存波形，并可以對(duì)存儲(chǔ)的波形進(jìn)行放大等多種操作和分析；
3、特別適合測(cè)量單次和低頻信號(hào)，測(cè)量低頻信號(hào)時(shí)沒(méi)有模擬示波器的閃爍現(xiàn)象；
4、更多的觸發(fā)方式，除了模擬示波器不具備的預(yù)觸發(fā)，還有邏輯觸發(fā)、脈沖寬度觸發(fā)等；
5、可以通過(guò)GPIB、RS232、USB接口同計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀連接，可以打印、存檔、分析文件；
6、有強(qiáng)大的波形處理能力，能自動(dòng)測(cè)量頻率、上升時(shí)間、脈沖寬度等很多參數(shù)。
二、缺點(diǎn):
1、失真比較大，由于數(shù)字示波器是通過(guò)對(duì)波形采樣來(lái)顯示，采樣點(diǎn)數(shù)越少失真越大，通常在水平方向有512個(gè)采樣點(diǎn)，受到最大采樣速率的限制，在比較快掃描速度及其附近采樣點(diǎn)更少，因此高速時(shí)失真更大；
2、測(cè)量復(fù)雜信號(hào)能力差，由于數(shù)字示波器的采樣點(diǎn)數(shù)有限以及沒(méi)有亮度的變化，使得很多波形細(xì)節(jié)信息無(wú)法顯示出來(lái)，雖然有些可能具有兩個(gè)或多個(gè)亮度層次，但這只是相對(duì)意義上的區(qū)別，再加上示波器有限的顯示分辨率，使它仍然不能重現(xiàn)模擬顯示的效果；
3、可能出現(xiàn)假象和混淆波形，當(dāng)采樣時(shí)鐘頻率低于信號(hào)頻率時(shí)，顯示出的波形可能不是實(shí)際的頻率和幅值。數(shù)字示波器的帶寬與取樣率密切相關(guān)，取樣率不高時(shí)需借助內(nèi)插計(jì)算，容易出現(xiàn)混淆波形。
示波器用來(lái)測(cè)量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器，由電子管放大器、掃描振蕩器、陰極射線(xiàn)管等組成。除觀(guān)測(cè)電流的波形外，還可以測(cè)定頻率、電壓強(qiáng)度等。凡可以變?yōu)殡娦?yīng)的周期性物理過(guò)程都可以用示波器進(jìn)行觀(guān)測(cè)。
示波器種類(lèi)：
示波器分為數(shù)字示波器和模擬示波器。模擬示波器采用的是模擬電路（示波管，其基礎(chǔ)是電子槍?zhuān)╇娮訕屜蚱聊话l(fā)射電子,發(fā)射的電子經(jīng)聚焦形成電子束,并打到屏幕上。屏幕的內(nèi)表面涂有熒光物質(zhì),這樣電子束打中的點(diǎn)就會(huì)發(fā)出光來(lái)。而數(shù)字示波器則是數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換，軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來(lái)的高性能示波器。數(shù)字示波器一般支持多級(jí)菜單，能提供給用戶(hù)多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)波形的保存和處理。
示波器工作原理：
利用顯示在示波器上的波形幅度的相對(duì)大小來(lái)反映加在示波器Y偏轉(zhuǎn)極板上的電壓最大值的相對(duì)大小，從而反映出電磁感應(yīng)中所產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的最大值的大小。因此借助示波器可以研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與其產(chǎn)生條件的關(guān)系。
利用示波器能觀(guān)察各種不同電信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形曲線(xiàn)，還可以用它測(cè)試各種不同信號(hào)的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。雙蹤示波器是由兩個(gè)通道的y軸前置放大電路、門(mén)控電路、電子開(kāi)關(guān)、混合電路、延遲電路、y軸后置放大電路、觸發(fā)電路、掃描電路、x軸放大電路、z軸放大電路、校準(zhǔn)信號(hào)電路、示波管和高低壓電源供給電路等組成。觀(guān)察信號(hào)波形時(shí)，被測(cè)信號(hào)ＵＡ、ＵＢ，通過(guò)ＣＨＡ、ＣＨＢ兩個(gè)輸入端輸入示波器，先分別送到y(tǒng)軸前置放大電路yＡ和yＢ進(jìn)行放大。因通道yＡ和通道yＢ都受電子開(kāi)關(guān)的控制，所以ＵＡ，ＵＢ兩信號(hào)輪換著輸送到后面的混合電路，延遲電路，y軸后置放大電路，加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上。
為了適應(yīng)各種不同的測(cè)試需要，電子開(kāi)關(guān)可有五種不同的工作狀態(tài)，即ＣＨＡ、ＣＨＢ、交替、斷續(xù)、ＡＤＤ等。這五種工作狀態(tài)由顯示方式開(kāi)關(guān)來(lái)控制：
當(dāng)顯示方式開(kāi)關(guān)置于交替位置時(shí)，電子開(kāi)關(guān)為一雙穩(wěn)態(tài)電路。它受由掃描電路來(lái)得閘門(mén)信號(hào)控制，使得y軸兩個(gè)前置通道隨著掃描電路閘門(mén)信號(hào)的變化而交替地工作。每秒鐘交替轉(zhuǎn)換次數(shù)與由掃描電路產(chǎn)生的掃描信號(hào)的重復(fù)頻率有關(guān)。交替工作狀態(tài)適用于觀(guān)察頻率不太低的被測(cè)信號(hào)。
當(dāng)顯示方式開(kāi)關(guān)置于斷續(xù)位置時(shí)，電子開(kāi)關(guān)是一振蕩頻率約為２００ＫＨＺ的自激多諧振蕩電路。由它的兩個(gè)輸出端輸出相位相反的兩個(gè)矩形信號(hào)。前置放大電路ＣＨＡ和ＣＨＢ是受上述兩個(gè)矩形信號(hào)控制而輪流工作的。這樣就可以穩(wěn)定地顯示出兩個(gè)信號(hào)。這種斷續(xù)工作狀態(tài)適用于觀(guān)察頻率不太高的被測(cè)信號(hào)。
當(dāng)顯示方式開(kāi)關(guān)置于ＣＨＡ或CＨＢ位置時(shí)，電子開(kāi)關(guān)為一單穩(wěn)態(tài)電路。前置放大電路ＣＨＡ或ＣＨＢ可單獨(dú)工作，此時(shí)，雙蹤示波器可作為普通單線(xiàn)示波器使用。
當(dāng)顯示方式開(kāi)關(guān)置于ＡＤＤ位置時(shí)，電子開(kāi)關(guān)處于不工作狀態(tài)。此時(shí)，ＣＨＡ，ＣＨＢ兩通道同時(shí)工作，因而可得到兩信號(hào)相加或兩信號(hào)相減的顯示。然而，兩信號(hào)究竟是相加還是相減，這要通過(guò)ＣＨＡ通道的極性作用開(kāi)關(guān)來(lái)選擇。
為了觀(guān)察被測(cè)試信號(hào)隨時(shí)間變化的波形，示波器的水平偏轉(zhuǎn)板上必須加以線(xiàn)性?huà)呙桦妷海ㄤ忼X波電壓）。這個(gè)掃描電壓是由掃描電路產(chǎn)生的。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)加到觸發(fā)電路時(shí)，觸發(fā)掃描電路就產(chǎn)生相應(yīng)的掃描信號(hào)，當(dāng)不加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，掃描電路就不產(chǎn)生掃描信號(hào)。觸發(fā)方式有內(nèi)觸發(fā)，外觸發(fā)兩種，由觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)來(lái)選擇，當(dāng)該開(kāi)關(guān)置于內(nèi)的位置時(shí)，觸發(fā)信號(hào)來(lái)自經(jīng)y軸通道送入的被測(cè)信號(hào)，當(dāng)該開(kāi)關(guān)置于外的位置時(shí)，觸發(fā)信號(hào)是由外部送入的。這個(gè)信號(hào)應(yīng)與被測(cè)信號(hào)的頻率成整數(shù)比的關(guān)系。示波器使用中，多數(shù)采用內(nèi)觸發(fā)工作方式。掃描電路產(chǎn)生掃描信號(hào)（鋸齒波電路）。通過(guò)x軸選擇開(kāi)關(guān)接到x軸放大電路，經(jīng)放大后送到示波器的x軸偏轉(zhuǎn)板上。Z軸放大電路對(duì)熒光屏上光點(diǎn)輝度起著調(diào)節(jié)的作用，抹去不必要顯示的光點(diǎn)軌跡。當(dāng)掃描電路的閘門(mén)信號(hào)來(lái)到z軸放大電路時(shí)，z軸放大電路便輸出正向的增輝脈沖信號(hào)，加至示波器的控制極。這就是說(shuō)，在掃描信號(hào)的正程時(shí)，熒光屏上的光點(diǎn)得以增輝，在電子開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電子開(kāi)關(guān)電路將輸出脈沖信號(hào)也加至z軸放大電路，此時(shí)z軸放大電路便輸出負(fù)向脈沖信號(hào)，加至示波器的控制極。這樣在電子開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，就消除了兩通道交替工作時(shí)的過(guò)度光點(diǎn)，以提高顯示波形的清晰度。校正信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生一個(gè)一定頻率和幅度的矩形信號(hào)。它是作校正y軸放大電路的靈敏度和x軸的掃描速度之用的。高低壓電源，其中高壓是供給示波管顯示系統(tǒng)的。低壓供給示波器各級(jí)電路。
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