示波器的优化使用

谢利英

摘要：本文以示波器测试周期性波形时，经常遇到波形失真为例，分析了产生波形失真原因，介绍了示波器探头补偿电容的调整方法，阐述了MOS-6XXC系列双踪示波器的使用技巧。

关键词：示波器；探头；补偿电容；校准

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）05-0249-02

1 引言

示波器是现代电子测量仪器中使用最为广泛的电子设备，是观察波形的窗口，享有波形多用表的美誉。它集各种现代电子技术于一身，具有知识综合，直观方便等特点。示波器操作看似容易，然而时常有被测信号波形失真的情况发生。其主要原因是探头选配不当和操作者在操作过程中忽视有些操作步骤而导致的，一旦被测信号波形失真，就会产生错误的测量结果。本文介绍了一些容易实施，但往往又常被忽视的方法，可以确保操作者每次测量都能够快速准确地得到结果。

2 示波器探头

示波器的关键部分是探头，它对示波器测量至关重要，好的示波器配上质量好的探头能够清楚地显示出被测信号的波形，能够获得足够的信号的保真度和准确度。否则，被测信号波形就会产生严重失真现象。

2.1 示波器探头的定义

示波器探头是在测试点或信号源与示波器之间建立的一条物理和电子连接，是把信号源连接到示波器输入端上的某类设备或网络，它必须在信号源和示波器输入端之间提供足够方便优质的连接。

2.2 示波器探头的选择

一般情况下，为具体的测量任务选用合适的探头总会得到最好的测量结果。通常，对于通用测量，10：1探头就足够了；对于低幅度信号测量，操作者可考虑使用1：1探头；对于高频测量，操作者应着重考虑探头电容。

2.3 示波器探头的兼容性

有一种情况相当普遍，人们使用A公司生产的示波器却配B公司生产的探头进行测量。事实上，示波器和探头并不总是可互换或可兼容的。最好的做法是使用同一家公司生产的示波器和探头，从而排除任何潜在的冲突问题。

2.4 示波器探头补偿电容的调整

使用10：1衰减探头时，通常需要对探头给予补偿调整。一个实际的10：1探头具有几个可调的电容和电阻，以便在很宽的频率范围内获得正确的频率响应，这些可调元件的大多数都是在制造探头时由工厂调好的。只有一个微调电容留给用户去调节。通过调节这个电容使探头和与之相配用的示波器匹配。使用示波器前面板上的信号输出可以进行这项调节工作，调节方法为：将探头与探头校准的方波信号输出端子相连，若在屏幕上出现一个幅值和频率都相符的方波波形，探头的特征为最佳状态，然后再对被测信号进行测量，这样测量出来的波形不失真，误差小。因此操作者在使用衰减探头之前一定不要忘记检查探头的补偿情况。若出现探头过补偿和欠补偿（波形出现过冲、圆角、翘起）时，务必用螺丝刀调整探头上的频率补偿微调电容器，直到出现最佳的方波波形为止。

此外，值得注意的是：由于一台示波器的不同输入通道的输入电容可能有小的差异，所以操作者应当按照示波器上要使用的通道来进行探头补偿调整工作。

3 校准

在使用示波器进行测量时最重要的步骤之一是校准。校准是一种简单易行的方法，可以确保操作者每次测量都是从头开始，不受上次测量的影响。在开始测量前应该进行手动校准，如基线调整、灵敏度调整等。除此之外，还通过调整示波器探头补偿电容来进行探头的校准。

4 MOS-6XXC系列双踪示波器的使用经验技巧

4.1 基本操作

4.1.1 单通道操作

接通电源前操作者务必检查电源电压是否与示波器所要求的电源一致，然后将有关开关和控制旋钮按表1设置：

将开关和控制旋钮按上表设置后，继续以下操作。

（1）接通电源，电源指示灯亮，约20秒钟后屏幕出现光迹，若60秒后，还无光迹出现，操作者应重新检查开关和控制旋钮的设置。

（2）分别调节亮度，聚集，使光迹亮度适中、清晰。

（3）调节通道1位移旋钮与轨迹旋转电位器，使光迹与水平刻度平行。

（4）用10：1探头将校正信号输入至CH1输入端。

（5）将AC-GND-DC开关设置在AC状态，一个方波将会出现在屏幕上。

（6）调整聚集使图形清晰。

（7）对于其他信号的观察，可通过调整垂直衰退减开关，扫描时间到所需的位置，从而得到清晰的图形。

（8）调整垂直和水平位移旋钮，使得波形的幅度与周期容易读出。

4.1.2 双通道操作

改变垂直方式到DUAL状态，于是通道2的光迹会出现在屏幕上。这时通道1显示出一个方波（来自校正信号输出的波形），而通道2则仅显示出一条直线，因为没有信号接到该通道。将校正信号接到CH2的输入端与CH1一致，将AC-GND-DC开关设置到AC状态，调整垂直位置，使两通道的波形如图1所示。

4.2 应用举例

进行使用前的检查和使用前的校准后，就可以对被测信号进行测量。

4.2.1 交流电压的测量

（1）若将垂直衰减（VOLTS/DIV）开关置于0.2V/DIV挡，垂直微调旋钮顺时针方向旋足（校准位置），扫描时间（TIME/DIV）开关置于5ms的位置，垂直方式（VERT MODE）选择开关置CH1通道，耦合开关置GND位置，将被测信号通过CH1通道探头接入，电平旋钮LEVEL置固定位置（顺时针旋足）。

（2）调整屏幕基线至中央，将输入耦合开关置于AC处，反时针调节电平旋钮，使信号波形稳定，读出读数。如图2所示。

被测交流电压：Vp-p=0.2V/DIV×6DIV×10=12V（使用10：1衰减探头）

被测交流电压的周期：T=5ms/DIV×4DIV=20ms=0.02s（微调开关顺时针旋足）

被测交流电压的频率：f=1/T=1/0.02=50Hz

4.2.2 相位测量

用双踪显示可同时观测两通道信号，并可测量两个相同频率信号的相位差。一般情况下，观测低频信号用断续（CHOP）方式，观测高频信号用交替（ALT）方式。

将垂直衰减（VOLTS/DIV）开关、扫描时间（TIME/DIV）开关置于合适的挡级，输入耦合开关置于AC处，电平旋钮LEVEL置固定位置（顺时针旋足），将被测信号分别通过CH1，CH2通道探头接入，反时针调节电平旋钮，使信号波形稳定，调节位移，使两个通道的信号便于观测。如图3所示，被测波形中一个周期坐标刻度片上的8 DIV，此时每DIV相应为45°，（一个周期为360°），则相位差θ为：θ=ADIV ×45°/ DIV=1.5×45=67.5°。

5 結语

由于示波器操作繁琐，有些看似不起眼但又必需的操作的环节往往容易被忽视，只要操作者养成良好的操作习惯，在使用示波器之前进行校准，相信一定能测量出理想的波形，将测量误差减小到最小程度。

参考文献

[1]朱国兴.电子技能与训练[M].高等教育出版社，1996.

[2]孟贵华.电子技术工艺基础[M].电子工业出版社，1996.

[3]陈惠群.电工仪表与测量[M].中国劳动社会保障出版社，2001.endprint