（南京观海微电子）——示波器使用介绍

示波器

示波器的应用极为广泛，包括通用电子测试、工业自动化、汽车、大学的研究实验室以及航空航天 / 国防产业等。许多公司都依赖示波器来查找缺陷，从而制造出质量过硬的产品。

 示波器测试范围：

电子信号

示波器的主要用途是显示电子信号。通过观察示波器上显示的信号，您可以确定电子系统的某个元器件是否在正常工作。因此，要想了解示波器的工作方式，必须先要了解信号的基本原理。

波形特性

电子信号会以波形或脉冲的形式出现。波形的基本特性包括：

幅度 - 在工程应用中经常使用的幅度定义主要有两个。第一种通常称为峰值幅度，定义为干扰信号的最大位移量。第二种是均方根（RMS）幅度。要计算波形的 RMS 电压，必须将波形值平方并求出平均电压，然后再求平方根。对正弦波来说，RMS 幅度等于峰值幅度的 0.707 倍。

相移 - 相移是指两个其他条件都相同的波形之间的水平位移量，以度或弧度为单位。正弦波的周期以 360 度来表示。因此，如果两个正弦波相差半个周期，那么它们的相对相移就是 180 度。

周期 - 波形的周期是指波形重复出现一次所花费的时间，以秒为单位。

频率 - 每个周期性波形都有一个频率。频率是指波形在一秒内重复出现的次数（如果您使用 Hz 为单位）。频率与周期互为倒数。

图 1. 正弦波的峰值幅度和 RMS 幅度

图 2. 三角波的周期

波形

波形是指波的形状或图像。波形可以提供许多有关信号的信息，例如，它可以告诉您电压是否突然发生改变、呈线性变化或保持不变。标准的波形有很多种，本节仅介绍您最常遇到的几种。

正弦波 - 正弦波通常与交流（AC）电源有关，例如您屋内的电源插座。正弦波的峰值幅度并非一直恒定，如果峰值幅度会随着时间不断地下降，我们就称这种波形为阻尼正弦波。

图 3. 正弦波

方波 / 矩形波 - 方波会在两个不同的值之间周期性地跳动，因此在高点和低点部分的长度会相等。矩形波不同的地方在于高、低点部分的长度并不相等。

图 4. 方波

三角波 / 锯齿波 - 在三角波中，电压会随着时间呈线性变化。它的信号边沿称为斜波，这是因为其波形会斜升或斜降到某个电压。由于锯齿波前面或后面的信号沿会随着时间产生线性的电压响应，所以看起来与三角波类似。但对面的信号沿几乎是立即下降的。

脉冲 - 脉冲是指突然出现在固定电压中的干扰，就像在一个房间中突然打开电灯，然后迅速熄灭电灯的情形。一连串的脉冲被称为脉冲串。延续前面的比喻，这就好比不断重复快速开灯与关灯的动作一样。脉冲是信号中常见的毛刺或错误波形。如果信号只传送一条信息，那么脉冲也可看作是一个波形。

图 5. 三角波

图 6. 锯齿波

图 7. 脉冲

复合波

波形也可以是以上各种波形的混合。它们不一定要具备周期性，而且可以是非常复杂的波形。

模拟信号与数字信号的比较

模拟信号代表给定范围内的任意值。您不妨想象一下模拟时钟，时针每隔 12 个小时旋转 1 周。在此期间，时针一直不断移动，不会出现读值跳动或不连续的情形。现在将它与数字时钟比较一下。数字时钟仅显示小时和分钟，因此是以分钟作为间隔时间。它会一下子从 11:54 跳至 11:55。数字信号同样具备离散和量化的特性。通常，离散信号具有两个可能的值（高或低，1 或 0 等），因此信号会在这两个可能的值之间上下跳动。

电压参数：

幅度，最大电压，最小电压，平均电压。

系统原理图：

操作步骤：

1、示波器开机，然后将探头与示波器相连

2、找到示波器的方波校准信号输出端（一般在右下角）

3、将探头探针钩住校准信号输出端，探头接地夹夹住接地端

4、按一下示波器上的auto键

若波形显示不正常，往往有2个原因:

原因1：波形的显示太大超出了屏幕范围，或者太小挤成一团看不清。

5、水平方向上太大，那么我们就要使其小;水平方向太挤，我们就要使其展开。转动Scale(s~ns)旋钮即可。

同理：垂直方向上太大，那么我们就要使其缩小;垂直方向太挤，我们就要使其展开。转动Scale(v~mv)旋钮即可。

原因2： 触发电平没有调整到合适位置，波形不稳定，摇晃。

6、转动“Level”旋钮即可稳定。

示波器各项指标定义：

通道数：可以同时处理的模拟信号输入的数量。

带宽：能可靠测量的模拟信号的频率范围。单位MHz

取样率：这是数字示波器特有的指标，反映了对模拟信号以每秒多少次的速度进行采样，一般以MSa/S来表示，示波器的最高采样率应该大于4倍的模拟带宽。

上升时间：其决定了能够测量的最快的上升脉冲。上升时间=0.35*带宽

最大输入电压：每种电子产品都有其自够承受电压的最高极限，示波器的最高输入电压指的是，如果输入的信号电压超过这个值，极有可能会损毁示波器。

分辨率：表征了对输入电压的量化精度，一般高速的示波器都采用8bit的高速ADC对模拟信号进行量化采样。

垂直灵敏度：这个值表征了垂直显示的电压量程的最小和最大值，单位是伏/格。

时间基准：表征了水平的时间轴的灵敏度范围，单位是秒/格。

输入阻抗：如果被测信号为很高频率的信号，即便是非常小的阻抗(电阻、电容、电感)叠加在电路上都会对信号带来比较大的影响。每个示波器都会对测量的电路增加一定的阻抗，这个阻抗就是输入阻抗，它一般是比较大的电阻(>1 M)与比较小的电容(在pF的范围)并联。

示波器构成：

1. 示波管：示波管是示波器的核心部件，它可以将电信号转换为可见的图像，通常采用阴极射线管或者平板阵列管。
2. 控制电路：控制电路包括扫描电路、触发电路、放大电路等，用于控制电子束的运动、触发电信号并放大信号。
3. 显示屏：示波器的显示屏通常采用CRT或者LCD，显示电子束扫描的图形，一般横轴为时间，纵轴为电压。
4. 控制面板：示波器的控制面板包括各种控制开关、旋钮、按键等，用于控制示波器的各种参数和功能。

示波器使用步骤：

1. 连接电源：将示波器的电源线插入电源插座，打开电源开关，等待示波器启动。
2. 连接信号源：将被测信号源的输出端口与示波器的输入端口连接，确保连接正确。
3. 调整控制面板：根据被测信号的特性，调整示波器的各种参数和功能，包括扫描速度、触发方式、放大倍数等。
4. 观察测量结果：在示波器的显示屏上观察电信号的波形、频率、幅度、相位等特性，并进行分析和判断。
5. 记录测量结果：根据需要，可以将测量结果记录下来，以备后续分析和比较。

示波器实际应用：

1. 电路设计：示波器可以用于电路设计中，帮助工程师观察电信号的波形、频率、幅度等特性，以便进行调整和优化。
2. 故障排查：当电路出现故障时，示波器可以用来检测电路中的信号和波形，以确定故障的位置和原因。
3. 信号分析：示波器可以用来分析各种信号，包括模拟信号和数字信号，以便进行信号处理和优化。
4. 通信测试：示波器可以用于通信测试中，帮助工程师观察信号的特性，以确定通信系统的性能和可靠性。
5. 医疗诊断：示波器可以用于医疗诊断中，观察生物电信号的波形和特性，以确定病人的健康状况和病情。

示波器注意事项：

1. 保护示波管：示波管是示波器的核心部件，要注意保护，避免过度冲击和振动。
2. 避免静电干扰：示波器的电子元件对静电敏感，要注意避免静电干扰，避免触摸电子元件。
3. 避免过载：示波器的输入端口要注意避免过载，以免损坏电路或者示波器本身。
4. 注意安全：使用示波器要注意安全，避免触电和短路等危险。
5. 定期维护：示波器需要定期维护，包括清洁、校准、更换元件等，以保证正常使用和长寿命。