朱明JDWX

6.2 基本练习或如何解释正弦波

　　 本部分所包含的练习可以帮助用户熟悉示波器上的主要控制机构。其内容分两部。首先介绍模拟示波器上的控制机构，接着再介绍数字示波器上的控制机构。有关DSO的专门练习将在后面给出。


需要的设备：

　　 ▲示波器：一台模拟示波器旭PM3094（仅供模拟示波器练习用）或者一台组合示波器，可从PM3382A……PM3394A系列或类似产品中选取。
　　 ▲两个10：1PM9010/091或PM9020/091探头或类似产品以及微调工具供探头补偿调节之用。
　　 ▲能产生频率达2MHz或更高的正弦波、方波及三角波的函数发生器，例如PM5135或PM5138或类似产品。
　　 ▲两根50ΩBNC电缆。


开始

　　 如果电缆已连在示波器上，则将其从示波器上拆下。
　　 使用正确的电源线将示波器连至市电电源，并将电源开关接通。
　　 将探头连至示波器的通道1，并将探头连至示波器前面板上的探头调节连接器。
　　 如果使用的是组合示波器，则选择模拟模式。
　　 按AUTOSET键（前面板上部的绿色按键）。
　　 对于没有此项功能的老式示波器，则按以上各项进行设置：
　　 亮度—中间位置
　　 垂直位置控制—中间位置
　　 水平位置控制—中间位置
　　 时基0.2ms/格
　　 CH1灵敏度0.2V/格。注意，如果示波器的自动化程度不高，则增加探头衰减。
　　 触发—触发源CH1，模式—AUTO，峰-峰值电平触发。
　　 确认探头已经补偿。为此可能需要调节探头上的LF补偿微调电容，如有必要，可参阅第4章“探头补偿”一节。现在我们就可以开始研究各控制机构了。
　　 参考本书前后封面上的插图来寻找各控制机构的位置。


屏置控制

　　 调节亮度和聚焦控制机构并观察对屏幕显示的影响。
　　 调节聚焦控制机构以获得清晰的扫迹显示和清楚文字显示。
　　 注意为了观察从探头调节输出端子给出的方波的上升沿和下降沿，需要将示波器的亮度调得比较亮。这是由于电子束在这些沿上移动得比较快的缘故。
　　 调节文字亮度控制机构使得示波管上的文字亮度达到可以接受的程度。
　　 将探头从CH1输入端断开，然后调节扫迹旋钮，使得扫迹和示波器的水平标尺线平行。
　　 放置标尺亮度控制旋钮，并观察标尺变亮。
　　 将探头重新连到CH1上。


垂直控制机构

位置

　　 将探头从探头调节输出端断开。
　　 旋转CH1的POS（垂直位置）旋钮，并将扫迹放到中央的标尺线上。注意通道标志和地电平指示器“1—”。
　　 将探头重新连接到探头调节输出端上。


灵敏度

　　 按动AMPL（幅度）“上/下”按钮，并观察显示波形的幅度随着所选的灵敏度的不同而变化。
　　 观察屏幕的下部，可以看到灵敏度的读出数值也在变化。
　　 如果要选择VAR（可变）灵敏度，则应同时按“上”和“下”两个键，然后再将两个键放开。现在就可以使用“上”和“下”两个按钮平滑的改变显示波形的幅度。
　　 注意，这时灵敏度读出数值也随之变化。
　　 再同时按“上”和“下”两个键，以便重新回到1-2-5步进值的工作方式。
注：Fluke公司的模拟示波器，如PM3094和组合示波器，PM3394A在配备这种标准的可变衰减器方面是独一无二的。



耦合

　　 按动AC/DC/GND按钮，当我们依次经历这三种不同的选择时，可以观察到在灵敏度读出数值后面的耦合符合也在相应变化。注意：在有些示波器上，设置上分开的控制机构。其中一个用来选择AC或DC耦合，而另一个用来将输入通道连接或切换到地。对这种示波器来说，应当使用这两个控制机构来观察效果。
　　 当我们由AC耦合转换为DC耦合时，屏幕上的波形将会向上跳动。
　　 方波的下部处在零伏电平，所以当选择DC耦合时，方波的下部应在中央标尺线上。通道标志“1-”为我们显示出通道号码和地电平的位置。我们可以看到，当选择GND时，地电平确实在中央标尺线的位置。这时衰减器的输入端连到了地电位。


多通道工作

　　 将第二个探头连至CH2，再将此探头连至探头调节输出，并按AUTOSET。旋转通道2的POS控制旋钮，并注意屏幕上现在有两条扫迹。
　　 用CH1和CH2的POS控制旋钮将两个扫迹分别放在适当的位置。
　　 用每个通道的ON按钮可以把相应通道的扫迹打开或关闭。
　　 如有必要可对CH2进行探头补偿。
　　 用CH1+CH2按钮把两个通道的波形加在一起。
　　 现在使用INV按钮将CH2通道的信号反相，注意方波立即消失。


探头识别　　将探头从CH1和CH2输入端断开。
　　 对CH1用AMPL或灵敏度控制选择1V/格的灵敏度。
　　 如果可能，现在将CH1的输入阻抗设置为50Ω。在有的示波器上可能有一个专门的按键用来选择此低阻抗，也可能在一个“垂直菜单”中来选择。注意，这时在CH1灵敏度读出数值后面出现Lz符号以表示低阻抗状态。


重新连接探头

　　 注意屏幕上灵敏度读出数值的变化，现在变为10V/格，并且Lz符号已经消失。示波器已经识别出此探头为10:1高阻抗探头。示波器不允许高阻抗探头和50Ω示波器输入阻抗配合使用。


水平控制机构

时基

　　 将探头连至CH1，并将探头尖端连至探头调节信号。
　　 按AUTOSET
　　 在控制面板的TIME/DIV菜单之下按ns和s按键。则在慢速扫描时基时应在屏幕上看到较多个周期的探头调节信号波形；而在扫描时基速度较快时看到的探头调节信号波形的周期数较少。
　　 注意在屏幕上显示的时基读出数值按1-2-5的步进值变化。
　　 同时按TIME/DIV菜单下的ns和s两个按键，我们就进入了校准的可变时基方式。这和幅度调节中的可变灵敏度方式是类似的。

　　 按ns按键，我们将观察到信号波形的第一个周期就扩展至填满整个屏幕。



水平放大和位置控制

　　 将探头连至CH1，并将探头尖端连至探头调节信号。
　　 按AUTOSET。
　　 调节时基按键，使得屏幕上显示出大约10个周期的探头调节信号波形。
　　 观察屏幕上的时基读出数值。
　　 在PM3094示波器上按10×MAGN按键，在PM3394A按MAGNIFY→按键。
　　 注意这时屏幕上的时基读数比原来快了10倍。在PM3394示波器上，还将显示出一个称为“存储器范围批示器”的符号，用以表明现在屏幕上显示的波形是由波形存储器中的那一部分产生的。参见图53和图9。

图53 正宗常的和放大的波形显示

现在我们就可以用水平的X-POS控制旋钮来扫描观察放大了的波形。


双时基

　　 将探头连至CH1，将探头尖端连至探头调节信号。按AUTOSET。
　　 如有必要请参看本书封面和封底上的示波器前面板图。
　　 按延迟时基控制部分的DTB。
　　 在PM3394A，示波器上使用最上面的菜单选择功能键（以下称功能键）选择DTBTON。在PM3092示波器上使用第二个功能键步进寻找以选择MTBI+DTB。
　　 使用位置和扫迹分离控制机构将主时基波形扫迹放在屏幕的上部，而将延迟时基扫迹放在屏幕的下部。
　　 使用DELAY和DTB时基控制机构以选择并放大探头调节信号的一个上升沿。如有必要可以调节扫迹亮度。
　　 注意屏幕上显示出来的延迟时间和延迟时基速度的读出数值。当主时基波形扫迹上的加亮部分从MTB触发点向右移动时，延迟时间应增加。


自动时基、触发时基和单次捕捉时基


　　 将探头连至CH1，将探头尖端连至探头调节信号，按AUTOSET。
　　 在PM3094示波器上按HORMOSE按键，在PM3394A示波器上按TB MODE按键。
　　 使用功能键从菜单中选择TRIG（触发）。现在示波器需要一个触发信号才开始时基扫描。
　　 将探头从CH1输入端取下来，可以看到扫迹立刻消失了。没有信号就没有扫迹！
　　 再从菜单中选择AUTO，则扫迹重又出现。
　　 将探头重新连至CH1以便看到信号。
　　 现在从同一菜单中选择SINGLE，则扫迹重又消失。将扫迹制旋钮沿顺时针方向旋转。
　　 在PM3094示波器上按SINGLE RESET按键。在PM3394A示波器上按水平控制部分的SINGLE按键。
　　 仔细观察屏幕。当松开按钮时，将有一条扫迹掠过屏幕。每按一次按钮就得到一次扫描。
　　 当了解了更多的关于触发的知识以后，我们还要再做关于这方面的练习。


触发控制

　　 将函数发生器的输出设置为：1KHz正弦波、扫描关闭、DC偏置关闭、输出电压1V峰（一）峰值。
　　 使用BNC电缆将函数发生器的输出连至CH1。

　　 按AUTOSET。
　　 使用X-POS旋钮将扫迹向右移动以便看到扫描的起始点。



峰-峰值触发

　　 调节触发电平控制旋钮。
　　 注意扫描波形的起点在波形上上下移动。
　　 改变函数发生器输出的幅度，并重新调节触发电平。注意示波器总能由输入波形所触发。
　　 当调节触发电平时，示波器屏幕上按输入信号峰-峰值幅度的百分数显示出触发电平的相对值。


触发斜率

　　 按CH1控制部分的TR1G1按钮。现在示波器按负向斜率触发。
　　 注意，当按TR1G1按钮时，在屏幕右下角显示的斜率符号发生变化。


从另一个通道触发

　　 将CH2的输入连到函数发生器后面板上的TTL输出端上。
　　 按AUTOSET，并在屏幕上调整扫迹的位置使两条扫迹互相不重叠。
　　 观察屏幕右下角的触发源指示符号，并按TRIG2按钮。
　　 现在示波器由通道2的信号触发。将BNC电缆从CH2的输入端去掉，以证明现在示波器确实是由通道2触发的。


在某一特定电平下触发

　　 将函数发生器的输出设置为：1KHz、三角波、扫描关闭、DC偏置关闭、幅度为1V峰（一）峰值。
　　 用BNC电缆将函数发生器的输出连至CH1。
　　 按AUTOSET。
　　 将CH1设置为DC耦合。
　　 将PM3094示波器上按TRIGGER MTB按键，在PM3394A示波器上按TRIGGER键，并选择Level-ppOFF（峰-峰值电平触发关）。
　　 使用触发菜单中最下面的功能键将触发耦合设置为直流耦合。
　　 这时可以看到在屏幕的左边出现“T-”或者“M-”的符号。这种符号表示出了屏幕上的触发电平位置。
　　 现在调节触发电平控制旋钮，则T-符号将在信号上上下移动，而屏幕上则显示出引起示波器触发的实际电压读出数值。
　　 还可以注意到，如果将触发电平设置得处在信号的峰（一）峰值的幅度范围之外，则将失去触发。


单次捕捉触发

　　 现在我们已经知道了如何调整精确的触发电平。因此我们可以做单次捕捉练习。
　　 将探头连至CH1，并将探头连至探头调节信号。
　　 如果您使用的是组合示波器，则检查并确认示波器处于模拟方式之下。
　　 按AUTOSET键。
　　 将探头从探头调节输出端断开。
　　 将屏幕亮度控制旋钮沿顺时针方向旋转到头，以获得最大的扫迹亮度。
　　 在PM3094示波器上按HORMODE键，在PM3394A示波器上按TB MODE键，并使用功能键从菜单中选择SINGLE。
　　 将CH1设置为DC耦合。
　　 在PM3094示波器上按TRIGGER MTB键，在PM3394A示波器上按TRIGGER键，并选择Level-ppOFF（峰峰值电平触发关）。
　　 这时你将在屏幕的左部看到触发电平符号“M-”或“T-”。
　　 现在调节触发电平控制旋钮。则触发电平符号将在屏幕上上下移动，而屏幕上的读出值则表示出示波器的触发电压。将此触发电平设置为200mv。

　　 在PM3094示波器上按SINGLE RESET键，在PM3394A示波器上按水平控制部分的SINGLE键。
　　 这时，在触发电平控制旋钮旁边的红色LET灯将亮起来，以表明示波器正在等待引起触发的信号。
　　 仔细观察屏幕，并用探头尖端碰一下探头调节输出。
　　 可以看到波形扫迹掠过屏幕一次。用探头尖端再碰一下探头调节输出，则屏幕上不再出现扫迹。只有使触发电路再进入准备触发状态才能重复上述现象。
　　 如果你使用的是PM3394示波器，则可在DSO模式下重得上述操作。可以使用大约一个格的预触发观察区将波形的前沿显示在屏幕上。



触发式双时基

　　 将函数发生器的输出设置为：正弦波输出、扫描起始频率120KHz、扫描停止频率121KHz、扫描时间50ms、输出幅度1V峰-峰值，并使之进行连续扫描。
　　 用BNC电缆将函数发生器的输出连至CH1输入端。
　　 将示波器按以下要求设置：
　　 CH1 0.2V/格、AC耦合、主时基20μs/格、CH1触发、正斜率、Levelp-p ON；触发电平50%。
　　 打开延迟时基，并选择延迟后STARTS模式。
　　 设置DTB扫描速度为1μs/格，延迟为120μs。
　　 使用扫迹分离及位置控制机构以获得如图54a的波形显示。

图54a MTB和DTB扫描波形。DTB处于STARTS模式

　　 看起来屏幕右部的波形在沿X轴方向移动，因此要想详细观察波形中的一个周波是很困难的。
　　 现在将DTB选为按通道1触发的“TRIG‘D'”模式。在PM3094示波器上可由“ch1”指示出来。
　　 将DTB触发选为DC耦合方式，并将DTB触发电平设置为500mv。触发电平的调节在PM3094示波器上用LEVEL DTB控制旋钮来实现，在PM3394A示波器上用DTB菜单来实现。注意屏幕左部的“D—”符号。这个符号就是DTB触发电平指示器。
　　 按CH1的触发钮，选择按通道1以正斜率进行DTB触发。
　　 现在你应获得如图54b的波形显示。

图54b MTB和DTB扫描波形。DTB处于触发模式

注意屏幕上显示出的延迟读出数值的变化。现在延迟时间前面出现了一个“”即大于符号。这就意味着DTB的触发电路正在等待着MTB触发以后超过100μs（见图）的第一个正斜率沿上第一个出现的500mv电平。
　　 现在使用DELAY控制旋钮来改变延迟时间。注意观察波形的加亮区域沿着MTB扫描在各个限定的触发点之间跳动变化，而DTB扫描则保持稳定。改变DTB触发电平，观察当触发电平变化时，主扫描波形加亮区域的起始点在正弦波上上下移动。
　　 将函数发生器的输出信号改变为方波。对DTB重新选择为STARTS模式。将MTB的扫描速度增至2μs/格。将DTB的扫描速度增至50ns/格。将延迟时间设为8μs，以便使波形的加亮区域位于屏幕中央的一个上升沿上。浓度用DTB来观察这个上升沿。观察起来很困难吧？