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示波器的使用

示波器探头使用

示波器的探头主要构成如下图所示：

探头的前端有一个钩子，可以用来钩住被测信号，同时地线夹子用来连接被测电路的地，使示波器和被测电路共地。在探头上有一个衰减设置开关，分别标注 X1 档和 X10 档，用来连接不同类型的信号，X10 档就是把信号衰减 10 倍。衰减倍数大点，对待测电路的影响相对小一些，在 X1 档时要特别注意探头阻抗对电路的影响。

每个示波器都有特定的灵敏度范围，DSOX2012 示波器屏幕上每格能显示 2mV～5V，一共有 8 格，那这个示波器能测量的信号范围就是 2mV～40V，如果超过40V的信号，那就要使用 X10 的探头，把信号衰减 10 倍后，再送给示波器，这样测量的范围就是 20mV～400V。

连接探头时将探头连接器上的插槽对准通道插口并插入，然后向右旋转拧紧即可。

如果在探头上设置了衰减，则示波器上显示的将是衰减后的值，因此将探头连接到示波器上后，需要对探头进行设置，使衰减常数要与探头档位相匹配，以保证示波器上测量出正确的值。具体操作步骤如下：

  • 按下探头相关的通道键 1 或 2。

  • 在“通道菜单”中，按下“探头”软键以显示“通道探头菜单”，如下图所示，在此菜单中可设置探头参数，例如所连接探头的衰减常数和测量单位。

  • 选择“探头”软键设置衰减常数，选择指定衰减常数的方式，即选择“比例”。

  • 旋转 Entry 旋钮选择适合已连接的探头的衰减常数。

前面已经讲过，需要对每个示波器的无源探头进行补偿，以便与它所连接的示波器通道的输入特征匹配，一个补偿有欠缺的探头可能导致显著的测量误差，如下图所示。

对示波器的探头进行补偿，在“通道探头菜单”中可以按“无源探头检查”软键指导来完成。具体的探头补偿步骤如下：

  • 将示波器探头连接到前面板上的 DEMO2（探头补偿）端子，将探头的黑夹子连接到接地端子（DEMO2 端子旁边），如图所示。

  • 按下 Default Setup（默认设置）调用默认示波器设置。

  • 按下 Auto Scale（自动调整）以自动配置示波器，以便捕获探头补偿信号。

  • 按下探头所连接的通道键。

  • 在“通道菜单”中，按下探头。

  • 在“通道探头菜单”中，按下探头检查，然后按照屏幕上的说明操作。

    如果需要，使用非金属工具（探头附带）调整探头与示波器连接器上的微调电容，以获得尽可能平的脉冲。

  • 对每个通道重复执行此程序。

自动定标

自动定标可将示波器自动配置为对输入信号显示最佳效果，可以帮助使用者快速的分析每个通道上以及外部触发输入中的波形。可自动查找、打开和定标的波形需要满足以下要求：

  • 频率至少 25Hz

  • 占空比大于 0.5%

  • 至少 10mV 峰-峰电压幅度

  • 重复波形

任何不满足这些要求的通道将会在自动定标过程中被关闭。

水平控制

水平控制主要用于设置水平时基，可以调整信号波形在显示屏上的水平位置、扫描速度以及时基模式。具体按键如下图所示：

在通常的时基模式下（YT 模式），触发前出现的信号事件被绘制在时间参考点的左侧（▼），而触发后的事件被绘制在时间参考点的右侧。

而 XY 模式将电压-时间显示更改为电压-电压显示。通道 1 幅度在 X 轴上绘制，通道 2 幅度在 Y 轴上绘制，形成了通道 2 相对于通道1的一个函数波形。

还有一种时基模式是滚动，就是使波形在屏幕上从右至左缓慢移动。 更改时基模式的步骤如下：

  • 按下 Horiz（水平）。

  • 在“水平设置菜单”中，按下“时基模式”软键，然后选择相应的时基模式。

垂直控制

垂直控制包括用于每个模拟通道的垂直定标和位置旋钮，以及用于打开或关闭通道并访问通道的软键菜单的通道键。垂直控制如下图所示，可设置所选通道波形的垂直显示位置，通过旋转垂直位置旋钮 可在显示屏上向上或向下移动通道的波形，不但显示的波形会上下移动，且所选通道的“地” 标识也会随波形上下移动并显示于屏幕左侧，同时如果按下该旋钮，垂直显示位置快速恢复到零点（即显示屏水平中心位置）处。垂直定标旋钮可改变 "Volt/div（伏/格）" 垂直档位，同时屏幕上方的状态栏对应通道显示的幅值也会发生变化。

对于一个被测信号，它里面含有交流和直流信号两种成分，可以通过设置耦合方式来观测不同的信号分量

  • 当选择交流耦合方式的时候，只有交流信号可以显示在示波器的屏幕上，直流信号被滤除掉了

  • 当选择直流耦合方式的时候，交流和直流的信号同时都会体现在示波器的屏幕上。

在通道菜单中可以指定通道耦合方式，具体步骤如下：

  • 按所需的通道键。

  • 在“通道菜单”中，按下“耦合”软键以选择输入通道耦合方式：

    • 直流 DC — DC 耦合可用于查看低至 0Hz 且没有较大 DC 偏移的波形。

    • 交流 AC — AC 耦合可用于查看具有较大 DC 偏移的波形。AC 耦合将一个 10Hz 高通滤波器与输入波形串联，以便从波形中消除任何 DC 偏移电压。

触发控制

触发控制用来设置示波器何时采集和显示数据。

触发的波形每次满足特定的触发条件时，示波器会开始追踪（显示）波形，从显示屏左侧到右侧提供周期性信号（如正弦波和方波）的稳定显示。

例如，可以设置在模拟通道 1 输入信号的上升沿上触发，通过旋转“触发电平”旋钮，可以调整用于模拟通道边沿检测的电平。

除了边沿触发类型外，还可以设置在脉冲宽度、码型和视频信号上触发。

通过旋转“触发电平”旋钮可调整所选模拟通道的触发电平。按下“触发电平”旋钮可将电平设置为波形值的 50%。如果使用 AC 耦合，按下“触发电平”旋钮会将触发电平设置为 0V。

模拟通道的触发电平的位置由显示屏最左侧的触发电平图标 指示。模拟通道触发电平的值显示在显示屏的右上角。

可以使用 Force Trigger（强制触发）键在未触发时采集和显示数据。

按下 Mode/Coupling（模式/ 耦合）键，出现“触发模式和耦合菜单”，可以对触发模式和触发耦合方式进行设置，如下图所示。

“触发模式”软键会控制示波器在没有触发时要进行的操作，有两种触发模式：

  • 自动：示波器即使没有检测到触发条件也能采样波形。示波器在一定等待时间（该时间由时基设置决定）内没有触发条件发生时，将进行强制触发。当强制触发无效时，示波器虽能显示波形，但不能使波形同步，即显示的波形不稳定。当有效触发发生时，显示的波形将稳定。

  • 标准：示波器只有当触发条件满足时才能采样到波形。在没有触发时，示波器将显示原有波形而等待触发。

同时在显示屏右上方的触发指示器会显示是否在进行触发。

“耦合”软键用来控制触发耦合方式，主要有：

  • 直流DC耦合：允许 DC 和 AC 信号进入触发路径。

  • 交流AC耦合：将 10Hz 高通滤波器放置在触发路径中，以从波形中去除任何 DC 偏移电压。当波形具有较大的 DC 偏移时，使用 AC 耦合可获得稳定的边沿触发。

光标测量

光标是显示屏上水平和垂直的标记，表示所选波形源上的X轴值和Y轴值，可以使用光标在示波器信号上进行自定义电压测量、时间测量、相位测量或比例测量。

按下[Cursors]（光标）键就会出现光标及相应菜单，如下图所示。

光标的信息会显示在右侧信息区域中。光标有可能超出了显示屏范围，可通过缩放将其显示出来。

X 光标是水平调整的垂直虚线，可以用于测量时间（s）、频率（1/s）、相位（°）和比例（%）。X1光标是垂直短虚线，X2光标是垂直长虚线。所选波形源的X1和X2光标值显示在软键菜单区域中。X1和X2之间的差（ΔX）以及 1/ΔX 显示在右侧信息区域的“光标”框中。

Y光标是垂直调整的水平虚线，可以用于测量伏特或安培或可以用于测量比例（%）。Y1光标是水平短虚线，Y2光标是水平长虚线。所选波形源的Y1和Y2光标值显示在软键菜单区域中。Y1和Y2之间的差（ΔY）显示在右侧信息区域的“光标”框中。

有了X和Y光标就可以对波形进行手动测量了，具体步骤如下：

  • 按下 Cursors（光标）键，右侧信息区域中将显示“光标”框，表示光标已打开。（要关闭光标，可再次按下 Cursors（光标）键。）

  • 在“光标菜单”中，按下“模式”软键，然后选择手动模式，将显示ΔX、1/ΔX和ΔY值。

  • 按“源”软键，然后选择光标值的输入源：通道1或2。

  • 不断按“光标”软键，或者旋转 Entry 旋钮，选择要调整的光标，如果完成选择，可再次按“光标”软键或等待约五秒钟让弹出菜单消失。使用“X1 X2”和“Y1 Y2”选择可同时调整两个光标，而差值保持不变。

  • 要更改光标单位，按“单位”软键即可操作。

  • 旋转“光标”旋钮可调整选定光标位置。

这样通过调整光标的位置就实现了对波形的手动测量。手动测量较适合于不规则波形或非常规测量项目，如果是一些规则波形的常规测量项目可以通过自动测量完成。

自动测量

使用 Meas（测量）键可以对波形进行自动测量。所选最后四个测量的结果将显示在屏幕右侧的测量信息区域中，如下图所示。打开光标会显示最近所选测量（右侧测量区域的最下方）所测量的波形部分。

进行自动测量的步骤如下：

  • 按下 Meas（测量）键显示“测量菜单”。

  • 按下“源”软键，选择要进行测量的通道。

  • 按下“类型”软键，然后旋转 Entry 旋钮以选择要进行的测量类型。

  • “设置”软键可用来在某些测量上进行附加的测量设置。

  • 按下“添加测量”软键或按 Entry 旋钮可将选定测量类型加入，并显示在右侧测量信息框内。

  • 要关闭测量，可再次按 Meas（测量）键。

  • 要停止一项或多项测量，可按下“清除测量值”软键，选择要清除的测量，或按下全部清除。

示波器支持的测量类型主要有以下几种：

  • 电压测量有峰峰值（波形最高点至最低点的电压值）、最大值（波形最高点至GND的电压值）、最小值（波形最低点至GND的电压值）、幅值（波形顶端至底端的电压值）、高值（波形平顶至GND的电压值）、低值（波形平底至GND的电压值）、过冲（波形最高点与顶端值之差与幅值的比值）、前冲（波形最低点与底端值之差与幅值的比值）、平均值（1个周期内信号的平均幅值）、均方根值（有效值）等；

  • 时间测量有频率、周期、上升时间（波形幅度从10%上升至90%所经历的时间）、下降时间（波形幅度从90%下降至10%所经历的时间）、延迟、相位等。其中有多个测量是可以设置的，比如延迟，可以设置成上升沿到上升沿或者上升沿到下降沿等等。

有了这些标准测量，可以很方便的进行测量，减少了手动操作的过程。

保存波形

示波器支持将示波器屏幕图像以 BMP 或 PNG 格式保存到 USB 存储设备中，也可将采集的波形数据以逗号分隔值 (CSV)、ASCII XY 和二进制（BIN）格式保存。

保存图像的步骤如下：

  • 将USB存储设备插入到示波器上，这里请注意由于系统问题，有些USB存储设备并不能被示波器所识别。

  • 按下Save/Recall（保存/调用）键，出现“保存/调用菜单”。

  • 选择“保存”软键，再选择“格式”软键，通过旋转Entry旋钮以选择8位位图图像(.bmp)、24位位图图像(.bmp)或24位图像(*.png)格式。

  • 按下第二个位置中的软键并使用Entry旋钮选择要保存到的位置。

  • 通过“设置”软键进入“文件设置菜单”可以对图像进行设置，如反转背景色等实用功能。

  • 按下“保存”软键来保存文件，将显示一条消息，指示保存是否成功。

波形发生器

DSOX2012示波器中内置有波形发生器，可以产生正弦波、方波和锯齿波（三角波）。

在测试示波器电路时，使用波形发生器可以容易地提供输入信号。

该波形发生器的技术指标如下：

  • 对于所有波形类型，输出幅度可从 10mVpp 调整为 2.5Vpp 以进入 50Ω 负载（或从 20mVpp 调整为 5Vpp 以进入开路负载）。

  • 正弦波频率调整范围是 100mHz 至 20MHz；

  • 方波频率调整范围是 100mHz 至 10MHz，占空比调整范围是 20% 至 80% ；频率调整范围是 100mHz 至 100kHz，对称性表示斜波波形上升的每个周期的时间量，其调整范围是 0% 至 100%。

按下 Wave Gen（波形发生器）键就可以启用波形发生器输出，此时 Wave Gen（波形发生器）键将被点亮，前面板 Gen Out BNC 接口上会有波形输出，屏幕下方会出现“波形发生器菜单”，如图所示。

具体操作步骤如下：

  • 在“波形发生器菜单”中，按下“波形”软键，然后旋转 Entry 旋钮就可以选择波形类型。

  • 按下“频率”软键，然后旋转 Entry 旋钮就可以设置波形频率。

  • 按下“幅度”软键，然后旋转 Entry 旋钮就可以设置波形幅度。

  • 按下“偏移”软键，然后旋转 Entry 旋钮就可以设置波形偏移。

有了这些设置就能够产生相应的波形，按下“设置”软键后进入“波形发生器设置菜单”可以对波形发生器进行其他的设置。

主要有以下两项设置：

  • 按下“输出负载设置”软键，可以设置输出负载类型：50Ω和高阻。Gen Out BNC 的输出阻抗固定为 50ohms，但是输出负载选择允许波形发生器显示预期输出负载的正确的幅度和偏移值，如果实际负载阻抗与选定的值不同，则显示的幅度和偏移电平将是不正确的。

  • 按下“逻辑预设值”软键可以将输出电压设置为 TTL、CMOS(5.0V)、CMOS(3.3V)、CMOS(2.5V) 或 ECL 兼容的低和高电平。

最后更新: 2024年2月28日
作者：cuibst (95.63%), Jiajie Chen (4.37%)