电子测量与检验 - PowerPoint PPT Presentation

第三章 部件的测量与检验

• 任务1：
• 典型电路输出波形的测量1

知识链接

1KΩ

A端:直流

B端:交流

100μF

输

出

1KΩ

输入部分：

A端：直流信号：+5V

B端：交流信号：峰峰值为4V，频率为1KHz

测试任务单1

分组练习

分组汇报

汇报内容：

1、如何组建测试系统。

2、示波器如何读数，实验数据。

3、本电路实现什么功能。

教师点评

1KΩ

Y1

1μF

Y2

• 任务2：
• 典型电路输出波形的测量2

Y1输入： VPP=10V ，f=1KHz

Y2输出

测试任务单2

△t＝信号相差格数×时基因数＝___________

△Φ＝（信号相差格数÷信号周期）×360°

＝_________

分组练习

分组汇报

汇报内容：

1、如何组建测试系统。

2、示波器如何读数，实验数据。

3、本电路实现什么功能。

教师点评

• 预习示波器的基本组成

知识链接

电子示波器

＊本章内容主要有：

● 示波测量的基本原理

●通用示波器

●取样示波器

●示波器的选择与使用

●示波器的基本测量方法

CA8020A模拟示波器

一、 示波器的定义

将人眼看不见的电信号以光的形式显示出来，通过对电信号波形的观察，便可分析电信号随时间变化的规律，并可根据波形测量信号的电压、频率、周期等参数。

二、示波器分类

从示波器对信号的处理方式出发分为：

模拟示波器 数字示波器

进一步可分为：

通用示波器 取样示波器

存储示波器 专用示波器

CA8020A模拟示波器

一、示波器的使用技术要点

使用前须检查电网电压是否与示波器要求的电源电压一致。

通电后需预热几分钟再调整各旋钮。

各旋钮应先大致旋在中间位置，以便找到被测信号波形。

1、辉度

使用示波器时，亮点辉度要适中，不宜过亮，且光点不应长时间停留在同一点上，以免损坏荧光屏。

2、聚焦

应使用光点聚焦，不要用扫描线聚焦。如果用扫描线聚焦，很可能只在垂直方式上聚焦，而在水平方向上并未聚焦。

如下图所示显示方波时可能会出现这样的现象。

3、测量

应在示波管屏幕的有效面积内进行测量，最好将波形的关键部位移至屏幕中心区域观测，这样可以避免因示波管的边缘弯曲而产生测量误差。

C

R

R

ui

ui

uo

Ri

R

uo

C

uo

4、探头

探头要专用，且使用前要校正。将示波器内部校正信号（方波信号）经探头接入通道，观察波形形状。

a) 正常补偿 b）欠补偿 c）过补偿

RiCi=RC

RiCi>RC

RiCi<RC

ui

示波器探头中高频阻容衰减电路的一个电容可以微调。示波器探头中高频阻容衰减电路的一个电容可以微调。

• 1 、开机前，检查电源电压与仪器工作电压是否相符；
• 2、开机预热，调节“辉度”、“聚焦”旋钮，使亮度适中，聚焦最佳；
• 3、使用仪器内部的探极校准信号，进行使用前校准；
• 4、根据被测信号选择正确的输入耦合方式、触发方式、扫描方式、垂直工作方式；
• 5、根据被测信号的电压和周期，选择适当的Y轴灵敏度、X灵敏度，输入被测信号，显示清晰稳定的波形；
• 6、调节垂直位移和水平位移，使波形在示波管屏幕的有效面积进行测量。

一、测量电压

a．交流电压的测量

（1）测量原理 使用示波器测量交流电压的最大优点是可以直接观测到波形的形状，还可显示其频率和相位。但是，只能测量交流电压的峰-峰值。被测交流电压值VPP（峰-峰值）为UP-P= H×Dy×k

式中：H为被测交流电压波峰和波谷的高度或任意两点间的高度；Dy为示波器的垂直灵敏度；k为探头衰减系数。

（2）测量方法

1）首先应将示波器的垂直偏转灵敏度微调旋钮置于校准位置（CAL）。

2）将待测信号送至示波器的垂直输入端。

3）将示波器的输入耦合开关置于“AC”位置。

4）调节扫描速度和电平旋钮，使显示的波形稳定。

5）调节垂直灵敏度开关，使荧光屏上显示的波形适当，记录Dy值。

6）读出被测交流电压波峰和波谷的高度H。

7）根据式上计算被测交流电压的峰-峰值。

b．直流电压的测量

（1）测量原理

示波器测量直流电压的原理是利用被测电压在屏幕上呈现一条直线，该直线偏离时间基线（零电平线）的高度与被测电压的大小成正比的关系进行的。

被测直流电压值为：

UDC=h×Dy×k

式中，h为被测直流信号线的电压偏离零电平线的高度；Dy为示波器的垂直灵敏度；k为探头衰减系数。

（2）测量方法

1）首先应将示波器的垂直偏转灵敏度微调旋钮置于校准位置（CAL）。

2）将待测信号送至示波器的垂直输入端。

3）确定零电平线。

将示波器的输入耦合开关置于“GND”位置，调节垂直位移旋钮，将荧光屏上的扫描基线（零电平线）移到荧光屏的中央位置。

4）确定直流电压的极性。

调整垂直灵敏度开关到适当位置，将示波器的输入耦合开关拨向“DC”档，观察此时水平亮线的偏转方向，若位于前面确定的零电平线上，则被测直流电压为正极性；若向下偏转，则为负极性。

5）读出被测直流电压偏离零电平线的距离h。

6）根据公式计算被测直流电压值。

• 先确定扫描光迹的零电平线位置，此后不要再调动Y“移位”。
• 接入检测电压，将输入耦合开关置于“DC”位，调节有关旋钮使荧光屏上显示稳定的波形，选择合适的y轴偏转因数(v/div)，使光迹获得足够偏转但不超过有效面积。测量电压方法与前面介绍相同。
• 若荧光屏显示的波形图如图3.46所示，“v／div”开关在2V／div挡，微调旋钮置于“校准”位。则得

交流分量电压峰—峰值

Upp＝2V／div×4.0div＝8 V

直流分量电压

UD＝2V／div ×3.0div＝6 V

由于波形在零电平线的上方，

所以测得的直流电压为正电压。

二、测量时间和频率

对于周期性信号，周期和频率互为倒数，只要测出其中一个量，另一个参量可通过公式求出f=1/T。

被测信号的时间T为：T=x·DX/KX

式中：x为被测交流信号的在荧光屏水平方向所占距离；单位为厘米(cm)或格(div)

DX为示波器的扫描速度；单位为秒／厘米(s／cm)或秒／格(s／div)。

KX为x轴扩展倍率开关，一般为1或10。

用示波器测量时间时，应注意时基因数的微调应置于“校准”位置(顺时针旋到底)，同时还要注意有没有扫描扩展。

测量方法

• 1）首先将示波器的扫描速度微调旋钮置于“校准”位置。
• 2）将待测信号送至示波器的垂直输入端。
• 3）将示波器的输入耦合开关置于“AC”位置。
• 4）调节扫描速度开关，使显示的波形稳定，并记录值。
• 5）读出被测交流信号的一个周期在荧光屏水平方向所占的距离x。
• 6）根据上式计算被测交流信号的周期。

图3.47中，若知道信号一个周期的 x＝6．7div DX＝10ms／div，扫描扩展置于常态(即不扩展)，求被测信号周期。则

T＝6．7div×10ms／div=67ms

根据信号频率和周期互为倒数的关系．用前面所述的方法，先测得信号周期，再换算为频率

这种测量精确度不太高，常用作频率的粗略测量。

• 将两个被测信号分别接到y轴两个通道的输入端(如CA8020A型双踪示波器的Yl和Y2)，采用“断续”或“交替”显示。注意，要采用内触发，并且触发源选择时间领先的信号所接入的通道，要注意在“交替”显示时不得采用Yl和Y2交替触发。
• 若荧光屏上显示如图3．49中的两个波形，根据波形的时刻t1与波形的时刻t2在屏幕上的位置及所选用的扫描因数确定时间间隔。若时基因数为5ms／div，时间间隔x为1.0div．扫描扩展置于常态，则该时间间隔为 td=1.0div×5ms／div =5.0ms
• 注意，当脉冲宽度很窄时，不宜采用“断续”显示。

同频率正弦波相位差测量。

相位差指两个频率相同的正弦信号之间的相位差，亦即其初相位之差。

如图3．50所示。这时可从图中直接读出“χ1 =AC和χ2＝AB的长度，按式(3.11)计算相位差．

若χ1为1.4div，χ2为5.0div，则相位差为