教学过程中示波器的使用技巧与学习要点

　　摘要：电信号无法被人类感官直接感知，但在应用的时候又必须对它们有所了解。电子示波器就是将电信号波形转换成人眼能直接观察到的图像的一种仪器，广泛用于科学研究、工农业生产、医疗卫生等方面。本文以SR-8型双踪示波器为例，为相关专业的学生介绍其使用技巧、学习要点。
　　关键词：示波器；学习要点；教学技巧
　　
　　电子示波器是电子测量中最常用的一种仪器。它可以直观地显示电信号的时域波形图像，并根据波形测量信号的电压、频率、周期、相位、调幅系数等参数，也可以间接测电路的有关参数及元器件的伏安特性；利用传感器，示波器还可以测量非电量甚至人体的某些生理现象。示波器可以工作在X-Y模式下，用来反映相互关联的两个信号之间的关系。所以，在科学研究、工农业生产、医疗卫生等方面，示波器获得了广泛应用。
　　一、 示波器的正确使用方法及使用技巧
　　1. 使用前的准备
　　在使用任何一种示波器之前，同学们都应首先仔细阅读使用说明书，明确示波器面板上各旋钮的功能，掌握读取方法。
　　（1）将面板上各旋钮的功能置于下列位置。①辉度旋钮（INTEN）：控制置于中间，聚焦旋钮（FOCUS）：置于中间。②输入耦合开关（AC-GND-DC）：置于AC。③垂直偏转因数（V/DIV）：根据被测信号的幅度大小置于适当位置（如被测信号在5V左右，可将此开关置于1V/格）。④位移旋钮（PISITION）：置于中间位置。⑤工作方式选择开关（MODE）：置于通道CH1位置（或CH2位置）。⑥扫描时间因数（TIME/DIV）：根据信号的频率置于适当的位置。⑦扫描微调：置于校正位置（顺时针旋到底）。⑧触发源选择开关（SOURCE）：置于“内”。⑨内触发选择开关（INT）置于CH1。⑩触发方式（TRIG MODE）置于“自动”（AUTO）。
　　（2）接通电源开关。电源指示灯亮，几秒钟后，屏幕上应看到一条扫描线。适当调节辉度旋钮，使扫描线的亮度适中，调节聚焦旋钮（FOCUS），使扫描线最细，调节左右和上下位移旋钮（POSITION），使扫描线和屏幕中间水平刻度线重合。
　　（3）预热几分钟后，示波器即可使用。
　　2. 示波探头与示波器的校正
　　示波探头是一个范围很宽的电压衰减器，应有良好的相位补偿，否则显示的波形会因探头的性能不良而畸形，产生测量误差。使用前，应对探头进行适当的补偿调节。调节方法如下：先把探头接到通道CH1或CH2的输入端，并把探头的衰减开关置于“X10”位置。把垂直偏转因数开关调至10mv/DIV挡，再把探头针钩到校准电压输出端子（CAL），用示波器附带的无感改锥调节探头上的补偿器，直到屏幕上显示理想的方波。
　　（1）示波器在使用一段时间或经较长时间存放或修理后，应重新进行校准。在示波器进行定量测量时，必须对示波器的测试精度进行校准，示波器精度校准分垂直校准和时基校准两个方面。待示波器开机20分钟后，内部稳定即可进行校准工作。先将Y衰减开关置“校正”挡，扫描速度置1ms/DIV，调节同步旋钮使显示波形稳定。此时，屏幕上应有峰-峰值占4格，垂直幅度即说明调好。该方波在屏幕水平方向有一个完整的波形，即1个周期占1格，方波周期T=1格×1ms/格=1ms（频率为1KHz）。若1个周期在水平方向所占的格数大于1格或小于1格，说明扫描速度变快或变慢，应调节X轴通道板上的微调电位器。当扫描方波在水平方向刚占1格时，就完成了时基校准工作。
　　（2）扫描基线的校正。示波器应用在不同的场合，会受外磁场的影响引起扫描基线发生倾斜，此时需要对扫描基线进行校正。校正的方法：用螺丝刀调节“基线旋转”，使扫描线和示波器的水平刻度线平行。
　　3. 示波器使用注意事项及技巧
　　①测试前，应首先估算被测信号的幅度大小。若不明确，可先估算被测信号幅度大小。可先将示波器的V/DIV选择开关置于最大挡，避免因电压过高而损坏示波器。②大部分示波器都设有扩展挡位和旋钮，定量测量时一定要检查这些旋钮所在的状态，否则会引起读数错误。③在用示波器测量较弱信号时，其波形不容易同步。这时可采用以下两种方法解决：(a)仔细调节示波器上的触发电平控制（LEVEL）旋钮，使被测信号稳定和同步。必要时，可结合调整扫描微调旋钮，一般情况下，使之位于校正位置（CAL）。（b）可使用与被测信号同频率（或整数倍）的另一强信号作为示波器的触发信号。④在使用示波器直流输入时，应先将示波器输入接地，确定示波器的零基线，才能方便地测量被测信号的直流电压。⑤示波器工作时，周围不要放置大功率的变压器，否则，测出的波形会有重影和噪波干扰。⑥示波器可作为高电阻的电压表使用。因被测电路中有一些高内阻电路，若用普通万用表测电压，由于万用表内阻低，测量结果会不准确，同时还可能会影响被测电路的正常工作。而示波器的输入阻抗比万用表小得多，测量结果不但较为准确，而且还不会影响电路的正常工作。
　　二、 示波器的故障与检修
　　示波器用于电子实验教学，实验课时较多，使用频繁，且使用时间较长，经常出故障。掌握示波器的常见故障的分析检修方法，可以降低维修成本，减少换件的盲目性，有利于缩短维修周期。
　　1. 低压电源部分
　　该部分位于仪器后部，有一连接插片与主机进行电路连接，可与主机分离。①本仪器共有四组稳压电源，即-36V，-12V，+12V和+120V，由于它们有一定依赖关系，故检查时必须按以上顺序进行。如-36V保险丝熔断，必导致-12V不正常，-12V不正常导致+12V不正常。以-36V为例，如-36V输出约为-40多伏，一般多为调整管BG117击穿或调整放大部分故障。放大调整部分具体检查步骤可参考如下：调整W111，BG123基极电位应有相应电位摆动，其发射极电位亦应相应摆动，顺序测量BG119、BG118、BG117基板均应有相应电位摆动，通过以上测量和对测电位进行分析，不难找出故障所在。②各挡电源纹波应符合相关规定。③开机后熔断保险丝熔断。此故障应将电源和负载引起的故障分离出来，可用测对地电阻办法来区别。
　　2. 高频高压及显示控制系统
　　高频高压单元位于示波管下侧，可与主机分离。①无显示光迹时，同学们往往认为是高频高压及显示系统出故障。实际上，必须在X、Y偏转电压分别对称的情况下无光迹显示时，方能认为这部分电路的故障（X、Y偏转极电压对称，可借助于X、Y移位电位器达到t/div开关可置外接位置）。这一点，同学们往往容易忽视而造成故障不能迅速排除。②对无辉度故障，应先检查-12伏是否通过L401加入本单元，然后测量R412应有负1千伏高压，高频高压插件旁引出处应有正2千伏高压。如无高压输出，应检查BG401和BG405是否损坏，除此之外一般高压线击穿受潮，高压整流硅堆、滤波电容击穿等，当然也可能是示波管故障引起的负载过重，可将示波管座拔去试之。③如高压输出正常而无辉度，则应检查示波管栅极和阴极电位差这一环节。如由于栅极电位过负（对阴极而言），可调节W402或改变R414阻值。④如在辉度调节时，X-Y灵敏度亦随之改变，这是高压控制部分故障。其一是高压整流或滤波电容器不佳，而引起高压负载过重；也可能是高压线包受潮引起，应一一试之。其二是高压电路工作状态需重新调整，一般可调整R410阻值，其范围可在6.2千欧～15千欧之间选择，R408阻值可在12千欧～20千欧之间选择。⑤检修后应将负1千伏调准，融合调节W402，使调节辉度有熄灭到逐渐增亮的变化过程。
　　
　　3. Z轴放大器
　　经Z轴放大的辉度调制信号应输出符合要求的增辉信号，如电路工作反常而无增辉信号，应为X极的BG22-8击穿，或W23-1未调整好导致。除此之外，还应注意电路输出电缆屏蔽线，使金属外壳不与芯线短路。当BG13-8开路将会使增辉信号不正常，其现象为调整扫描线亮度时，出现起始端先熄灭逐渐延伸到扫描线的末端。为了兼顾断续消隐和增辉，应调节W10-1使BG16-1的基极电位为0.5V为准。
　　4. Y轴偏转系统
　　①Y放大器部分。Y放大器由Y插件和与主机相连的Y后置放大器、延迟线组成。一般常见故障为光点偏离屏幕，其检查步骤如下：将“显示方式”开关置于CH1或CH2，如CH1或CH2有一正常，则故障可确定在CH1或CH2前放大部分，若均偏离屏幕则一般认为是公共放大部分故障。对前置放大器故障，则可通过两块相同的印制版，用代替法判断是否有故障。前置放大器之后部分，可通过拔去电路板的方法来缩小故障范围。确定故障所在板之后，可由故障板输入端逐渐将差分电路输入端短路，如短路后光迹返回屏幕中心时，则故障在短路的前一级，以此方法缩小故障范围，然后再测量故障级工作电位来判断故障产生的原因。其他常见故障有：（a）光点跳动，一般光点连续跳动，以BG13-1、BG13-2管跳动不佳引起居多，平衡电位器W13-1跳动也较为常见。（b）显示方式不正常。显示控制由组成的电路控制的门电路来实现。此电路应先检查断续显示，如无断续信号，则应检查显示开关和Z轴板上的脉冲变压器是否接通完好，否则检查组成的自激多谐振荡器。（c）信号加不进。这种情形较常见，也较容易排除。大多是由电容器短路、引线短接或器件对地短路、电阻开路、开关损坏等引起。②内触发放大器。该部分电路故障表现为触发同步不佳或触发灵敏度低。检查时用测量各点电位方法很容易找出故障所在。
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　　①X放大器。常见故障有光点偏离屏幕，此类故障用与Y放大器光点偏离屏幕一样的方法排除。②时基触发器。这部分电路检查，可将触发“方式”开关置于高频，触发极性置“+”，“电平”电位器逆时针旋转，应自激扫描线出现，如无波形出现，可能击穿。③时基发生器。这部分故障较难判断，检查中可将其分割开来，以此缩小故障范围。常见故障有以下几种：（a）扫描线短。扫描线起始端偏于屏幕右侧，一般是由于电路板到释抑电容器的总线断开或此开关长刀不佳。（b）无扫描。一般是由于击穿，更换该管则出现扫描线。
　　虽然示波器结构复杂，面板旋钮多，但如果广大学生平时认真学习，就能熟悉掌握并正确使用，这对广大电工电子工作者是有很大帮助的。
　　
　　参考文献：
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