示波器使用中的常见问题

2012-02-01 13:53:44来源: 互联网
示波器使用中的常见问题
1. 开机后,示波器黑屏怎么办?
所谓黑屏,就是示波器的荧光屏看起来没有任何光点,好像没有开机一样。造成这种现象的主要原因有以下几种:
1) 示波器的辉度不合适
示波器辉度被调整而引起黑屏的现象一般出现于,上次使用者由于测试需要降低了辉度(比如在昏暗的灯光下,过强的辉度会刺眼);教师在考核学生时,故意将示波器辉度调整为最小;维修者的习惯性操作。但是,这个问题不容忽视,当出现黑屏时,首先检查辉度旋钮,并将其拧到最大,是一个良好的习惯。
2) 示波器没有触发扫描
辉度合适的情况下,仍然可能出现黑屏。
当示波器的触发方式为常态(Normal),如果输入通道没有接入有效信号,或者接入的信号幅度没有达到设定电平(Level),将不会引起X轴偏转板上锯齿波的产生。在多数情况下,荧光屏的左边(以观察者为基准)将会出现一个不移动的光点。但是,如果此时X轴基准位置(X_Position)不正确,将使得此光点不出现在屏幕上。这也就造成了黑屏。
解决的方法就是让示波器出现扫描线。因为,X_Position可以将一个光点移出屏幕,但是却无法将宽达8cm左右的扫描线整个移出。
将触发方式选择为自动触发(Auto)就可以让示波器产生扫描线。(参见1.1.2中第6个问题)
3) 示波器Y基线位置(Y_Position)不合适
如果示波器的Y轴基线位置不合适,即便产生扫描线,也有可能使得扫描线处于屏幕的上方或者下方,仍然可能出现黑屏。这种情况下,通过旋转 Y_Position旋钮,可以很快找回扫描线,而消除黑屏。
4) 不合适的被测信号
通过上述分析,可以得出,消除黑屏的一般步骤是:旋转辉度至最大(保证辉度正常)→将触发方式设为自动(保证扫描线产生)→将X位置旋钮旋至中间→满幅度调整Y_Position(找回扫描线)。
但是,即便此时,也有可能仍然黑屏。当被测信号是一种特殊信号,也有可能让观察者难以看到,而误认为是黑屏。当输入信号为上下沿均很陡的方波,由于Y轴增益的不合适,使得方波的高低电平均超出了Y轴显示范围,这种波形在荧光屏上仅仅出现了几条很陡的竖线。当示波管老化,或者其它原因,非常容易造成观察者难以察觉。
将输入耦合开关置于GND,示波器将关断输入信号而显示0线,就可以回避这个问题。
因此,按照下述步骤操作,一般均可顺利消除黑屏,除非示波器真的损坏了。
旋转辉度至最大(保证辉度正常)→将触发方式设为自动(保证扫描线产生)→将输入耦合开关置于GND(保证不受到奇异被测信号的影响)→将X位置旋钮旋至中间→满幅度调整Y_Position(找回扫描线)。
2. 张同学和李同学分别制作了一个波形发生器,输出都是1000Hz的方波。当将这两个被测信号分别接入一个示波器的通道1和通道2,每一路信号都可以稳定显示,用双踪显示却怎么也无法稳定显示两路波形,为什么?
任何两个非通源的波形发生器,要做到频率完全相同是不可能的。随着时间的推移,它们之间存在的相位差将不停地改变,因此,数字示波器可以记录某一个瞬间它们之间的相差关系,并稳定显示,而模拟示波器由于没有记录功能,只能显示观察的时刻它们之间不稳定的相差,因此,不稳定显示是正常的,稳定了反而是此前某一个时刻的记录或者出现了什么问题。
3. 一个周期性信号如图1.1.23A所示,周同学无论如何也无法将其在示波器上稳定显示,你有什么办法吗?

图1.1.23 一个特殊心电波形的触发显示方法
之所以难以稳定显示的原因是:无论使用上升沿还是下降沿触发,在图中显示的每个周期中,都存在2个满足电平触发条件的时刻(用纵向虚线表示)。这就造成如图1.1.23B所示的两个不同的触发位置,导致波形显示的不重叠。
仔细调整扫速的微调旋钮(内圈),可以使得第二个满足触发条件被正在发生的锯齿波所覆盖,而使波形稳定显示,如图1.1.23C所示。但是,这样就造成显示的波形无法读取时间参数(一旦改变微调,则示波器不在测量状态)。
复杂一些,但是可以解决问题的方法如下:
用比较器对输入信号进行数字化处理,产生如图1.1.23D所示的信号。然后,用2进制计数器将信号变为1.1.23E所示。用E图信号作为触发源,就可以稳定显示上述波形。
在数字电路中,预将图D所示的信号稳定显示,也经常使用这种方法。
4. 赵同学发现,示波器的触发方式选择存在与书上介绍不一致的地方。他将触发方式选择由常态(Normal)变为自动(Auto),按道理,触发将按照自动节律,波形会出来,但不会稳定。可是,他怎么改变信号频率,示波器仍然稳定显示,这是为什么?
现在生产的多数示波器,都丰富了AUTO(自动触发)的功能:当触发源信号满足电平触发条件,触发电路按照触发源产生锯齿波,这与NORM(常态触发)没有任何区别;当触发源信号不满足电平触发条件,才按照固定频率产生无法稳定波形显示的锯齿波。赵同学实验中输入的信号,满足电平触发条件,所以可以稳定显示。
5. 陈同学将一个峰峰值为1V的正弦波,用两根电缆线分别接入通道1和通道2,在示波器上读数,通道1为峰峰值1V,通道2却是0.8V,为什么?
陈同学没有将通道2的Y轴增益开关内圈旋钮右旋到底。应该右旋内圈旋钮,听到“啪嗒”声响,示波器才进入测量状态。
6. 王同学将一个峰峰值为1V的正弦波,用两根电缆线分别接入通道1和通道2,并且他学会了问题5,将两个通道的Y轴增益均设为测量状态,在示波器上读数,通道1为峰峰值1V,通道2却是0.1V,为什么?
王同学使用的是带衰减开关的电缆线。这种电缆线具有“×1”和“×10”两种选择。当置于“×10”位置时,电缆对输入信号进行1/10衰减,导致输入到示波器的信号幅度变为原信号的1/10。
7. 杨同学在一旁观察到了陈同学和王同学所犯的测量错误,他也将一个峰峰值为1V的正弦波,用两根没有任何衰减的电缆线分别接入自己示波器的通道1和通道2,并将两个通道的Y轴增益均设为测量状态,在示波器上读数,通道1为峰峰值1V,通道2却是0.85V,为什么?
这种情况,几乎可以肯定,是示波器的通道2发生了故障,通常是Y轴放大器的增益控制出现了问题,应该检修。
8. 输入信号是1Hz的方波,在示波器上却看到如图1.1.24所示的波形,为什么?
错误地将输入耦合开关置于AC,改变为DC就可以消除这种故障。
9. 能够用模拟示波器观察1Hz的信号吗?

图1.1.24 低频方波信号在AC耦合下的显示
模拟示波器是利用被测信号的周期性,在荧光屏上重复扫描获得稳定波形的。当被测信号频率较低时,用于扫描的锯齿波,其周期也会相应变长。这就造成观察者可以在屏幕上看到光点的缓慢移动,而不是波形连续的曲线。图1.1.24所示的波形,更确切地说,应该是光点移动的轨迹。但是,有些观察者可以通过大脑的记忆,而在大脑中形成这样的波形。因此,应该说,模拟示波器可以显示低频信号,但是效果不好。
有一种被称为“长余辉”的示波器,利用一种特殊的荧光粉——这种荧光粉,在电子束轰击并停止轰击后,会继续发出较长时间的余辉,余辉时间的长短,也是示波器的一个指标——可以使模拟示波器稳定显示更加低频的被测信号。
10. 将一个信号源的正弦波输出直接接到示波器的通道1,却看到一条直线。这是为什么?
这是教师在指导实验时,最常遇到的问题,只要同学们认真分析,就不难解决。可能造成这种现象的主要原因有:
 信号源本身就是损坏的;
 信号源没有使用正确;
 信号源存在过量的衰减,输出值太小;
 信号源的输出线断了;
 示波器是损坏的;
 示波器的通道选择错误(常见);
 示波器的输入耦合开关错误地置于GND上(常见);
 示波器扫速太快(常见);
 示波器通道1的电缆线断了;
 其它可能的错误。
很显然,同学们遇到这样的问题,立即叫老师,是错误地认为,不是信号源坏了,就是示波器坏了,而仪器损坏自己是无能为力的,只好叫老师。实际上,以我们的经验,多数情况下,发生这种现象的原因是仪器损坏之外的。
正确的处理方法是:将信号源和示波器断开,用示波器的校准信号单独测试示波器,以保证示波器工作良好,然后用替换的方法,按照上述可能的故障,逐步查找,很快就可以找到故障所在。
11. 孙同学发现了一个奇怪的现象:他将信号源输出电缆线的红线和示波器电缆线的红线连接在一起,却忘记将这两根电缆线的地线(黑线)接在一起。可是,他却在示波器上看到了清晰的信号源输出。这是为什么?
出于安全和抗干扰的要求,许多仪器设备都将机壳、信号地和电源引线中的大地相连(仪器的大地来源于建筑物就近的接地点,并且通过墙内的交流电源线,出现在电源插板上)。因此,当信号源和示波器共用一个电源插板,它们的信号地实际上已经连接在一起了。这就造成了张同学发现的奇怪现象:信号的单线传输。
12. 许同学明白了问题11后,心想,既然信号源的地线和示波器的地线已经在电源插板上连接在一起,以后只需要连接信号线就可以了,地线可以不接了。这样做,对吗?
这样做不对。不管外部连接与否,正确的使用规定的接地线是必须的。
13. 钱同学希望将输入信号反相后接入,于是他将信号源的黑线和示波器的红线连接,信号源红线与示波器黑线连接,这样做,可以吗,有危险吗?
由于问题11已经解释的原因,信号源和示波器的地线实际上已经连接在一起。当将信号源的红线和示波器的黑线连接在一起,实际上就等于将信号源的红线和自己的地线连接在一起,肯定会造成信号源的输出短路。轻则烧毁保险,重则引发更大的故障或者危险。
14. 何同学也发现了一个奇怪的现象:他用手接触示波器探头中的红线,发现示波器上显示出高达几十伏的,频率大约是50Hz的,很难看的信号。难道自己是一个信号源吗?或者自己的身体可以发电吗?
人体类似于一个大天线,在目前的环境中,接收50Hz交流电引起电磁场变化产生的干扰信号,是一种客观存在。这种干扰信号的特点是:电压幅度较大,高达几十伏,但是输出电阻也很大。因此,这种高电压干扰,既不能电击别人,也不能提供功率输出——点亮灯泡,或者电炉子。但是,这种信号在遇到高输入阻抗的仪器时,却能够将电压体现在仪器的输入端。示波器的输入电阻为1MΩ,接收并显示这个电压是正常的。
多数电路设计中,信号都具有较小的输出电阻,这些信号即便幅度很小,当它们与人体接触时,就类似于一个小幅度、低输出电阻的信号与一个大幅度、高输出电阻的信号的连接,实际的输出值几乎不会受到人体的干扰。这就是很多电路中,用手指接触电路的裸露部分,几乎不会影响电路工作的原因。而一旦电路设计中,出现某个裸露部分,具有较高的输出电阻,并且被人体接触,则电路有可能出现故障。这就是为什么有些仪器的内部电路,不允许随意触摸的原因。
这种特性,也被应用于一些检测领域:比如有一种触摸台灯,台灯表面有一个金属片,连接一个高输入电阻的检测部分——通常用高阻的场效应管实现,当人体感应的干扰信号通过手指接触到金属片,则放大电路就接受到一个比较大的电压信号,利用这个电压信号作为人体接触台灯的标识,来点亮或者关闭台灯。
15. 在双踪显示中,如何选择使用ALT(交替)或者CHOP(断续)?
在被测信号频率较低时,不宜使用ALT。
在被测信号频率较高时,不宜使用CHOP。
在大多数情况下,ALT和CHOP没有明显区别,可以随意使用。
16. 胡同学将探头校准信号引入通道1,却显示两个光点在屏幕上移动,是怎么回事?
是扫速不合适引起的。将扫速开关由原先的0.2s/DIV改为0.5ms/DIV,显示正常。
17. 示波器出现图1.1.25A所示的波形,是怎么回事?

[1] [2]

关键字:示波器  显示原理

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0201/article_14035.html
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