示波器测试 续

示波器测试  续


　　2．李沙育图形法测相位
　　将示波器的X轴选择置于X轴输入位置，将信号u1接入示波器的Y轴输入端，信号u2接入示波器的X轴输入端。适当调节示波器面板上相关旋钮，使荧光屏上显现一个大小适宜的椭圆（在特殊情况下，可能是一个正圆或一根斜线）。
　　形成椭圆的原理如图5-13所示。
　　由图可见，设Y轴偏转板上的信号u1导前于X轴偏转板上的信号u21/8周期，设u2的初相为零，即φ2=0，因此当u2为零时，u1为一个较大的值。如图中的“0”点。此时，荧光屏上的光点也相应地位于“0”点。随着时间的变化，u1上升，u2也上升，则荧光屏上的光点向右上方移动。当经1/8周期后，u1、u2分别到达“1”点，此时u1到达*大值，u2为一个较大的值，荧光屏上的光点位于相应的“1”。如此继续下去，荧光屏上的光点将描出一个顺时针旋转的椭圆。如果u1滞后于u2则形成一个逆时针旋转的椭圆。当然，这只有在信号频率很低时（如几赫兹），且在短余辉的荧光屏上便会清楚地看到荧光屏上的光点顺时针或逆时针旋转的现象。由上述可见椭圆的形状是随两个正弦信号电压u1、u2相位差的不同而不同。因此可以根据椭圆的形状确定两个正弦信号之间的相位差Δφ。在图5-13中设A是椭圆与Y轴交点的纵坐标，B是椭圆上各点坐标的*大值。由图可见，A是对应于t=0时u1的瞬时电压，即
　　A=Um1sinφ1
　　B是对应于u1的幅值，即
　　B=Um1
　　于是 A/B=（Um1sinφ1）/ Um1= sinφ1
　　来表示。在实际测试中为读数方便，常读取2A，2B（或2C，2D），按式
　　Δφ=arc sin（2A/2B）或Δφ=arcsin（2C/2D）
　　来计算相位差。
　　图5-14所示的各种图形分别表示正弦信号电压在不同相位差时的情况。不难看出，如果椭圆的主轴在第1和第3象限内，则相位差在0°～90°或270°～360°之间；如果主轴在第2和第4象限内，相位差在90°～180°或180°～270°之间。
　　图5-14 不同相位差时的图形
　　（四）频率的测量
　　用示波器测量信号频率的方法很多，下面介绍常用的两种基本方法。
　　1．周期法
　　对于任何周期信号，可用前述的时间间隔的测量方法，先测定其每个周期的时间T，再用下式求出频率f：f=1/T
　　例如示波器上显示的被测波形，一周期为8div，“t/div”开关置“1μs”位置，其“微调”置“校准”位置。则其周期和频率计算如下：
　　T=1us/div×8div = 8us
　　f= 1/8us =125kHz
　　所以，被测波形的频率为125kHz。
　　2．李沙育图形法测频率
　　将示波器置X-Y工作方式，被测信号输入Y轴，标准频率信号输入“X外接”，慢慢改变标准频率，使这两个信号频率成整数倍时，例如fx:
　　fy=1:2，则在荧光屏上会形成稳定的李沙育图形。
　　李沙育图形的形状不但与两个偏转电压的相位有关，而且与两个偏转电压的频率也有关。用描迹法可以画出ux与uy的各种频率比、不同相位差时的李沙育图形，几种不同频率比的李沙育图形如图5-15所示。
　　利用李沙育图形与频率的关系，可进行准确的频率比较来测定被测信号的频率。其方法是分别通过李沙育图形引水平线和垂直线，所引的水平线垂直线不要通过图形的交叉点或与其相切。若水平线与图形的交点数为m，垂直线与图形的交点数n，则
　　fy / fx=m / n
　　当标准频率fx（或fy）为已知时，由上式可以求出被测信号频率fy（或fx）。显然，在实际测试工作中，用李沙育图形进行频率测试时，为了使测试简便正确，在条件许可的情况下，通常尽可能调节已知频率信号的频率，使荧光屏上显示的图形为圆或椭圆。这时被测信号频率等于已知信号频率。
　　图5-16常用频率比的李沙育图形
　　由于加到示波器上的两个电压相位不同，荧光屏上图形会有不同的形状，但这对确定未知频率并无影响。
　　李沙育图形法测量频率是相当准确的，但操作较费时。同时，它只适用于测量频率较低的信号。
　　示波器使用注意事项
　　1.为了仪器操作人员的**和仪器**，仪器在**范围内正常工作，保证测量波形准确、数据可靠、降低外界噪声干扰；通用示波器通过调节亮度和聚焦旋钮使光点直径*小以使波形清晰，减小测试误差;不要使光点停留在一点不动，否则电子束轰击一点宜在荧光屏上形成暗斑，损坏荧光屏。
　　2.测量系统-例如示波器、信号源；打印机、计算机等设备等。被测电子设备-例如仪器、电子部件、电路板、被测设备供电电源等设备接地线必须与公共地(大地)相连。
　　3. TDS200/TDS1000/TDS2000系列数字示波器配合探头使用时，只能测量（被测信号- 信号地就是大地，信号端输出幅度小于300V CATII）信号的波形。**不能测量市电AC220V 或与市电AC220V不能隔离的电子设备的浮地信号。（热地是不能接大地的，否则造成仪器损坏，如测试电磁炉。）
　　4.通用示波器的外壳，信号输入端BNC插座金属外圈，探头接地线，AC220V 电源插座接地线端都是相通的。如仪器使用时不接大地线，直接用探头对浮地信号测量，则仪器相对大地会产生电位差；电压值等于探头接地线接触被测设备点与大地之间的电位差。这将对仪器操作人员、示波器、被测电子设备带来严重**危险。
　　5. 用户如须要测量开关电源(开关电源初级,控制电路)、UPS(不间断电源)、电子整流器、节能灯、变频器等类型产品或其它与市电AC220V 不能隔离的电子设备进行浮地信号测试时，必使用DP100高压隔离差分探头。