示波器測試  續(xù)


　　2．李沙育圖形法測相位
　　將示波器的X軸選擇置于X軸輸入位置，將信號u1接入示波器的Y軸輸入端，信號u2接入示波器的X軸輸入端。適當調(diào)節(jié)示波器面板上相關(guān)旋鈕，使熒光屏上顯現(xiàn)一個大小適宜的橢圓（在特殊情況下，可能是一個正圓或一根斜線）。
　　形成橢圓的原理如圖5-13所示。
　　由圖可見，設(shè)Y軸偏轉(zhuǎn)板上的信號u1導前于X軸偏轉(zhuǎn)板上的信號u21/8周期，設(shè)u2的初相為零，即φ2=0，因此當u2為零時，u1為一個較大的值。如圖中的“0”點。此時，熒光屏上的光點也相應地位于“0”點。隨著時間的變化，u1上升，u2也上升，則熒光屏上的光點向右上方移動。當經(jīng)1/8周期后，u1、u2分別到達“1”點，此時u1到達*大值，u2為一個較大的值，熒光屏上的光點位于相應的“1”。如此繼續(xù)下去，熒光屏上的光點將描出一個順時針旋轉(zhuǎn)的橢圓。如果u1滯后于u2則形成一個逆時針旋轉(zhuǎn)的橢圓。當然，這只有在信號頻率很低時（如幾赫茲），且在短余輝的熒光屏上便會清楚地看到熒光屏上的光點順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。由上述可見橢圓的形狀是隨兩個正弦信號電壓u1、u2相位差的不同而不同。因此可以根據(jù)橢圓的形狀確定兩個正弦信號之間的相位差Δφ。在圖5-13中設(shè)A是橢圓與Y軸交點的縱坐標，B是橢圓上各點坐標的*大值。由圖可見，A是對應于t=0時u1的瞬時電壓，即
　　A=Um1sinφ1
　　B是對應于u1的幅值，即
　　B=Um1
　　于是 A/B=（Um1sinφ1）/ Um1= sinφ1
　　來表示。在實際測試中為讀數(shù)方便，常讀取2A，2B（或2C，2D），按式
　　Δφ=arc sin（2A/2B）或Δφ=arcsin（2C/2D）
　　來計算相位差。
　　圖5-14所示的各種圖形分別表示正弦信號電壓在不同相位差時的情況。不難看出，如果橢圓的主軸在第1和第3象限內(nèi)，則相位差在0°～90°或270°～360°之間；如果主軸在第2和第4象限內(nèi)，相位差在90°～180°或180°～270°之間。
　　圖5-14 不同相位差時的圖形
　　（四）頻率的測量
　　用示波器測量信號頻率的方法很多，下面介紹常用的兩種基本方法。
　　1．周期法
　　對于任何周期信號，可用前述的時間間隔的測量方法，先測定其每個周期的時間T，再用下式求出頻率f：f=1/T
　　例如示波器上顯示的被測波形，一周期為8div，“t/div”開關(guān)置“1μs”位置，其“微調(diào)”置“校準”位置。則其周期和頻率計算如下：
　　T=1us/div×8div = 8us
　　f= 1/8us =125kHz
　　所以，被測波形的頻率為125kHz。
　　2．李沙育圖形法測頻率
　　將示波器置X-Y工作方式，被測信號輸入Y軸，標準頻率信號輸入“X外接”，慢慢改變標準頻率，使這兩個信號頻率成整數(shù)倍時，例如fx:
　　fy=1:2，則在熒光屏上會形成穩(wěn)定的李沙育圖形。
　　李沙育圖形的形狀不但與兩個偏轉(zhuǎn)電壓的相位有關(guān)，而且與兩個偏轉(zhuǎn)電壓的頻率也有關(guān)。用描跡法可以畫出ux與uy的各種頻率比、不同相位差時的李沙育圖形，幾種不同頻率比的李沙育圖形如圖5-15所示。
　　利用李沙育圖形與頻率的關(guān)系，可進行準確的頻率比較來測定被測信號的頻率。其方法是分別通過李沙育圖形引水平線和垂直線，所引的水平線垂直線不要通過圖形的交叉點或與其相切。若水平線與圖形的交點數(shù)為m，垂直線與圖形的交點數(shù)n，則
　　fy / fx=m / n
　　當標準頻率fx（或fy）為已知時，由上式可以求出被測信號頻率fy（或fx）。顯然，在實際測試工作中，用李沙育圖形進行頻率測試時，為了使測試簡便正確，在條件許可的情況下，通常盡可能調(diào)節(jié)已知頻率信號的頻率，使熒光屏上顯示的圖形為圓或橢圓。這時被測信號頻率等于已知信號頻率。
　　圖5-16常用頻率比的李沙育圖形
　　由于加到示波器上的兩個電壓相位不同，熒光屏上圖形會有不同的形狀，但這對確定未知頻率并無影響。
　　李沙育圖形法測量頻率是相當準確的，但操作較費時。同時，它只適用于測量頻率較低的信號。
　　示波器使用注意事項
　　1.為了儀器操作人員的**和儀器**，儀器在**范圍內(nèi)正常工作，保證測量波形準確、數(shù)據(jù)可靠、降低外界噪聲干擾；通用示波器通過調(diào)節(jié)亮度和聚焦旋鈕使光點直徑*小以使波形清晰，減小測試誤差;不要使光點停留在一點不動，否則電子束轟擊一點宜在熒光屏上形成暗斑，損壞熒光屏。
　　2.測量系統(tǒng)-例如示波器、信號源；打印機、計算機等設(shè)備等。被測電子設(shè)備-例如儀器、電子部件、電路板、被測設(shè)備供電電源等設(shè)備接地線必須與公共地(大地)相連。
　　3. TDS200/TDS1000/TDS2000系列數(shù)字示波器配合探頭使用時，只能測量（被測信號- 信號地就是大地，信號端輸出幅度小于300V CATII）信號的波形。**不能測量市電AC220V 或與市電AC220V不能隔離的電子設(shè)備的浮地信號。（熱地是不能接大地的，否則造成儀器損壞，如測試電磁爐。）
　　4.通用示波器的外殼，信號輸入端BNC插座金屬外圈，探頭接地線，AC220V 電源插座接地線端都是相通的。如儀器使用時不接大地線，直接用探頭對浮地信號測量，則儀器相對大地會產(chǎn)生電位差；電壓值等于探頭接地線接觸被測設(shè)備點與大地之間的電位差。這將對儀器操作人員、示波器、被測電子設(shè)備帶來嚴重**危險。
　　5. 用戶如須要測量開關(guān)電源(開關(guān)電源初級,控制電路)、UPS(不間斷電源)、電子整流器、節(jié)能燈、變頻器等類型產(chǎn)品或其它與市電AC220V 不能隔離的電子設(shè)備進行浮地信號測試時，必使用DP100高壓隔離差分探頭。