如何使用示波器

拥有示波器后，您需要进行一些基本设置才能开始使用。本章将简要介绍如何使用示波器。尤其重要的是，出于安全考虑，正确的接地至关重要；这不仅关系到您自身的安全，也关系到您正在测试的集成电路(IC) 的安全。本章还将介绍示波器控制设置、示波器校准、示波器探头连接和探头补偿，以及基本的示波器测量技术。

正确接地

在进行测量或电路作业时，正确的接地是一个重要的步骤：

· 正确接地示波器可以保护您免受危险的电击。

· 正确接地可以保护集成电路免受损坏。

将示波器接地是指将其连接到电中性参考点，例如大地。将示波器的三脚电源线插入接地的插座即可实现接地。示波器接地对于安全至关重要。如果高压接触到未接地示波器的外壳（包括外壳的任何部分，例如看似绝缘的旋钮），都可能导致触电。但是，对于正确接地的示波器，电流会通过接地路径流向大地，而不是通过人体流向大地。接地对于使用示波器

进行精确测量也必不可少。示波器需要与您正在测试的任何电路共用一个接地端。有些示波器不需要单独接地。这些示波器具有绝缘外壳和控制元件，可以避免用户触电。如果您正在使用集成电路 (IC)，也需要进行接地。集成电路内部有非常细小的导电通路，很容易被人体积累的静电损坏。即使只是走过地毯，或者脱掉毛衣后触摸集成电路的引脚，都可能损坏昂贵的集成电路。为了解决这个问题，可以佩戴接地腕带，如图 64 所示。这种腕带可以安全地将人体上的静电荷导入大地。

图64：典型的腕式接地带。

设置控件

连接示波器后，请查看前面板。如第4 章“示波器系统和控制”开头所述，前面板通常分为三个主要部分，分别标记为垂直、水平和触发。根据型号和类型的不同，您的示波器可能还有其他部分。注意示波器上的输入接口——探头就连接在这里。大多数示波器至少有两个输入通道，每个通道都可以在屏幕上显示波形。多个通道便于比较波形。混合信号示波器(MSO) 的前面板还带有数字输入接口。

一些示波器带有自动设置(AUTOSET) 和/或默认设置 (DEFAULT) 按钮，可以一步设置控制参数以适应信号。如果您的示波器不具备此功能，建议在测量前将控制参数设置为标准位置。

示波器使用说明

1. 将示波器设置为显示通道1。

2. 将垂直电压/格刻度和位置控制设置为中间位置。

3. 关闭可变电压/分度值。

4. 关闭所有放大设置。

5. 将通道1 输入耦合设置为直流。

6. 将触发模式设置为自动。

7. 将触发源设置为通道1。

8. 将扳机延迟时间调至最小或关闭。

9. 将水平时间/分割和位置控制设置为中间位置。

10. 调整通道1 伏/格，使信号尽可能多地占据 10 个垂直格，而不出现削波或信号失真。

仪器校准

除了正确设置示波器外，建议定期进行仪器自校准以确保测量精度。如果环境温度自上次自校准以来变化超过5°C (9°F)，则需要进行示波器校准，或者每周进行一次校准。在示波器菜单中，有时可以通过“信号路径补偿”来启动此操作。有关更详细的说明，请参阅示波器随附的用户手册。

连接探针

正确接地示波器和自身，并将示波器设置到标准位置后，即可将探头连接到示波器。如果探头与示波器匹配良好，则可充分发挥示波器的性能，并确保所测信号的完整性。测量信号需要两个连接：

· 探针尖端连接

· 接地连接

探针通常带有一个接地夹，用于将探针接地到被测电路。实际操作中，将接地夹连接到电路中已知的接地端，例如待维修产品的金属外壳，然后将探针尖端接触电路中的测试点。

补偿探针

无源衰减电压探头必须针对示波器进行补偿。使用无源探头之前，需要对其进行补偿，使其电气特性与特定示波器相匹配。每次设置示波器时，都应该养成补偿探头的习惯。调整不当的探头会降低测量精度。图65 展示了使用未正确补偿的探头时，对 1 MHz 测试信号的影响。

大多数示波器前面板上都有一个用于补偿探头的方波参考信号端子。探头补偿的一般说明如下：

1. 将探头连接到垂直通道上。

2. 将探针尖端连接到探针补偿，即方波参考信号。

3. 将探头的接地夹连接到地线。

4. 查看方波参考信号。

5. 对探头进行适当调整，使方波的拐角呈直角。

示波器测量技术

示波器最基本的两项测量是：

· 电压测量

· 时间测量

几乎所有其他测量都基于这两种基本技术之一。

本节讨论如何使用示波器通过示波器屏幕进行目视测量。这是模拟仪器常用的技术，对于快速解读数字示波器显示也很有用。

请注意，大多数数字示波器都包含自动测量工具，可以简化和加速常见的分析任务，从而提高测量的可靠性和准确性。但是，了解如何按照此处所述进行手动测量将有助于您理解和检查自动测量结果。

电压测量

电压是指电路中两点之间的电势差，单位为伏特。通常其中一点是接地（零伏），但并非总是如此。电压也可以测量峰峰值，即信号从最大值到最小值的距离。务必明确指出所指的电压类型。示波器是一种电压测量设备。测量电压后，其他物理量就可以通过计算得出。例如，欧姆定律指出，电路中两点之间的电压等于电流乘以电阻。利用以下公式，可以根据任意两个物理量计算第三个物理量。

电压= 电流 × 电阻

另一个方便的公式是幂律，它指出直流信号的功率等于电压乘以电流。交流信号的计算更为复杂，但关键在于，测量电压是计算其他量的第一步。图66 显示了单峰电压 (V_p) 和峰峰值电压 (V _p-p)。

图66：电压峰值(V p) 和峰峰值电压 (V p-p)。

测量电压最基本的方法是计算波形在示波器垂直刻度上所覆盖的格数。如图67 所示，调整信号使其垂直覆盖大部分显示屏可以获得最佳的电压测量结果。使用的显示区域越大，测量结果的读取精度就越高。

图67：测量中心垂直刻度线上的电压。

许多示波器都带有光标，可以自动进行波形测量，无需手动计数刻度线。光标其实就是一条可以在屏幕上移动的线。两条水平光标线可以上下移动，用于框定波形的幅度范围以进行电压测量；两条垂直光标线可以左右移动，用于测量时间。读数会显示光标所在位置的电压或时间值。

时间和频率测量

您可以使用示波器的水平刻度进行时间测量。时间测量包括测量脉冲的周期和脉冲宽度。频率是周期的倒数，因此一旦知道周期，频率就是周期的倒数。与电压测量类似，如图68 所示，当您调整待测信号的范围以覆盖显示屏的较大区域时，时间测量会更加精确。

图68：在中心水平刻度线上测量时间。

脉冲宽度和上升时间测量

在许多应用中，脉冲形状的细节至关重要。脉冲可能会失真并导致数字电路故障，脉冲序列中脉冲的时序通常也十分重要。

标准的脉冲测量参数包括脉冲上升时间和脉冲宽度。上升时间是指脉冲从低电压变为高电压所需的时间。按照惯例，上升时间是在脉冲满电压的10% 到 90% 范围内测量的。这样可以消除脉冲过渡拐角处的任何不规则性。

脉冲宽度是指脉冲从低电压变为高电压再返回低电压所需的时间。按照惯例，脉冲宽度是在满电压的50% 处测量的。图 69 展示了这些测量点。

图69：上升时间和脉冲宽度测量点。

脉冲测量通常需要对触发进行微调。要成为脉冲捕获专家，您应该学习如何使用触发保持功能以及如何设置数字示波器以捕获触发前数据，如第4 章“示波器系统和控制”中所述。水平放大是测量脉冲的另一个有用功能，因为它能让您看到快速脉冲的精细细节。