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(hào)u1接入示波器的Y軸輸入端，信號(hào)u2接入示波器的X軸輸入端。適當(dāng)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(gè)大小適宜的橢圓（在特殊情況下，可能是一個(gè)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(hào)u1導(dǎo)前于X軸偏轉(zhuǎn)板上的信號(hào)u21/8周期，設(shè)u2的初相為零，即φ2=0，因此當(dāng)u2為零時(shí)，u1為一個(gè)較大的值。如圖中的“0”點(diǎn)。此時(shí)，熒光屏上的光點(diǎn)也相應(yīng)地位于“0”點(diǎn)。隨著時(shí)間的變化，u1上升，u2也上升，則熒光屏上的光點(diǎn)向右上方移動(dòng)。當(dāng)經(jīng)1/8周期后，u1、u2分別到達(dá)“1”點(diǎn)，此時(shí)u1到達(dá)*大值，u2為一個(gè)較大的值，熒光屏上的光點(diǎn)位于相應(yīng)的“1”。如此繼續(xù)下去，熒光屏上的光點(diǎn)將描出一個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的橢圓。如果u1滯后于u2則形成一個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的橢圓。當(dāng)然，這只有在信號(hào)頻率很低時(shí)（如幾赫茲），且在短余輝的熒光屏上便會(huì)清楚地看到熒光屏上的光點(diǎn)順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。由上述可見橢圓的形狀是隨兩個(gè)正弦信號(hào)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(gè)正弦信號(hào)之間的相位差Δφ。在圖5-13中設(shè)A是橢圓與Y軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)，B是橢圓上各點(diǎn)坐標(biāo)的*大值。由圖可見，A是對應(yīng)于t=0時(shí)u1的瞬時(shí)電壓，即
　　A=Um1sinφ1
　　B是對應(yīng)于u1的幅值，即
　　B=Um1
　　于是 A/B=（Um1sinφ1）/ Um1= sinφ1
　　來表示。在實(shí)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(jì)算相位差。
　　圖5-14所示的各種圖形分別表示正弦信號(hào)電壓在不同相位差時(shí)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(shí)的圖形
　　（四）頻率的測量
　　用示波器測量信號(hào)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(hào)，可用前述的時(shí)間間隔的測量方法，先測定其每個(gè)周期的時(shí)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(zhǔn)”位置。則其周期和頻率計(jì)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(hào)輸入Y軸，標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)輸入“X外接”，慢慢改變標(biāo)準(zhǔn)頻率，使這兩個(gè)信號(hào)頻率成整數(shù)倍時(shí)，例如fx:
　　fy=1:2，則在熒光屏上會(huì)形成穩(wěn)定的李沙育圖形。
　　李沙育圖形的形狀不但與兩個(gè)偏轉(zhuǎn)電壓的相位有關(guān)，而且與兩個(gè)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(shí)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(jìn)行準(zhǔn)確的頻率比較來測定被測信號(hào)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(diǎn)或與其相切。若水平線與圖形的交點(diǎn)數(shù)為m，垂直線與圖形的交點(diǎn)數(shù)n，則
　　fy / fx=m / n
　　當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)頻率fx（或fy）為已知時(shí)，由上式可以求出被測信號(hào)頻率fy（或fx）。顯然，在實(shí)際測試工作中，用李沙育圖形進(jìn)行頻率測試時(shí)，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(hào)的頻率，使熒光屏上顯示的圖形為圓或橢圓。這時(shí)被測信號(hào)頻率等于已知信號(hào)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(gè)電壓相位不同，熒光屏上圖形會(huì)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(dāng)準(zhǔn)確的，但操作較費(fèi)時(shí)。同時(shí)，它只適用于測量頻率較低的信號(hào)。
　　示波器使用注意事項(xiàng)
　　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(zhǔn)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(diǎn)直徑*小以使波形清晰，減小測試誤差;不要使光點(diǎn)停留在一點(diǎn)不動(dòng)，否則電子束轟擊一點(diǎn)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(hào)源；打印機(jī)、計(jì)算機(jī)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(shí)，只能測量（被測信號(hào)- 信號(hào)地就是大地，信號(hào)端輸出幅度小于300V CATII）信號(hào)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(hào)。（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(hào)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(shí)不接大地線，直接用探頭對浮地信號(hào)測量，則儀器相對大地會(huì)產(chǎn)生電位差；電壓值等于探頭接地線接觸被測設(shè)備點(diǎn)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(yán)重**危險(xiǎn)。
　　5. 用戶如須要測量開關(guān)電源(開關(guān)電源初級(jí),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(jìn)行浮地信號(hào)測試時(shí)，必使用DP100高壓隔離差分探頭。