完善资料让更多小伙伴认识你，还能领取20积分哦， 立即完善>
3天内不再提示
电子发烧友论坛|
|
|
相关推荐
22 个讨论
|
|
|
第一部分：什么是示波器？
回答这个问题，我们要理清以下三个概念。 A、示波器的作用和分类。 示波器是一个广泛的电子测量仪器，它能把肉眼看不到的电信号变化成可以看得到的图像，便于我们研究各种电信号的变化过程。 常见的示波器有模拟示波器和数字示波器两种。 模拟示波器的工作方式是直接测量信号电压，并且通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。优点是分辨率高、响应速度快（可以说是实时）、电路简单（小问题一般都是自己修 ），同时缺点也是很突出的，比如低频信号无法测量（50Hz的信号一般只能看到一个光点）、触发释抑时段不能显示波形（基本丢失）、体积重量都太大等等。 数字示波器的的工作方式是通过模拟转换器（ADC）把被测电压转换为数字信息，然后重构波形。优点 体积小重量轻便于携带、可以长期保存波形（进行放大分析）、更丰富的触发方式、更强大的波形处理能力。也正是这些原因，数字示波器从八十年开始，逐渐占据了主流位置。 |
|
|
|
|
|
|
|
|
B、示波器的波形代表什么？
一句话概括：水平坐标代表时间，垂直坐标代表电压（一般是电压），电压随时间变化的曲线就是示波器显示的波形。 垂直坐标比较好理解，就是电压的大小。水平坐标代表时间，有很多人被绕了进去，但是只要注意以下一点就可以了： 示波器是一个实时工具，示波器显示的，就是当前时刻正在发生的。为什么要强调这个问题呢？因为曾经有人问我：我的示波器怎么这么慢，显示一条波形要等十几秒钟，作为电子设备，显示一条波形不是一瞬间的事么？我一看，可不要十几秒么，他设置的水平坐标长度就是十几秒。他认为这十几秒只是信号的特征，和真实时间没有关系。 C、示波器波形区的网格代表什么？ 示波器波形区水平方向网格代表时间，如图所示，当前水平方向每格是200us，方波周期为5格，即1ms，则该方波频率为1KHz; 示波器波形区垂直方向网格代表电压，如图所示，当前垂直方向每格是500mV,方波幅值为4格，即2V。 |
|
|
|
|
|
|
|
|
第二部分：示波器的工作原理
当你要测试一个信号的时候，最简单的办法，就是按一下示波器上的“Auto”,不同的示波器这个按键的名称有一些差异，例如“AutoSet”、”自动”、“自动设置”等等。（这个按键要记住，第一步把探针接到信号上，第二步“Auto”一键解决所有设置问题 ） 按下“自动设置”后，示波器会根据信号的参数进行自动调节，让信号以合适的幅度和时基稳定显示在屏幕上。 
从上面句话里面，我们大概知道了示波器这个“自动设置”做了三件事： 设置合适的垂直幅度 / 设置合适的水平时间 / 把波形稳定下来（也就是很多资料里说的触发） 下来来逐一讲解. A、设置合适的垂直幅度 有的信号幅值为5V，有的信号幅值为50mV,但是在示波器”自动设置”之后，显示的波形基本都是占据了半个屏幕。这里就涉及到示波器的垂直档位，给定一个信号，档位过小，信号会超出屏幕，不能完整显示；档位过大，不仅看不清细节，也不方便后续的测量，下面是示意图： 
B、设置合适的水平时基 和垂直档位一样，有的信号周期很长，有的信号周期很短，但是“Auto”后，显示的波形基本都能包括2到3个周期。给定一个信号，时基档位过小，波形被拉伸的太开，看不了完整的周期；时基档位过大，信号就会挤压在一起，啥也看不了。 
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C、把波形稳定下来（示波器的触发）
这里是理解示波器工作原理的关键！！ 所谓的稳定波形，专业上讲就是触发，它的定义是： 只有满足一个预设的条件，示波器才会捕获一条波形，这个根据条件捕获波形的动作就是触发。 那么为什么要触发呢？（这是很多人都搞不明白的问题，所以看到示波器里面的设置也是一头雾水，纷纷缴枪投降  ）这里我用图片给大家说明，看一遍就能明白这个貌似神秘的问题： 如下图，示波器没有触发的时候，会随机抓取信号（自动模式）并生成图像，由于信号是连续不断的，随机抓取的位置并无规律，这些静态的图像逐个显示，就像放电影一样，组合在一起就形成了动态的显示，最终在屏幕上的效果就是看到波形来回滚动： 
我们设定一个条件，用一个直流电平作为参考（下图里的那根红线），当信号的电压大于直流电平的一瞬间作为抓取信号的起始点，如下图所示，红色细线就是参考的直流电平，由于每次抓取图像的位置是有规律的，都是在信号的过直流电平的瞬间抓取的，所以每次抓取的信号相位一样，连续显示的时候完全重叠，看上去就是一条稳定的波形。 
这就是触发最本质的意义：在设定的条件下抓取波形，而不是随机抓取。 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
第三部分： 示波器的参数定义
示波器的一些指标都是什么意思？什么样的示波器最适合我（从性价比角度出发 ）？ 接下来我们讲分别解释示波器的一些关键指标。A、示波器三大关键指标——带宽 带宽是示波器的基本指标，和放大器的带宽一样，是所谓的-3dB点，即： （在示波器的输入端加正弦波，幅度衰减为实际幅度的70.7%时的频率点称为带宽） 也就是说我们用100MHz带宽的示波器测量 “幅值为1V 频率为100MHz的正弦波”，实际测到的幅值只要不低于0.707V就是合格的100M示波器。 所以 示波器的带宽越高，实际测量也就越精确，当然价格也就越贵，那么我们需要多大带宽的示波器呢？我的建议是： 所测信号最大频率的5倍，就是最合适的带宽。 下面我们用一个图来看看带宽对测量的影响： 
B、示波器的三大关键指标——采样率 经常听说示波器的采样率1G 2G的，这个采样率到底采的是什么东西呢？ 示波器的“采样率”，顾名思义就是“采样的速率”，它的定义：单位时间内将模拟电平转换成离散的采样点的速率。常说示波器采样率是1G，也就是说每秒能采样1G个点。 那么采样点的多少对测量有哪些直接影响呢？ 首先 我们要了解数字示波器采样的过程： 
估计看完这个大家都明白了，接下来就是对实际测量的影响。 这里引入奈奎斯特采样定理：当对一个最高频率为f的有限信号进行采样，采样率SF必须大于f的2倍以上才能从采样值完全重构原来的信号，这里f称为奈奎斯特频率，2f成为奈奎斯特采样率，我们用正弦波为例来模拟这个采样过程： 
很显然我们可以看到，两倍的采样率下得到波形还是严重失真，这对于示波器来说，还原波形是远远不够的，那对于我们来说，如何选择合适的采样率呢？这里有两个条件可以供大家参考： 1、带宽为所测方波最大频率的五倍；2、采样率为带宽的10倍。 讲到这里，还需要提一下这个概念：最高采样率VS实时采样率 一般来说，示波器的采样率指标都是指的这台示波器工作时能够达到的最高采样率。但是实际上示波器的“实时采样率”受到存储深度的限制，随着示波器采样时间的增加，采样率会被迫下降。 |
|
|
|
|
|
|
|
|
本帖最后由 多做事少说话 于 2018-3-8 13:25 编辑
C、示波器的三大关键指标——存储深度（也叫记录长度） 经常听到有人说到示波器的存储深度 10K、2M、14M、90M的，这个存储深度到底是什么东西？是示波器内部的存储器的容量？（那这些做示波器的厂家也太抠了，现在内存这么便宜，怎么也得上G吧 ） 还是示波器能够记录数据的长度呢？ 这都是一个让很多人都容易混淆的概念。其实，存储深度指的是：示波器在屏幕上显示一条波形时，其波形的数据个数。 我们看到的示波器屏幕上显示的波形，是由很多采样点组成的（从B、采样率的定义中可以理解），所有采样点的个数就是当前的存储深度。 打一个比方，假如一个示波器上显示的存储深度是10Mpts,则表明此时示波器上的波形是有10M(一千万)个采样点组成的，其中单位中的“pts”是英文“points(点)”的意思。 示波器有一个很重要的关系式（用来解释B最后面 采样时间增加 采样率会被迫降低的问题） 存储深度=采样率 * 采样时间 不难得出结果，在大的时基档位下，存储深度越大的示波器，可以保持更高的采样率。 用一张图来表示它们的关系： 
我们给示波器加上一个 “频率为1KHz，幅值为2V的方波”（常见的校准方波） 
有上面的对比我们可以看到：示波器的存储深度越大，保存的波形就可以看到更多的细节（放大两千倍后还是能看到接近真实的波形 ）。D、示波器的另一个关键指标——波形刷新率（波形捕获率） 说到波形刷新率这个东西，也是随着数字示波器的发展逐渐才成为一个关键的指标。有些电路明明有小概率的故障，但是接到示波器上看波形却完全“正常”，你就可能纳闷了，我的采样率这么高，为什么抓不到故障波形呢。其实这里不是示波器的采样率不够，而是示波器的波形刷新率不够。 如何理解示波器的波形刷新率？ 形象化：我们把示波器比作一个给波形拍照的录像机。波形是连续的，时时刻刻都在发生，而录像机拍摄的只是图片，是瞬间。哪怕机器一秒钟能拍一百万次，但是两次拍摄之间还是会漏掉一些波形，我们为了看到更接近真实的波形，就要求一秒钟内拍摄更多的照片，这样才会更有可能看到百万分之一概率的异常信号。 原理化的东西涉及到 有效捕获周期和死区时间，这个对理解关系不大。 总结到一点：示波器的刷新率越高，越有利于观察到信号中的异常成分。 下面用一张图来形象演示这个参数（偶然出现的信号就是偶发的异常信号，如果示波器的刷新率太低，这个异常信号是看不到的） 
|
|
|
|
|
|
|
|
|
第四部分：如何进行测量？
得到的波形怎么看？怎么获取我想要的信息？我相信这是很多维修师傅非常头疼的问题。也是有很多人卡在 怎么设置和如何获取信息 这个关卡，迟迟无法进一步的提升 看到长篇大论的文档就头大（怎么就是理解不了呢 ） 。 这里我们通过介绍常用的三种测量方法，来看看示波器到底怎么用。 A、示波器的测量方法——刻度测量， 根据视觉上的所占格数来评估，就是刻度测量。模拟示波器靠的就是数格子 ，估测的准确度很低，只能做一些简单的定性分析。如下图所示，首先看信号一个周期占了几格，高度占了几格，然后乘以箭头所指的档位，即可得到大概的信号周期和幅度。 
B、示波器的测量方法——光标测量 光标测量的原理很简单，在凭视觉评估的基础，引入了一对光标，通过移动总是成对出现的光标来读取他们的数值从而进行测量。 光标测量虽然也是人为手动测量，会存在一定的误差，但是相对噪声较大的信号来说，光标部分可以帮助我们人为的去忽略这部分噪声，也更能把握波形的重点  。 用两个图来演示如何使用光标： 1、水平光标 测量信号的幅度 将Y1减去Y2得到△Y，就是信号的幅值为4.7V 
2、垂直光标 测量信号的周期和频率 将X2减去X1得到△X，就是信号的周期1ms,1/△X也就是信号的频率为1KHz. 
C、示波器的测量方法——自动测量 当我们得到正确的波形后，找到示波器上的“一键测量”或“全测量”按键，一键即可获取所有测量信息 。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
下面讲一点维修入门的步骤，1、认识维修时常见波形 2、熟悉和关键点波形 3、根据波形的故障特性确定故障范围 4、需要注意的几点技巧。
第一步，认识波形，大家可以下载一下附件的常见波形介绍。 维修时会遇到各种各样的波形，常见的我们归纳起来，有以下几种： A、正弦波 理论分析和实践证明，无论是周期性还是非周期性的信号，不管是什么样的波形，都是由不同频率、不同幅值、不同相位的正弦波组合而成，所以，正弦波是一切信号的基础，描述的基本参数有频率（周期）、幅值、相位等。 在液晶彩电中，正弦波主要有市电正弦波（可在开关电源输入电路中测到）、晶振信号（可在晶振一端测到）、单一音频信号（当输入音一音频信号时，可在音频电路中测到）等。 
B、矩形波（方波） 矩形波也称方波，也是一种十分常见的波形。描述矩形波时，仅仅用幅值、周期、相位不够，还需要用脉冲上升时间、下降时间、持续时间、占空比等参数。 理想的矩形脉冲如下图所示，但是实际的矩形波存在着上升时间和下降时间  ，看下面第二个方波展开的图
电压从低电平瞬间上升至高电平，这个过程叫做上升过程，虽然这个过程时间很短，但总是需要一定的时间，通常把这个时间叫做上升时间，用t。。表示；电压上升至高电平后，将会维持一定时间，这一时间叫做高电平持续时间，用tCM表示；之后，这个高电平突然降低至原来的低电平，这个过程叫做下降过程，下降过程需要的时间叫做下降时间，用toff表示；高电平持续时间与矩形波的周期之比称为高电平脉冲占空比。 理论和实践证明，矩形波脉冲是由一系列正弦波（谐波）组成的，脉冲的快速变化部分代表高频分量，脉冲的过渡部分（持续阶段）代表低频分量，脉冲的占空比影响电路的输出能量。 上升时间、下降时间和持续时间不同，就形成了不同形状的脉冲图形，脉冲包含的高频分量、低频分量和占空比也会不同。 在液晶彩电中，行同步信号、场同步信号、电源开关管驱动脉冲、数字脉冲波形等都是矩形波信号。 C、锯齿波 锯齿波也是一种简单的波形，在液晶彩电中，锯齿波主要存在于开关电源和高压板电路中，例如，开关电源控制芯片一般外接有RC定时元件，定时电容C两端的波形就是一种锯齿波。 D、复合波形 复合波形是指没有一个固定形状的波形，这类波形中包含有多个分量，不同的信号形状区别很大。其实，这种波形是几个不同的分量在一个周期内的不同时段和电平上叠加起来的波形图，这些分量实际上就是那些简单的波形，有正弦波、有脉冲等。由于这类波形形状各异，会给分析波形带来一定的困难。在液晶彩电中，常见的复合波形主要有彩色全电视信号波形、RGB模拟信号波形、音频信号波形等。 |
|
|
|
|
|
|
|
|
谢谢楼主了 正*** 谢谢 买的示波器必须利用好
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
第二步：积累和熟悉一些关键点的波形
上一部分我们认识了一些常见的波形，那么如何才能根据波形找到故障呢？这里就需要我们在平时和维修的过程中，不断的积累一些维修关键点的波形，这里提供几种方法： A、熟知图纸标注的波形 有些液晶彩电电路图上，标明了重要的测试点和正常波形，这些波形是液晶彩电维修的重要依据。维修人员要熟知并理解这些波形的形状和意义，维修时，只要根据测出的波形与图纸 标准波形在频率、幅度、形状上的差异，就能循此查到故障所在。 B、熟知电路中关键测试点的波形 电路图上标注的波形数目是有限的，不可能将所有点的波形都绘出，检修时要分析电路原理，顺着电路分支或信号流程，扩大检测范围。在以耦合信号为主的电路中，信号波形仅有幅度变化；当信号通过积分、微分、限幅电路等处理后，波形会有形状变化。 C、积累波形资料 在正常工作的液晶彩电上实测图纸没有标注的波形，描出波形的图形，标出频率、幅值，注明机型、测试点，记录下来可作为日后维修的参考资料。 第三步：根据波形的故障特性确定故障范围 记住了关键的波形，那么如何根据自己实际得到的波形来判断故障？这里就需要一些经验了，以下提供集中几种的案例： A、看不到波形 应该有波形的点，却测不到波形，说明信号并没有到达检测点，说明电路中存在断路，信号中断了，也有可能是检测点与地之间有短路的地方。（这个万用表也能干 ）B、波形幅度、频率偏差过大 波形幅度偏差过大，说明电路工作不正常。例如，耦合电容变值或馈送信号支路电阻阻值增大，一般会使波形幅度衰减很多；另外放大器工作点的变化，也会引起波形幅度变化。 波形频率偏差过大，除包括波形频率偏移外，还应包括脉冲宽度失常。维修时应注意观察和分析。 C、波形形状发生畸变 引起波形畸变的原因，常见的有电容、电阻变值等，也有些是放大器工作失常引起的。 D、波形中有附带杂波 在示波器上看不到清晰的波形，而是许多线条平移叠加或杂乱地同时显示，其中一条波形线较亮，其他的则较暗，通常叫做波形“不干净”，如下图所示。造成这种故障的原因是滤波电容失效，某些元器件或电路板漏电等。当然，如果示波器旁有功率较大的变压器在工作或示波器接地不良，也会造成这种干扰。 
E、波形倒转 波形倒转是指测试波形与正常波形相位相反，正向脉冲变成了反向脉冲，或反向脉冲变成了正向脉冲，多由放大器工作失常或门电路工作不正常引起。 F、波形上叠加有振荡波 波形上叠加有振荡波，表明电路中存在寄生阻尼振荡，在开关电源或高压板电路中较为常 见。寄生振荡的频率较高，容易由电路辐射出去，再通过电路形成干扰。 |
|
|
|
|
|
|
|
|
上一个应用实例——用示波器评估电源质量。
评估直流电源质量的参数有很多，其中纹波当属最重要的参数，一般测纹波的方法有示波器和万用表（频响100KHZ以上的真有效值表）， 两种方法各有优缺点，示波器主要是能看纹波波形、直观、频响高、对交流成分测量比较准确， 但是操作比较麻烦，测直流电压时通道要用直流耦合，测量精度也相对较低，测量纹波时通道耦合要用交流。 万用表操作相对方便，测量直流电压精度较高，但是测量数据不够全面，对万用表要求较高（频响100KHZ以上真有效值）， 用双显示万用表测量时，建议交流和直流分两次测量（尽管稍微有点麻烦），尽量不要用双显模式， 我发现几乎所有的手持万用表包括绝大多数台式万用表，在交、直流双显模式速度都很慢， 而且所有手持万用表交流和直流都使用相同的量程， 例如用187双显测100V直流的纹波，直流肯定在500V量程， 那不管纹波是多少，交流同时也在500V量程，所以造成交流的分辨率太低，测不了较小的纹波。 鉴于上述情况，有没有更好的解决方案呢？ 通过实践，示波器同时开两个通道以及高速的自动量程功能再加上低通滤波基本可以达到期望的效果。 以麦科信TO1074为例（其他品牌示波器也可参照，大致方法类似），1/2通道用一个三通连接共用一个示波器探头， 探头和示波器都设1x档，1通道选交流耦合，2通道选直流耦合， 触发源设1通道，自动测量参数1通道选频率、有效值、峰峰值， 2通道选频率、有效值、峰峰值、平均值、最大值，然后开启自动量程， 再打开两个通道的低通滤波，两个低通频率都设为4M， 设置结束，就可以对100V以内的各种电压进行快速的质量评估。 上面这些所有设置可以作为一个常用设置存储在“示波器设置”里面，方便以后调出使用。 此法的唯一不足应该就是直流电压的测量精度没有万用表高。 做这个测试，麦科信相对其他示波器的一点优势是有高速的自动量程和低通滤波功能， 作连续测试时不用做任何调整，速度很快，基本2秒内出波形和数据（如果是单通道测试速度更快，差不多1秒左右）。 这里说一下为什么要用探头的1x档不用10x档，因为10x档受示波器并联内阻的影响会造成测量数据偏差较大， 而1x档受影响可以忽略。如果被测电压超过100V必须用10x档的时候，就还用单通道测吧。 误差分析：探头在1x档时自身内阻一般是一百多欧到几百欧，这里取250欧即0.25KΩ， 示波器的输入内阻一般是1MΩ，两个通道并联后是500KΩ， 所以由探头内阻造成的测量误差是0.25÷（500+0.25）≈0.0005=0.05%， 也就是说由于示波器通道内阻并联而造成的测量误差大概为-0.05%，此误差无论从哪方面说都是可以忽略的。 a 连接方式 
b 直流3.3V测试（探头倍率应该设1x档） 
c 直流5.2V测试（探头倍率应该设1x档） 
d 直流12V测试（探头倍率应该设1x档） 
e 直流1.28V测试 
f 直流1.28V万用表DCV档测试 
g 直流1.28V万用表ACV档测试 
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
只有小组成员才能发言，加入小组>>
8449 浏览 0 评论
2475 浏览 2 评论
3544 浏览 0 评论
10187 浏览 9 评论
14136 浏览 1 评论
3141浏览 0评论
1218浏览 0评论
541浏览 0评论
350浏览 0评论
593浏览 0评论
/6 
关注我们的微信
下载发烧友APP
电子发烧友观察
版权所有 © 湖南华秋数字科技有限公司
电子发烧友 （电路图） 湘公网安备 43011202000918 号 电信与信息服务业务经营许可证：合字B2-20210191
工商网监
湘ICP备2023018690号
17061
评论
淘帖
1986
