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模擬示波器是如何進行時間差的測量

來源：揚州品勝電氣科技有限公司 2011年05月23日 15:03

LM模擬示波器（10MHz/20MHz/40MHz/60MHz/100MHz）使用說明

LM模擬示波器
概述

LM模擬示波器是便攜式雙通道示波器，本機垂直系統具有5mV/DIV到5V/DIV的偏轉靈敏度，水平系統具有0.5S/DIV到0.2µS /DIV的掃描速度，并設有擴展×10，可將掃速提高到20nS/DIV。

LM模擬示波器技術指標

2.1垂直系統

項目	技術指標
靈敏度	5mV/DIV-5V/DIV，按1-2-5順序分10檔
精度	±3％
微調	大于2.5:1
上升時間	35 nS 17.5 nS 8.75 nS 5.84 nS 3.5 nS
頻寬（—3dB）	DC-10MHz DC-20MHz DC-40MHz DC-60MHz DC-100MHz
輸入阻抗	直接:1MΩ±3％,25pF±5pF 經10:1探級:100 MΩ±5％,16pF±2pF
大輸入電壓	400V（DC+AC peak）
工作方式	CH1,CH2.ALT,CHOP,ADD
視在延時	約40 nS

2.2觸發系統

項目	技術指標
觸發靈敏度	內觸發 DC-10 MHz 1.0 DIV DC-20 MHz 1.5 DIV DC-40 MHz 1.5 DIV DC-60 MHz 2.0DIV DC-100 MHz 2.5 DIV TV-signal 2.0DIV 外觸發 DC-10 MHz 0.3V DC-20 MHz 0.5V DC-40 MHz 0.5V DC-60 MHz 1.0V DC-100 MHz 1.5V TV-signal 0.5V
自動方式下限頻率	20Hz
外觸發輸入阻抗	1MΩ，20pF
外觸發大輸入電壓	160V（DC+AC peak）
觸發電源	內，外
內觸發源	CH1 VERTMODE, CH2,電源
觸發方式	常態、自動、電視場、峰值自動

2.3水平系統

項目	技術指標
掃描速度	0.5S/DIV-0.2µS /DIV按1-2-順序分20檔（4320D:0.2S/DIV-0.2µS /DIV）
精度	±3％
微調范圍	大于2.5:1
掃描速度	擴展×10，快掃速20nS/DIV±8％

2.4X-Y方式

項目	技術指標
靈敏度	同垂直系統
精度	±5％
頻寬（—3dB）	DC:0-1MHz，AC:10Hz-1MHz
相位差	小于3°（DC-50kHz）

2.5 Z軸系統（用戶要求時給出）

項目	技術指標
靈敏度	5V,低電平加亮
輸入阻抗	10kΩ
頻寬	DC-1MHz
大輸入電壓	50V（DC+AC peak）

2.6校正信號

項目	技術指標
波形	對稱方波
幅度	0.5±2％
頻率	1kHz±2％

2.7示波管

項目	技術指標
有效工作面	8×10DIV 1DIV=10mm
發光顏色	綠色

2.8電源

項目	技術指標
電壓范圍	220V±10％
頻率	50Hz±2Hz
功耗	40VA

LM模擬示波器操作說明

3.1基本操作

1.本系列示波器電源電壓為220V。

2.接通電源，電源指示燈亮，稍候預熱，屏幕上出現光跡，分別調節亮度、聚焦、輔助聚焦、跡線旋轉，使光跡清晰并與水平刻度平行。

3.用10:1探極將校正信號輸入至CH1輸入插座。

4.調節CH1移位與X移位，使波形相符合。

5.將探極換至CH2輸入插座，垂直方式置于“CH2”，重復（4.）操作，得到相符合的波形。

3.2亮度控制

調節亮度電位器，使屏幕顯示的光跡亮度適中。一般觀察不宜太亮，以免熒光屏老化，高亮度的顯示一般用于觀察低頻率的快掃描信號。

3.3垂直系統的操作

1.垂直方式的選擇

當只需觀察一路信號時，將“MODE”開關置“CH1”或“CH2”，此時被選中的通道有效，被測信號可從通道端口輸入。當需要同時觀察兩路信號時，將“MODE”開關置交替“ALT”，該方式使兩個通道的信號被交替顯示，交替顯示的頻率受掃描周期控制。當掃速低于一定頻率時，交替方式顯示會出現閃爍，此時應將開關置于繼續“CHOP”位置。當需要觀察兩路信號代數和時，將“MODE”開關置于“ADD”位置，在選擇這種方式時，兩個通道的衰減設置必須一致，CH2 INV未按下時為CH1+ CH2，CH2 INV開關按下時，為CH1+ CH2。

2.輸入耦合的選擇

直流（DC）耦合：適用于觀察包含直流成份的被測信號，如信號的邏輯電平和靜態信號的直流電平，當被測信號的頻率很低時，也必須采用這種方式。

交流（AC）耦合：信號中的直流分量被隔斷，用于觀察信號的交流分量，如觀察較高直流電平上的小信號

接地（GND）：通道輸入端地（輸入信號斷開），用于確定輸入為零時光跡所處位置。

3.X-Y操作

當按下X-Y操作鍵CH1 X時，本機可作為X-Y示波器使用，此進CH1作為X軸，CH2作為Y軸。

3.4觸發源的選擇

1. 觸發源的選擇

觸發源開關有兩種，一種是外觸發“EXT”，由面板上外觸發輸入插座輸入觸發信號；另一種是內觸發“INT”，由內觸發源開關控制。

2.內觸發源的選擇

CH1觸發：觸發源取自通道1。

CH2觸發：觸發源取自通道2。

（ALT）VERT MODE觸發：觸發源受垂直方式開關控制，當垂直方式開關置于“CH1”，觸發源自動切換到通道1；當垂直方式開關置于“CH2”，觸發源自動切換到通道2；當垂直方式開關置于“ALT”，觸發源與通道1、通道2同步切換，在這種狀態使用時，兩個不相關的信號其頻率不應相差很大，同時垂直輸入耦合應置于“AC”，觸發方式應置于“AUTO”或“NORM”。當垂直方式開關置于“CHOP”和“ADD”時，內觸發源選擇應置于“CH1”或“CH2”。

3.5水平系統的操作

1.掃描速度的設定

掃描范圍從0.2µS /DIV—0.5S/DIV按1-2-5進位分20檔，微調提供至少2.5倍的連續調節，根據被測信號頻率的高低，選擇合適檔級，在微調順時針旋轉至校正位置時，可根據開關的示值和波形在水平軸方向上的距離讀出被測信號的時間參數，當需要觀察波形某一個細節時，可進行水平擴展×10，此時原波形在水平軸方向上被擴展10倍

2.掃描擴展

當被顯示波形某一部分需要擴展時，就需提高掃描速度。此時可以按下掃描擴展×10按鍵波形就被擴展10倍，波形的中心顯示在屏幕上。

工作在掃描擴展狀態時，掃描速度如下：

（SEC/DIV開關指示值）×1/10

因此，高掃速0.2µS /DI經擴展后成為：

0.2µS /DIV×1/10=20nS/DIV

當交替掃描擴展開關被按下時，擴展后的波形和未被擴展的波形同時顯示在屏幕上，本示波器此時可實現雙蹤四線顯示。

調節掃線分離旋鈕可以改變兩掃線間的距離，以便適于觀察。

3.觸發方式的選擇

常態（NORM）：無信號輸入時，屏幕上無光跡顯示；有信號輸入時，觸發電平調節在合適位置上，電路被觸發掃描。當被測陳頻率低于20Hz時，必須選擇這種方式。

自動（AUTO）：無信號輸入時，屏幕上有光跡顯示；一旦有信號自動輸入時，電平調節在合適位置上，電路自動轉換到觸發掃描狀態，顯示穩定的波形。當被測信號頻率高于20 Hz時，常用著一種方式。

電視場（TV）：對電視信號中的場信號進行同步，在這種方式下被測信號是同步信號為負極性的電視信號，如果是正極性，則可以由CH2輸入，借助于CH2 INV。把正極性轉變為負極性后測量。

峰值自動（P-P AUTO）:這種方式同自動方式，但無須調節電平既能同步，它一般適用于正弦波、對稱波或空比相差不大的脈沖波。對于頻率較高的測試信號，有時也要借助于電平調節，它的觸發同步靈敏度要比“常態”和“自動”稍低一些。

4.極性的選擇（SLOP）

用于選擇被測信號的上升沿或下降沿去觸發掃描。

5.電平的設置（LEVEL）

用于調節被測信號在某一合適的電平上啟動掃描，當產生觸發掃描后，“TRIG’D”指示燈亮。

6.釋抑控制（HOLD OFF）

當被測量的信號是一個具有兩個或更多重復周期的復雜波形時，僅用上述電平控制器不足以獲得穩定波形顯示。在這種情況下，可通過調節釋抑時間（掃描休止時間），使掃描穩定與觸發信號同步。

3.6信號連接

1.探極操作

本示波器附件中有兩根衰減比為10:1和1:1可轉換的探極，為減少探極對被測電路影響，一般使用10:1探極，此時探極的輸入阻抗為10MΩ，16 pF；衰減比為1:1的探極用于觀察小信號，但此時輸入阻抗已降1MΩ，輸入電容約為70 pF，因此在測量時要考慮探極對被測電路的影響和測試的準確性。

為了提高測量精度，探極上的接地和被測電路地應盡量采用短的連接，在頻率較低、測量精度不高的情況下，可用前面板上接地端和被測電路地連接，以方便測試。

2.探極的調整

由于示波器輸入特性的差異，在使用10:1探極測試以前，必須對探極進行檢查和補償調節。

LM模擬示波器測量

4.1測量前的檢查和調整

為了得到較高的測量精度，減少測量誤差，在測量前應對如下項目進行檢查和調整。

4.1.1光跡旋轉（TRACE ROTATION）

在正常情況下，屏幕上顯示的水平光變應與水平刻度線平行，但由于地球磁場與其它因素的影響，會使水平跡線產生傾斜，給測量造成誤差，因此在使用前可按下列步驟檢查或調整：

1. 預置示波器面板上的控制件，使屏幕上獲得一根水平掃描線。

2. 調節垂直移位使掃描基線處于垂直中心的水平刻度線上。

3. 檢查掃描基線與水平刻度線是否平行，如不平行，用螺絲刀調整前面

板“ROTATION”控制器。

4.1.2探極補償

探極的調整用于補償由于示波器輸入特性的差異而產生的誤差，調整方法如下：

1.按3.1設置面板控制件，并獲得一掃描基線。

2.設置VOLTS/DIV為10 mV /DIV檔級。

3.將ch1的10:1探極接入輸入插座，并與本機校正信號“CAL”聯接。

4.2幅值的測量

4.2.1峰--峰值電壓的測量

對被測信號波形峰--峰值電壓的測量，步驟如下：

1.將信號輸入至CH1或CH2插座，將垂直方式置于被選用的通道。

2.設置電壓衰減器并觀察波形，使被顯示的波形在5格左右，將微調順時針旋轉（校正位置）。

3.調整電平使波形穩定（如果峰值自動，無須調節電平）。

4.調節掃速控制器，使屏幕顯示至少一個波形周期。

5.調節垂直移位，使波形底部在屏幕中某一水平坐標上。

6.調整水平移位，使波形頂部在屏幕中央的垂直坐標上。

7.讀出垂直方向A-B兩點之間的格數。

8.按下面公式計算被測信號的峰--峰電壓數（Vp—p）。

Vp—p=垂直方向的格數×垂直偏轉因數

4.2.2直流電壓的測量

直流電壓的測量步驟如下：

1.設置面板控制器，使屏幕顯示一掃描基線。

2.設置被選用通道的耦合方式為“GND”。

3.調節垂直移位，使掃描基線與水平中心刻度線重合，定義此為參考的電平。

4.將被測信號饋入被選用的通道插座。

5.將輸入耦合置于“DC”，調節電壓衰減器，使被測波形顯示在屏幕中一個合適的位置上，微調順時針旋轉（校正位置）。

6.讀出被測直流電平偏移參考地線的格數。

7.按下列公式計算被測直流電壓值：

V=垂直方向格數×垂直偏轉因數×偏轉方向（＋或－）

4.2.3代數迭加

當需要測量兩個信號的代數和或差時，可根據下列步驟操作：

（1） 設置垂直方式的“ALT”或“CHOP”（根據信號頻率），CH2 INV鍵常

態，即CH2正極性。

（2） 將兩個信號分別饋入CH1和CH2輸入插座。

（3） 調節電壓衰減器使兩個信號的顯示幅度適中，調節垂直移位，使兩個

信號波形處于屏幕中央。

（4） 將垂直方式置于“ADD”，即得兩個信號的代數和顯示，如需觀察兩

個信號的代數差，則將CH2 INV鍵按下。

4.2.4幅值比較

在某些應用中，需要對兩個信號之間的幅值偏差（百分比）進行測量，其步驟如下：

（1） 將作為參考的信號饋入CH1和CH2輸入插座。設置垂直方式為被選用

的通道。

（2） 調整電壓衰減器和微調控制器使屏幕顯示幅度為垂直方向5倍。

（3） 在保持電壓衰減器和微調控制器在原位置不變的情況下，將探極從參

考信號換接至欲比較的信號，調整垂直移位使波形底部對準屏幕的

0%刻度線。

（4） 調整水平移位使波形頂部在屏幕中央的垂直刻度線上。

（5） 根據屏幕左側的0%和的百分比標準，從屏幕中央的垂直座標上

讀出百分比（1小格等于4%）。

4.3時間測量

4.3.1時間間隔的測量

對于一個波形中兩點間時間間隔的測量，可按下列步驟進行：

（1） 將信號饋入CH1和CH2輸入插座，設置垂直方式為被選通道。

（2） 調整電平使波形穩定顯示（如峰值自動，則無須調節電平）。

（3）將掃速微調順時針旋足（校正位置），調整掃速控制器，使屏幕上顯示1-2個信號周期

（4）分別調整垂直移位和水平移位，使波形中需測量的兩點位于屏幕中央水平刻度線上。

（5）測量兩點之間的水平刻度，按下列公式計算出時間間隔

時間間隔（S）= 兩點之間水平距離（格）×掃描時間因素（時間/格）

水平擴展倍數

4.3.2周期和頻率的測量

所測得的時間間隔即為該信號的周期T，該信號的頻率為1/T，例如T=16us,則頻率為 f=1/T= 1 =62.5KHz

16×10 ^-6

4.3.3上升或下降時間的位置

上升（或下降）時間的測量方法和時間間隔的測量方法一樣，只不過是測量被測波形滿幅度的10%和90%兩處之間的水平軸距離，測量步驟如下；

（1） 設置垂直方式為CH1和CH2，將信號饋送到被選中的通道輸入插座。

（2） 調整電壓衰減器和微調，使波形的垂直幅度顯示5倍。

（3） 調整垂直移位，使波形的頂部和底部分別位于和0%的刻度線

上。

（4） 調整掃速開關，使屏幕顯示波形的上升沿或下降沿。

（5） 調整水平位移，使波形上升沿的10%處相交于某一垂直刻度線上。

（6） 測量10%到90%兩點間的水平距離（格），如波形的上升沿或下降沿較

快，則可將水平擴展×10，使波形的水平方向上擴展10倍。

（7） 按下列公式計算出波形的上升（或下降）時間上升（或下降）

時間 = 水平距離（格）×掃描時間因素（時間/格）

水平擴展倍數

4.3.4時間差的測量

對兩個相關信號的時間差測量，可按下列步驟進行；

（1） 將參考信號和一個待比較信號分別饋入“CH1”和“CH2”入插座。

（2） 根據信號頻率，將垂直方式置于“ALT”或“CHOP”。

（3） 設置觸發源至參考信號那個通道。

（4） 調整電壓衰減器和微調控制器，使顯示合適的幅度。

（5） 調整電平使波形穩定顯示。

（6） 調整SEC/DIV，使兩個波形測量點之間有一個能方便觀察的水平距

離。

（7）調整垂直移位，使兩個波形的測量點位于屏幕中央水平刻度線上。

時間差= 水平距離（格）×掃描時間因素（時間/格）

水平擴展倍數

4.3.5相位差的測量

相位差的測量可參考時間差的測量方法，步驟如下：

（1） 按以上時間差測量方法的步驟（1）至（4）設置有關控制器。

（2） 調整電壓衰減器和微調控制器，使兩個波形的顯示幅度一致。

（3） 調整掃速開關和微調，使波形的一個周期在屏幕上顯示8格，這樣水

平刻度線上1 DIV=45°（360°÷8）

（4） 測量兩個波形相對位置上的水平距離（格）

（5） 按下列公式計算出兩個信號的相位差相位差=水平距離（格）×45°/格

4.4電視場信號測量

LM模擬示波器具有顯示電視場信號的功能，操作方法如下：

（1） 將垂直方式置于“CH1”或“CH2”，將電視信號饋送至被選中的通

道輸入插座。

（2） 將觸發方式置于“TV”，并將掃速開關置于2mS/DIV

（3） 觀察屏幕上顯示是否是負極性同步脈沖的信號，如果不是，可將

信號改送至CH2通道，并將CH2INV鍵按下，使正極性同步脈沖的電視信

號倒相為負極性同步脈沖的電視信號。

（4） 調整電壓衰減器和微調控制器，顯示合適的幅度。

（5） 如需如致觀察電視場信號，則可將水平擴展×10。

4.5 X-Y方式的應用

在某些場合，X軸偏轉需外來的信號控制，如接外掃描信號，階梯信號及李沙育圖形的觀察，或作其它設備的顯示裝置，都要用到這種方式。

X-Y方式的操作，將CH1-X鍵按下，由CH1 OR X端輸入X信號，其偏轉因素直接由CH1通道的VOLTS/D1V開關示值讀取，同樣由CH2 OR Y端輸入Y信號。

4.6 Z軸調制的應用

LM模擬示波器后面板的Z軸輸入插座可輸入對波形亮度的調制信號，調制極性為正電平消隱，負電平加亮。如與X-Y方式配合使用，可實現X、Y、Z三個方向上的控制，用于圖形或字符顯示

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模擬示波器是如何進行時間差的測量

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