数字示波器是如何交替扩展扫描、双踪四迹显示
时间：2011-05-16 阅读：1657
LM数字示波器概述
LM数字示波器是便携式双通道示波器，本机垂直系统具有5mV/DIV到5V/DIV的偏转灵敏度，水平系统具有0.5S/DIV到0.2µS /DIV的扫描速度，并设有扩展×10，可将扫速提高到20nS/DIV。
LM数字示波器技术指标
2.1垂直系统
| 项目 | 技术指标 |
| 灵敏度 | 5mV/DIV-5V/DIV，按1-2-5顺序分10档 |
| 精度 | ±3％ |
| 微调 | 大于2.5:1 |
| 上升时间 | 35 nS 17.5 nS 8.75 nS 5.84 nS 3.5 nS |
| 频宽（—3dB） | DC-10MHz DC-20MHz DC-40MHz DC-60MHz DC-100MHz |
| 输入阻抗 | 直接:1MΩ±3％,25pF±5pF 经10:1探级:100 MΩ±5％,16pF±2pF |
| 大输入电压 | 400V（DC+AC peak） |
| 工作方式 | CH1,CH2.ALT,CHOP,ADD |
| 视在延时 | 约40 nS |
2.2触发系统
| 项目 | 技术指标 |
| 触发灵敏度 | 内触发 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 外触发 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 |
| 自动方式下限频率 | 20Hz |
| 外触发输入阻抗 | 1MΩ，20pF |
| 外触发大输入电压 | 160V（DC+AC peak） |
| 触发电源 | 内，外 |
| 内触发源 | CH1 VERTMODE, CH2,电源 |
| 触发方式 | 常态、自动、电视场、峰值自动 |
2.3水平系统
| 项目 | 技术指标 |
| 扫描速度 | 0.5S/DIV-0.2µS /DIV按1-2-顺序分20档 （4320D:0.2S/DIV-0.2µS /DIV） |
| 精度 | ±3％ |
| 微调范围 | 大于2.5:1 |
| 扫描速度 | 扩展×10，快扫速20nS/DIV±8％ |
2.4X-Y方式
| 项目 | 技术指标 |
| 灵敏度 | 同垂直系统 |
| 精度 | ±5％ |
| 频宽（—3dB） | DC:0-1MHz，AC:10Hz-1MHz |
| 相位差 | 小于3°（DC-50kHz） |
2.5 Z轴系统（用户要求时给出）
| 项目 | 技术指标 |
| 灵敏度 | 5V,低电平加亮 |
| 输入阻抗 | 10kΩ |
| 频宽 | DC-1MHz |
| 大输入电压 | 50V（DC+AC peak） |
2.6校正信号
| 项目 | 技术指标 |
| 波形 | 对称方波 |
| 幅度 | 0.5±2％ |
| 频率 | 1kHz±2％ |
2.7示波管
| 项目 | 技术指标 |
| 有效工作面 | 8×10DIV 1DIV=10mm |
| 发光颜色 | 绿色 |
2.8电源
| 项目 | 技术指标 |
| 电压范围 | 220V±10％ |
| 频率 | 50Hz±2Hz |
| 功耗 | 40VA |
LM数字示波器操作说明
3.1基本操作
1.本系列示波器电源电压为220V。
2.接通电源，电源指示灯亮，稍候预热，屏幕上出现光迹，分别调节亮度、聚焦、辅助聚焦、迹线旋转，使光迹清晰并与水平刻度平行。
3.用10:1探极将校正信号输入至CH1输入插座。
4.调节CH1移位与X移位，使波形相符合。
5.将探极换至CH2输入插座，垂直方式置于“CH2”，重复（4.）操作，得到相符合的波形。
3.2亮度控制
调节亮度电位器，使屏幕显示的光迹亮度适中。一般观察不宜太亮，以免荧光屏老化，高亮度的显示一般用于观察低频率的快扫描信号。
3.3垂直系统的操作
1.垂直方式的选择
当只需观察一路信号时，将“MODE”开关置“CH1”或“CH2”，此时被选中的通道有效，被测信号可从通道端口输入。当需要同时观察两路信号时，将“MODE”开关置交替“ALT”，该方式使两个通道的信号被交替显示，交替显示的频率受扫描周期控制。当扫速低于一定频率时，交替方式显示会出现闪烁，此时应将开关置于继续“CHOP”位置。当需要观察两路信号代数和时，将“MODE”开关置于“ADD”位置，在选择这种方式时，两个通道的衰减设置必须一致，CH2 INV未按下时为CH1+ CH2，CH2 INV开关按下时，为CH1+ CH2。
2.输入耦合的选择
直流（DC）耦合：适用于观察包含直流成份的被测信号，如信号的逻辑电平和静态信号的直流电平，当被测信号的频率很低时，也必须采用这种方式。
交流（AC）耦合：信号中的直流分量被隔断，用于观察信号的交流分量，如观察较高直流电平上的小信号
接地（GND）：通道输入端地（输入信号断开），用于确定输入为零时光迹所处位置。
3.X-Y操作
当按下X-Y操作键CH1 X时，本机可作为X-Y示波器使用，此进CH1作为X轴，CH2作为Y轴。
3.4触发源的选择
1. 触发源的选择
触发源开关有两种，一种是外触发“EXT”，由面板上外触发输入插座输入触发信号；另一种是内触发“INT”，由内触发源开关控制。
2.内触发源的选择
CH1触发：触发源取自通道1。
CH2触发：触发源取自通道2。
（ALT）VERT MODE触发：触发源受垂直方式开关控制，当垂直方式开关置于“CH1”，触发源自动切换到通道1；当垂直方式开关置于“CH2”，触发源自动切换到通道2；当垂直方式开关置于“ALT”，触发源与通道1、通道2同步切换，在这种状态使用时，两个不相关的信号其频率不应相差很大，同时垂直输入耦合应置于“AC”，触发方式应置于“AUTO”或“NORM”。当垂直方式开关置于“CHOP”和“ADD”时，内触发源选择应置于“CH1”或“CH2”。
3.5水平系统的操作
1.扫描速度的设定
扫描范围从0.2µS /DIV—0.5S/DIV按1-2-5进位分20档，微调提供至少2.5倍的连续调节，根据被测信号频率的高低，选择合适档级，在微调顺时针旋转至校正位置时，可根据开关的示值和波形在水平轴方向上的距离读出被测信号的时间参数，当需要观察波形某一个细节时，可进行水平扩展×10，此时原波形在水平轴方向上被扩展10倍
2.扫描扩展
当被显示波形某一部分需要扩展时，就需提高扫描速度。此时可以按下扫描扩展×10按键波形就被扩展10倍，波形的中心显示在屏幕上。
工作在扫描扩展状态时，扫描速度如下：
（SEC/DIV开关指示值）×1/10
因此，高扫速0.2µS /DI经扩展后成为：
0.2µS /DIV×1/10=20nS/DIV
当交替扫描扩展开关被按下时，扩展后的波形和未被扩展的波形同时显示在屏幕上，本示波器此时可实现双踪四线显示。
调节扫线分离旋钮可以改变两扫线间的距离，以便适于观察。
3.触发方式的选择
常态（NORM）：无信号输入时，屏幕上无光迹显示；有信号输入时，触发电平调节在合适位置上，电路被触发扫描。当被测陈频率低于20Hz时，必须选择这种方式。
自动（AUTO）：无信号输入时，屏幕上有光迹显示；一旦有信号自动输入时，电平调节在合适位置上，电路自动转换到触发扫描状态，显示稳定的波形。当被测信号频率高于20 Hz时，常用着一种方式。
电视场（TV）：对电视信号中的场信号进行同步，在这种方式下被测信号是同步信号为负极性的电视信号，如果是正极性，则可以由CH2输入，借助于CH2 INV。把正极性转变为负极性后测量。
峰值自动（P-P AUTO）:这种方式同自动方式，但无须调节电平既能同步，它一般适用于正弦波、对称波或空比相差不大的脉冲波。对于频率较高的测试信号，有时也要借助于电平调节，它的触发同步灵敏度要比“常态”和“自动”稍低一些。
4.极性的选择（SLOP）
用于选择被测信号的上升沿或下降沿去触发扫描。
5.电平的设置（LEVEL）
用于调节被测信号在某一合适的电平上启动扫描，当产生触发扫描后，“TRIG’D”指示灯亮。
6.释抑控制（HOLD OFF）
当被测量的信号是一个具有两个或更多重复周期的复杂波形时，仅用上述电平控制器不足以获得稳定波形显示。在这种情况下，可通过调节释抑时间（扫描休止时间），使扫描稳定与触发信号同步。
3.6信号连接
1.探极操作
本示波器附件中有两根衰减比为10:1和1:1可转换的探极，为减少探极对被测电路影响，一般使用10:1探极，此时探极的输入阻抗为10MΩ，16 pF；衰减比为1:1的探极用于观察小信号，但此时输入阻抗已降1MΩ，输入电容约为70 pF，因此在测量时要考虑探极对被测电路的影响和测试的准确性。
为了提高测量精度，探极上的接地和被测电路地应尽量采用短的连接，在频率较低、测量精度不高的情况下，可用前面板上接地端和被测电路地连接，以方便测试。
2.探极的调整
由于示波器输入特性的差异，在使用10:1探极测试以前，必须对探极进行检查和补偿调节。
LM数字示波器测量
4.1测量前的检查和调整
为了得到较高的测量精度，减少测量误差，在测量前应对如下项目进行检查和调整。
4.1.1光迹旋转（TRACE ROTATION）
在正常情况下，屏幕上显示的水平光变应与水平刻度线平行，但由于地球磁场与其它因素的影响，会使水平迹线产生倾斜，给测量造成误差，因此在使用前可按下列步骤检查或调整：
1. 预置示波器面板上的控制件，使屏幕上获得一根水平扫描线。
2. 调节垂直移位使扫描基线处于垂直中心的水平刻度线上。
3. 检查扫描基线与水平刻度线是否平行，如不平行，用螺丝刀调整前面板
“ROTATION”控制器。
4.1.2探极补偿
探极的调整用于补偿由于示波器输入特性的差异而产生的误差，调整方法如下：
1.按3.1设置面板控制件，并获得一扫描基线。
2.设置VOLTS/DIV为10 mV /DIV档级。
3.将ch1的10:1探极接入输入插座，并与本机校正信号“CAL”联接。
4.2幅值的测量
4.2.1峰--峰值电压的测量
对被测信号波形峰--峰值电压的测量，步骤如下：
1.将信号输入至CH1或CH2插座，将垂直方式置于被选用的通道。
2.设置电压衰减器并观察波形，使被显示的波形在5格左右，将微调顺时针旋转（校正位置）。
3.调整电平使波形稳定（如果峰值自动，无须调节电平）。
4.调节扫速控制器，使屏幕显示至少一个波形周期。
5.调节垂直移位，使波形底部在屏幕中某一水平坐标上。
6.调整水平移位，使波形顶部在屏幕中央的垂直坐标上。
7.读出垂直方向A-B两点之间的格数。
8.按下面公式计算被测信号的峰--峰电压数（Vp—p）。
Vp—p=垂直方向的格数×垂直偏转因数
4.2.2直流电压的测量
直流电压的测量步骤如下：
1.设置面板控制器，使屏幕显示一扫描基线。
2.设置被选用通道的耦合方式为“GND”。
3.调节垂直移位，使扫描基线与水平中心刻度线重合，定义此为参考的电平。
4.将被测信号馈入被选用的通道插座。
5.将输入耦合置于“DC”，调节电压衰减器，使被测波形显示在屏幕中一个合适的位置上，微调顺时针旋转（校正位置）。
6.读出被测直流电平偏移参考地线的格数。
7.按下列公式计算被测直流电压值：
V=垂直方向格数×垂直偏转因数×偏转方向（＋或－）
4.2.3代数迭加
当需要测量两个信号的代数和或差时，可根据下列步骤操作：
（1） 设置垂直方式的“ALT”或“CHOP”（根据信号频率），CH2 INV键常态，即CH2正极性。
（2） 将两个信号分别馈入CH1和CH2输入插座。
（3） 调节电压衰减器使两个信号的显示幅度适中，调节垂直移位，使两个信号波形处于屏幕中央。
（4） 将垂直方式置于“ADD”，即得两个信号的代数和显示，如需观察两个信号的代数差，则将CH2 INV键按下。
4.2.4幅值比较
在某些应用中，需要对两个信号之间的幅值偏差（百分比）进行测量，其步骤如下：
（1） 将作为参考的信号馈入CH1和CH2输入插座。设置垂直方式为被选用的通道。
（2） 调整电压衰减器和微调控制器使屏幕显示幅度为垂直方向5倍。
（3） 在保持电压衰减器和微调控制器在原位置不变的情况下，将探极从参考信号换接至欲比较的信号，调整垂直移位使波形底部对准屏幕的0%刻度线。
（4） 调整水平移位使波形顶部在屏幕中央的垂直刻度线上。
（5） 根据屏幕左侧的0%和的百分比标准，从屏幕中央的垂直座标上读出百分比（1小格等于4%）。
4.3时间测量
4.3.1时间间隔的测量
对于一个波形中两点间时间间隔的测量，可按下列步骤进行：
（1） 将信号馈入CH1和CH2输入插座，设置垂直方式为被选通道。
（2） 调整电平使波形稳定显示（如峰值自动，则无须调节电平）。
（3）将扫速微调顺时针旋足（校正位置），调整扫速控制器，使屏幕上显示1-2个信号周期
（4）分别调整垂直移位和水平移位，使波形中需测量的两点位于屏幕中央水平刻度线上。
（5）测量两点之间的水平刻度，按下列公式计算出时间间隔
时间间隔（S）= 两点之间水平距离（格）×扫描时间因素（时间/格）
水平扩展倍数
4.3.2周期和频率的测量
所测得的时间间隔即为该信号的周期T，该信号的频率为1/T，例如T=16us,则频率为 f=1/T= 1 =62.5KHz
16×10 -6
4.3.3上升或下降时间的位置
上升（或下降）时间的测量方法和时间间隔的测量方法一样，只不过是测量被测波形满幅度的10%和90%两处之间的水平轴距离，测量步骤如下；
（1） 设置垂直方式为CH1和CH2，将信号馈送到被选中的通道输入插座。
（2） 调整电压衰减器和微调，使波形的垂直幅度显示5倍。
（3） 调整垂直移位，使波形的顶部和底部分别位于和0%的刻度线上。
（4） 调整扫速开关，使屏幕显示波形的上升沿或下降沿。
（5） 调整水平位移，使波形上升沿的10%处相交于某一垂直刻度线上。
（6） 测量10%到90%两点间的水平距离（格），如波形的上升沿或下降沿较快，则可将水平扩展×10，使波形的水平方向上扩展10倍。
（7） 按下列公式计算出波形的上升（或下降）时间
上升（或下降）时间 = 水平距离（格）×扫描时间因素（时间/格）
水平扩展倍数
4.3.4时间差的测量
对两个相关信号的时间差测量，可按下列步骤进行；
（1） 将参考信号和一个待比较信号分别馈入“CH1”和“CH2”入插座。
（2） 根据信号频率，将垂直方式置于“ALT”或“CHOP”。
（3） 设置触发源至参考信号那个通道。
（4） 调整电压衰减器和微调控制器，使显示合适的幅度。
（5） 调整电平使波形稳定显示。
（6） 调整SEC/DIV，使两个波形测量点之间有一个能方便观察的水平距离。
（7）调整垂直移位，使两个波形的测量点位于屏幕中央水平刻度线上。
时间差= 水平距离（格）×扫描时间因素（时间/格）
水平扩展倍数
4.3.5相位差的测量
相位差的测量可参考时间差的测量方法，步骤如下：
（1） 按以上时间差测量方法的步骤（1）至（4）设置有关控制器。
（2） 调整电压衰减器和微调控制器，使两个波形的显示幅度一致。
（3） 调整扫速开关和微调，使波形的一个周期在屏幕上显示8格，这样水平刻度线上1 DIV=45°（360°÷8）
（4） 测量两个波形相对位置上的水平距离（格）
（5） 按下列公式计算出两个信号的相位差
相位差=水平距离（格）×45°/格
4.4电视场信号测量
本示波器具有显示电视场信号的功能，操作方法如下：
（1） 将垂直方式置于“CH1”或“CH2”，将电视信号馈送至被选中的通道输入插座。
（2） 将触发方式置于“TV”，并将扫速开关置于2mS/DIV
（3） 观察屏幕上显示是否是负极性同步脉冲的信号，如果不是，可将信号改送至CH2通道，并将CH2INV键按下，使正极性同步脉冲的电视信号倒相为负极性同步脉冲的电视信号。
（4） 调整电压衰减器和微调控制器，显示合适的幅度。
（5） 如需如致观察电视场信号，则可将水平扩展×10。
4.5 X-Y方式的应用
在某些场合，X轴偏转需外来的信号控制，如接外扫描信号，阶梯信号及李沙育图形的观察，或作其它设备的显示装置，都要用到这种方式。
X-Y方式的操作，将CH1-X键按下，由CH1 OR X端输入X信号，其偏转因素直接由CH1通道的VOLTS/D1V开关示值读取，同样由CH2 OR Y端输入Y信号。
4.6 Z轴调制的应用
LM数字示波器后面板的Z轴输入插座可输入对波形亮度的调制信号，调制极性为正电平消隐，负电平加亮。如与X-Y方式配合使用，可实现X、Y、Z三个方向上的控制，用于图形或字符显示。
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