1.3.2 双踪示波器

常用的双踪示波器有SR8型、SBE-7型、VP-5565A、YB4320型等。本节以YB4320型双踪示波器为例讲解。

1.主要技术性能

1）垂直系统

（1）CH1、CH2的偏转因数：5mV/div～5V/div，按1-2-54步进，共10挡。

（2）最大输入电压：400V（DC+AC峰-峰值）。

（3）上升时间：≤17.5ns；上冲：≤5%。

（4）输入阻抗：<a>1MΩ+2%，25pF±3pF；<b>经探头10MΩ±5%，约17pF。

（5）垂直系统工作方式：CH1、CH2、CH1+CH2、双踪。

2）水平系统

（1）扫描方式×1，×5；×1，×5交替扫描。

（2）扫描时间因数：0.1μs/div～0.2s/div（±5%），按1-2-5步进，共20挡。

（3）扫描扩展：20ns/div～40ms/div。

3）触发系统

（1）触发方式：自动、常态、交替、TV-H和TV-V。

（2）触发源内触发、CH2触发、电源触发、外触发。

（3）触发极性：+、-。

4）X-Y工作方式

（1）CH1为X轴，CH2为Y轴。

（2）X轴带宽；DC 500kHz。

5）电源

50Hz±5%，220V±10%。

6）校准信号

提供频率1kHz（±2%），电平0.5V（±2%）的方波信号。

7）CH1输出

（1）输出电压最小20mV/div。

（2）输出阻抗约50Ω。

（3）带宽50Hz±5%，220V±10%。

2.面板结构

图1-23所示为YB4320型双踪示波器前面板示意图。下面按各功能区域做简单介绍。

1）电源及示波管控制系统

交流电源插座，该插座下端装有保险丝（熔断器）。

① 电源开关（POWER）：按键弹出即为“关位置”，按下为“开”位置。

② 电源指示灯：电源接通时，指示灯亮。

③ 亮度旋钮（INTENSITY）：顺时针方向旋转，亮度增强。

④ 聚焦旋钮（FOCUS）：用来调节光迹及波形的清晰度。

⑤ 光迹旋转旋钮（TRACE ROTATION）：用于调节光迹与水平刻度线平行。

⑥ 刻度照明旋钮（SCALE ILLUM）：用于调节屏幕刻度亮度。

2）垂直系统

通道1输入端（CH1 INPUT（X））：用于垂直方向Y1的输入。在X-Y方式时输入端的信号成为X信号。

通道2输入端（CH2 INPUT（Y））：用于垂直方向Y2的输入。在X-Y方式时输入端的信号成为Y信号。

交流-接地-直流：耦合选择开关（AC-GND-DC）选择垂直放大器的耦合方式。

交流（AC）：垂直输入端由电容器来耦合，用于观测交流信号。

接地（GND）：放大器的输入端接地。

直流（DC）：垂直放大器输入端与信号直接耦合，用于观测直流或观察频率变化极慢的信号。

、 衰减开关（VOLTS/DIV）：用于选择垂直偏转灵敏度的调节。如果使用的是10:1探头，则计算时将幅度×10。

、 垂直微调旋钮（VARIABLE）：垂直微调用于连续改变电压偏转灵敏度。此旋钮在正常情况下，应位于顺时针方向旋到底的位置。将旋钮逆时针方向旋到底，垂直方向的灵敏度下降到2.5倍以上。

、 CH2×5扩展、CH1×5扩展：按下×5扩展键，垂直方向的信号扩大5倍，最高灵敏度为1mV/div。

、 垂直位移（POSITION）：调节光迹在屏幕中的垂直位置。垂直方式工作按钮（VERTICALMODE）垂直方向的工作方式选择。

通道1选择（CH1）：屏幕上仅显示CH1的信号Y1。

通道2选择（CH2）：屏幕上仅显示CH2的信号Y2。

、 双踪选择（DVAL）：同时按下CH1和CH2按钮，屏幕上会出现双踪并自动以断续或交替方式同时显示CH1和CH2的信号。

叠加（ADD）：显示CH1和CH2输入电压的代数和。

CH2极性开关（INVERT）：按此开关时CH2显示反相电压值。

3）水平系统⑮扫描时间因数选择开关（TIME/DIV）：共20挡，在0.1μs/div～0.2s/div范围选择扫描速率。

⑪X-Y控制键：选择X-Y工作方式时，Y信号由CH2输入，X信号由CH1输入。

通道2垂直位移键（POSITION）：控制通道2信号在屏幕中的垂直位置，当工作在X-Y方式时，该键用于Y方向的移位。

⑫扫描微调控制键（VARIABLE）：正常工作时，此旋钮以顺时针旋转到底时处于校准位置，扫描由TIME/DIV开关指示。该旋钮逆时针方向旋转到底，扫描减慢2.5倍以上。

⑭水平位移（POSITION）：用于调节轨迹在水平方向移动，顺时针方向旋转，光迹右移；逆时针方向旋转，光迹左移。

⑨ 扩展控制键（MAG×5）、（MAG×10，仅对应YB360）：按下去时，扫描因数×5扩展或×10扩展。扫描时间是TIME/DIV开关指示数值的1/5或1/10。例如，用×5扩展时，100μs/div为20μs/div。部分波形的扩展：将波形的尖端移到水平尺寸的中心，按下×5或×10扩展按钮，波形将扩展5倍或10倍。

⑧ ALT扩展按钮（ALT-MAG）：按下此键，扫描因数×1、×5或×10同时显示。此时要把放大部分移到屏幕中心。按下ALT-MAG键，扩展以后的光迹可由光迹分离控制键⑬移位距X1光迹1.5div或更远的地方。同时使用垂直双踪方式和水平ALT-MAG，可在屏幕上同时显示4条光迹。

4）触发（TRIG）

⑱触发源选择开关（SOURCE）：选择触发信号源。

内触发（INT）：CH1或CH2上的输入信号是触发信号。

通道2触发（CH2）：CH2上的输入信号是触发信号。

电源触发（LINE）：电源频率成为触发信号，用于观测与电源频率有时间关系的信号。

外触发（EXT）：触发输入上的触发信号是外部信号，当被测信号不适于作为触发信号等特殊情况时，可用外触发。⑪交替触发（ALTTRIG)：在双踪交替显示时，触发信号交替来自于CH1、CH2两个通道，此方式可用于同时观测两路不相关的信号。

⑲外触发输入插座（EXT INPUT）：用于外部触发信号的输入。

⑰触发电子旋钮（TRIG LEVEL）：用于调节被测信号在某一电平触发同步。

⑩ 触发极性按钮（SDOPE）：触发极性选择，用于选择信号的上升沿和下降沿触发。

⑯触发方式选择（TRIG MODE）：

自动（AUTO）：在自动扫描方式时，扫描电路自动进行扫描。在没有信号输入或输入信号没有被触发同步时，屏幕上仍然可以显示扫描基线。

常态（NORM）：有触发信号才能扫描，否则屏幕上无扫描线显示。当输入信号频率低于20Hz时，用常态触发方式。

TV-H：用于观测电视信号中行信号波形。

TV-V：用于观测电视信号中场信号波形。

⑦ 校准信号（CAL）：电压幅度为0.5V（峰-峰值），频率为1kHz的方波信号。

接地柱：接地端。

3.示波器的基本操作方法

1）电源和扫描

（1）确认所用市电电压在198～242V。确保所用熔断器为指定的型号。

（2）断开“电源”开关，把电源开关弹出即为“关”位置。将电源线接入。

（3）设定各个控制键在下列相应位置。

亮度（INTENSITY）：逆时针方向旋转到底；聚焦（FOCUS）：中间；垂直移位（POSITION）：中间（×5）键弹出；垂直方式：CH1；触发方式（TRIG MODE）：自动（AUTO）；触发源（SOURCE）：内（INT）；触发电平（TRIG LEVEL）：中间；时间/格（TIME/DIV）：0.5μs/div；水平位置：×1（×5 MAG）（×10 MAG）均弹出。

（4）接通“电源”开关，大约15s后，出现扫描光迹。

2）聚焦

（1）调节“垂直位移”旋钮，使光迹移至荧光屏观测区域的中央。

（2）调节“亮度（INTENSITY）旋钮”将光迹的亮度调至所需要的程度。

（3）调节“聚焦（FOCUS）旋钮”，使光迹清晰。

3）加入触发信号

（1）将下列控制开关或旋钮置于相应的位置。

垂直方式：CH1；AC-GND-DC（CH1）：DC；V/div（CH1）：5mV/div；

微调（CH1）：（CAL）校准；耦合方式：AC；触发源：CH1。

（2）用探头将“校正信号源”送到CH1输入端。

（3）将探头的“衰减比”旋转置于“×10”挡位置，调节“电平”旋钮使仪器触发。

4.示波器的测量操作方法

1）电压测量

（1）电压的定量测量。将“V/div”微调置于“CAL”位置，就可以进行电压的定量测量。测量值可由下列公式计算后得到。

用探头“×1位置”进行测量时，其电压值为：U=V/div设定值×信号显示幅度（div）。

用探头“×10位置”进行测量时，其电压值为：U=V/div设定值×信号显示幅度（div）×10。

（2）直流电压测量。该仪器具有高输入阻抗、高灵敏度和快速响应的优势，下面介绍测量过程。

① 将“扫描方式”开关置于“AUTO”（自动）位置，选择“扫描速度”使扫描光迹不发生闪烁的现象。

② 将“AC-GND-DC”开关置于“GND”位置，调整垂直位移使扫描基线移到中间或其他适当位置上，并把它作为零电平线的“0”，在“DC”耦合位置输入被测直流电压。扫描线的垂直位移即为信号的电压幅度。如果扫描线上移，则被测电压相对地电位为正；如果扫描线下移，则该电压相对地电位为负。被测电压值为

U=H（div）×Dy（V/div）×k

式中，H为扫描迹线垂直偏转距离，Dy为所选用的y轴偏转因数，k为探头衰减系数。测量时先将“AC-GND-DC”开关置于“GND”位置，调节扫描线至屏幕中心（或所需位置），以此作为零电平线。在“AC”耦合位置输入被测电压，选择合适的y轴偏转因数（V/div），使显示波形的垂直偏转尽可能大，同时调节相关旋钮，使屏幕上显示稳定的波形，则被测点交流电压u（瞬时值）为：u=H（div）×Dy（V/div）×k。若被测电压是正弦波，则其峰-峰值为Up-p=H（div）×Dy（V/div），式中H为波形总高度（如图1-24所示）。正弦波的峰值为,有效值为。例如，将探头衰减比置于×10位置，垂直偏转因数（V/div）置于“0.5V/div”，“微调”旋钮置于“校正（CAL）”位置，所测得的扫描光迹偏高5div。根据公式，被测电压为

0.5（V/div）×5（div）×10=25V

（3）交流电压测量。例如，将探头衰减比置于×1的位置，垂直偏转因数（V/div）置于“5V/div”位置，“微调”旋钮置于“校正（CAL）”位置，所测得波形峰-峰值为6格。则Up-p=5（V/div）×6（div)=30V，峰值电压，有效值电压。

2）时间测量

时间测量一般指一个波形中任意两点间隔的测量，采用与测量交流电压相同的方法接入信号，调节Y轴偏转因数和扫描时间因数开关，使荧光屏显示被测波形，则被测时间间隔

式中L为两点之间水平距离，Dx为所选的扫描时间因数。

（1）脉冲宽度测量方法如下。

调节脉冲波形的垂直位置，使脉冲波形的顶部和底部距刻度水平线的距离相等，如图1-25所示。

调节扫描时间因数开关到合适位置，使扫描信号光迹易于观测。

读取上升沿和下降沿中点之间的距离，即脉冲沿与水平刻度线相交的两点之间的距离，然后用公式计算脉冲宽度。

（2）脉冲上升（或下降）时间的测量方法如下。

调节脉冲波形的垂直位置和水平位置，方法和脉冲宽度测量方法相同。

在图1-26中，读取上升沿10%～90%Um所经历的时间为T，则有T=10（μs/div）×1.1（div）=11μs。

（3）频率测量。

周期性重复信号的频率，可用测周期的方法确定。由时间公式求出输入的周期 T（单位为s），然后用下式求出信号的频率

（4）相位测量。

两个信号之间相位差的测量可以利用仪器的双踪显示功能进行。如图1-27所示给出了两个具有相同频率的超前和滞后的正弦波信号，用双踪示波器显示的例子。此时，“触发源”开关必须置于超前信号相连接的通道，同时调节“扫描时间因数”开关，使显示的正弦波波形大于1个周期，如图1-27所示，则相位差，其中AC为超前（或滞后）的水平距离（div），AB为信号一个周期的水平距离（div），所以图中相位差。