1.2　示波器的功能与使用

示波器在电子产品的开发、生产、调试和维修中是不可缺少的测量仪器，也是目前家用电子产品的维修中极为重要的维修工具。而且电子技术的发展，特别是数字技术的发展，使电子产品的开发、制造、调试和维修行业得到了迅速的发展，单一的万用表已不能满足使用要求。例如采用大规模和超大规模数字电路的VCD/DVD影碟机、数字式画中画电路、数字音频信号处理电路、图文电路、高画质电路、高音质电路在大屏幕彩色电视机中的应用，以及各种数字音频视频设备的出现，使示波器在测量其中交流信号以及数字脉冲信号中显得尤为重要。

1.2.1　示波器的种类特点

示波器常用于检测电子设备中的各种信号的波形。示波器的种类有很多，其中可以根据示波器的测量功能、显示信号的数量、波形的显示器件和测量范围等来进行分类。

（1）按测量功能区分

从测量功能来分，示波器可以分成模拟示波器和数字式示波器两大类。

①模拟示波器　模拟示波器是一种实时监测波形的示波器，模拟示波器的实物外形如图1-42所示。

在实际应用中，模拟示波器能观察周期性信号，例如正弦波、方波、三角波等波形，或者是一些复杂的周期性信号，例如电视机的视频信号等。模拟示波器的结构简图如图1-43所示，适于检测周期性较强的信号。

②数字示波器　数字示波器一般都具有存储功能，能存储记忆所测量的任意时间的瞬时信号波形。因此被称之为数字存储示波器，它可以从变化的信号中捕捉一瞬间进行观测。图1-44是典型的数字存储示波器。

除了常见的台式数字存储示波器之外，为了便于携带，现在市场上出现了手持式数字存储示波器，其实物外形如图1-45所示。

（2）按显示信号数量区分

从显示信号的数量来分有单踪示波器、双踪示波器和多踪示波器。

①单踪示波器　单踪示波器在屏幕上只能显示一个信号，它只能检测一个信号的波形及其相关参数。这种示波器结构比较简单，功能相对也少一些，其实物外形如图1-46所示。

图1-46中所示的单踪示波器的最高显示频率是7MHz，在一般的音响设备和彩色电视机检修中可以使用，它有一个比较小的示波管，相对来说比较便宜。

单踪示波器的按钮比较少，使用比较方便，常见的型号品种有很多种，图1-47所示为其中的两种。

②双踪示波器　双踪示波器具有两个信号输入端，可以在显示屏上同时显示两个不同信号的波形，并且可以对两个信号的频率、相位、波形等进行比较。双踪示波器的实物外形如图1-48所示。

（3）按显示器件区分

从波形显示器件来分有阴极射线管（CRT）示波器、彩色液晶示波器和电脑监视器。

①阴极射线管（CRT）示波器　阴极射线管（CRT）示波器的波形显示器件实际上是一种真空管，其阴极射线管（CRT）示波器的实物外形如图1-49所示。

阴极射线管（CRT）示波器有聚焦和亮度的控制钮，可调节出清晰和明亮的显示波形。阴极射线管（CRT）示波器适于显示实时变化的信号波形、有利于观测信号的随机变化过程。

但是CRT限制着模拟示波器显示的频率范围。在频率非常低的情况下，信号会呈现出明亮而缓慢移动的亮点，使很难分辨出波形。在高频处，起局限作用的是CRT荧光粉受电子束激发的时间短，故而亮度低，显示出来的波形过于暗淡，难于观察。模拟示波器的极限频率约为1GHz。例如测电源开、关瞬间的电压、上升时间，如果用模拟示波器是很难观察到的。

②彩色液晶示波器　彩色液晶示波器是采用彩色液晶显示屏进行显示的，其显示波形的复杂程度比阴极射线管（CRT）要高，目前很多数字示波器都采用液晶显示器件，其实物外形如图1-50所示。

③电脑监视器　电脑监视器用电脑对信号进行检测和分析，并显示波形，是利用电脑软件对信号进行处理的示波器，是现在市场上最新型的示波器，其显示和处理信号的能力较原有类型的示波器性能有了很大的提高，其实物外形如图1-51所示。这种示波器利用电脑对信号进行处理，然后显示在图像显示器上，同时还可以对信号的波形和参数进行存储、传输和打印。

（4）按测量范围区分

从测量范围来分有超低频示波器、低频示波器、中频示波器、高频示波器和超高频示波器。

①超低频示波器和低频示波器　超低频示波器和低频示波器适合于测量超低频信号和低频信号，例如测量声音信号等。超低频示波器的操作显示面板如图1-52所示。

②中频示波器　中频示波器就是常用的示波器，一般适合于测量中高频信号，即在1～40MHz之间的信号。常见的类型有20MHz、30MHz、40MHz信号示波器，其20MHz信号示波器实物外形如图1-53所示，40MHz信号示波器实物外形如图1-54所示。

③高频示波器和超高频示波器　高频示波器是主要测量高频信号的示波器，常见的频率有100MHz、150MHz、200MHz、300MHz等，其外形如图1-55所示。

超高频示波器适用于测量1000MHz以上的超高频信号，超高频示波器的实物外形如图1-56所示。

1.2.2　示波器的结构特点

（1）模拟示波器的结构特点

如图1-57所示为典型模拟示波器的外形结构。从图中可以看到模拟示波器可以分为左右两部分，其中左侧部分为信号波形的显示部分，右侧部分是示波器的控制键钮部分。示波器的显示部分主要由显示屏、CTR护罩和刻度盘组成。其中，显示屏是由示波管构成的，示波管是一种阴极射线管，简称CRT；护罩用以保护示波管屏幕不受损伤；刻度盘是度量波形的周期和幅度的标尺。一般刻度盘上刻有8×10的方格，每格1cm见方，用于测量波形在垂直和水平方向的量，一般垂直方向等效为电压值，水平方向等效为时间值（周期）。在测量时1个格常被称为1DIV。每个键钮都有符号标记，表示其功能。

模拟示波器右侧的控制部分设置了大量键钮和接口，这些键钮的分布如图1-58所示。

模拟示波器操作键钮各有各的功能，下面将结合示波器实物图一一介绍。

①电源开关（POWER）：用于接通和断开电源，当接通电源时，位于电源开关上方的电源指示灯变亮。

②指示灯：指示示波器的工作状态，电源开关和电源指示灯如图1-59所示。

③ CH1信号输入端（INPUT 300V pk MAX）：用来连接示波器CH1测试线。

④CH2信号输入端（INPUT 300V pk MAX）：用来连接示波器CH2测试线，图1-60为CH1和CH2两输入端同时输入信号的波形。

⑤扫描时间和水平轴微调钮（SWPVAR-TIME/DIV）：用于调节扫描时间，如图1-61所示。

⑥水平位置调整旋钮（H POSITION）：用于调节扫描线的水平位置，如图1-62所示。

⑦亮度调整旋钮（INTENSITY）：用于调节扫描线的亮度，如图1-63所示。

⑧聚焦调节旋钮（FOCUS）和度盘亮度调节钮（ILLUM）：用于调节扫描线使扫描线变得清晰，如图1-64所示。

⑨CH1交流-接地-直流切换开关[（CH1）AC-GND-DC]：根据CH1信号输入端输入的信号选择不同的挡位，“AC”为观测交流信号，“DC”为观测直流信号，“GND”为观测接地，如图1-65所示。

⑩CH2交流-接地-直流切换开关[（CH2）AC-GND-DC]：根据CH2信号输入端输入的信号选择不同的挡位，“AC”为观测交流信号，“DC”为观测直流信号，“GND”为观测接地，如图1-66所示。

显示方式选择旋钮（MODE）：显示方式选择旋钮设置了CH1、CH2、CHOP、ALT和ADD共5个挡位，如图1-67所示。

a.CH1：示波器只显示由CH1输入的信号波形。

b.CH2：示波器只显示由CH2输入的信号波形。

c.CHOP：快速切换显示方式。

d. ALT：两个输入信号的波形交替显示。

e. ADD（Addition）：CH1和CH2两输入信号进行加法或减法处理并显示。

CH1垂直位置调整旋钮[（CH1）POSITION PULL DC OFFSET]：用于适当移动波形位置以便于编译观察。

CH2垂直位置调整旋钮[（CH2）POSITION PULL INVERT]：用于适当移动波形位置以便于编译观察，如图1-68所示。

CH1垂直轴灵敏度微调（VARIABLE）和垂直轴灵敏度切换（VOLTS/DIV）旋钮：这两个旋钮是一个同心调整旋钮，外圆环形旋钮是灵敏度切换钮，内圆旋钮是微调钮。它可以根据被测信号的幅度切换输入电路的衰减量，使显示的波形在示波管上有适当的大小，如图1-69所示。

CH2垂直轴灵敏度微调（VARIABLE）和垂直轴灵敏度切换（VOLTS/DIV）旋钮：用于对CH2信号波形的垂直灵敏度进行调整，如图1-70所示。

同步位置调整（TRIG LEVEL）：用于微调同步信号的频率或相位，使之与被测信号的相位一致（频率可为整数倍），如图1-71所示。

TV-H和TV-V（电视信号的行场观测）：用于调整电视信号中的行信号观测或场信号观测，如图1-72所示。

外部水平轴输入端或外触发输入端（EXT.H or TRIG.IN）：当示波器的内部扫描与外部信号同步时，从该端加入外部同步信号，如图1-73所示。

同步（触发）信号切换开关（TRIG SOURCE）：用于使观测信号波形静止在示波管上，INT为内同步源，LINE为线路输入信号，EXT为由外部输入的信号作同步基准，如图1-74所示。

校正信号输出端（CAL.5V）：用于输出示波器内部产生的标准信号，如图1-75所示。

接地端：测量信号波形时要将地线与被测设备的地线连接在一起。

水平扫描方向旋转钮（TRACE ROTATION）。

内触发方式选择（CH1-CH2 VERT MODE）。

延迟时间选择按钮（DELAY TIME）：设置了5个延迟时间挡位供选择使用，如图1-76所示。

显示方式选择按钮（DISPLAY NORM INTEN DELAY）：设置了“NORM”“INTEN”“DELAY”3个挡位供选择使用，如图1-77所示。

（2）数字示波器的结构特点

如图1-78所示为典型数字示波器的外形结构。从图中可以看出，数字示波器分为左右两部分，左侧部分为信号波形及数据的显示部分，右侧部分是示波器的控制部分。数字示波器的显示屏一般采用LCD液晶显示屏，显示屏上除了能够显示波形之外，还能够显示波形状态和波形参数等数据。

数字示波器键钮控制区内有很多的空间按键和功能旋钮，如图1-79所示为数字示波器的键钮分布图。

数字示波器操作键钮各有各的功能，下面将结合示波器实物图一一介绍。

①F1键：用于选择输入信号的耦合方式，其控制区域对应在左侧显示屏上，有三种耦合方式：交流耦合（将直流信号阻隔）、接地耦合（输入信号接地）和直流耦合（交流信号和直流信号都通过，被测交流信号包含直流信号）三种选择方式，如图1-80所示。

②F2键：控制带宽抑制，其控制区域对应在左侧显示屏上，可进行带宽抑制开与关的选择。带宽抑制关断时，通道带宽为全带宽；带宽抑制开通时，被测信号中高于20MHz的噪声和高频信号被衰减，如图1-81所示。

③F3键：控制垂直偏转系数，可对信号幅度（伏/格）选择挡位进行粗调和细调两种选择，如图1-82所示。

④F4键：控制探头倍率，可对探头进行1×、10×、100×、1000×四种选择，如图1-83所示。

⑤F5键：控制波形反向设置，可对波形进行相位180°的相位反转，如图1-84所示。

⑥CH1按键及其对应的CH1（X）信号输入端：当示波器的探头连接在CH1（X）插孔上检测波形时，CH1按键被点亮，如图1-85所示。

⑦CH2按键及其对应的CH2（Y）信号输入端：当示波器的探头连接在CH2（Y）插孔上检测波形时，CH2按键被点亮，如图1-86所示。

⑧垂直位置调整旋钮（POSITION）：可对检测的波形进行垂直方向上的位置调整，故称为垂直位置调整旋钮，如图1-87所示。

⑨垂直幅度调整旋钮（SCALE）：可对检测的波形进行垂直方向上的幅度调整，故称为垂直幅度调整旋钮，即调整输入信号通道的放大量或衰减量，如图1-88所示。

⑩水平位置调整旋钮（<POSITION>）：可对检测的波形进行水平位置调整，故称为水平位置调整旋钮，如图1-89所示。

水平时间轴调整旋钮（<SCALE>）：可对检测的波形进行水平方向上的时间轴调整，故称为水平时间轴调整旋钮，如图1-90所示。

触发控制区：触发系统旋钮与按键。触发菜单控制区中包括一个触发系统旋钮和三个按键，如图1-91所示。

a.触发系统旋钮（LEVEL）：改变触发电平，可以在显示屏上看到触发标志来指示触发电平线，随旋钮转动而上下移动。

b. MENU（菜单）按键：可以改变触发设置。

c.50％按键：设定触发电平在触发信号幅值的垂直中点。

d.FORCE（强制）按键：强制产生一触发信号，主要应用于触发方式中的正常和单次模式。

自动设置按键（AUTO）：使用该按键，数字存储示波器将自动设置垂直偏转系数、扫描时基以及触发方式，如图1-92所示。

屏幕捕捉按键（RUN/STOP）：该按键可以显示绿灯亮和红灯亮，绿灯亮表示运行，红灯亮表示暂停，如图1-93所示。

功能按键（STORAGE）：用于将示波器的波形或设置状态保存到内部存储区或U盘上，并能通过RefA（或RefB）从其中调出所保存的信息，或通过该按键调出设置状态，如图1-94所示。

辅助功能按键（UTILITY）：用于对自校正、通过检测、波形录制、语言、出厂设置、界面风格、网格亮度、系统信息等选项进行相应的设置，如图1-95所示。

采样系统按键（ACQUIRE）：使用该按键可弹出采样设置菜单，通过菜单控制按钮调整采样方式。如获取方式（普通采样方式、峰值检测方式、平均采样方式）、平均次数（设置平均次数）、采样方式（实时采样、等效采样）等选项，如图1-96所示。

显示系统按键（DISPLAY）：用于弹出设置菜单，可通过菜单控制按钮调整显示方式，如显示类型、格式（YT、XY）、持续（关闭、无限）、对比度、波形亮度等信息，如图1-97所示。

自动测量按键（MEASURE）：使用该按键可进入参数测量显示菜单，该菜单有5个可同时显示测量值的区域，分别对应于功能按键F1～F5，如图1-98所示。

光标测量按键（CURSOR）：用于显示测量光标或光标菜单，可配合多功能旋钮一起使用，如图1-99所示。

多功能旋钮：用于调整设置参数旋钮，如图1-100所示。

SELECT：用于协助多功能旋钮，可改变光标位置，如图1-100所示。

COARSE：用于协助多功能旋钮，可改变光标位置，如图1-100所示。

菜单按键（MENU）：用于显示变焦菜单，可配合F1～F5按键使用，如图1-101所示。

复位按键（SET TO ZERO）：可通过该按键使触发点快速恢复到垂直中点，也可以通过旋转水平位置旋钮（POSITION）来调整信号在波形窗口的水平位置，如图1-102所示。

关闭按键（OFF）：用于对CH1、CH2、MATH、REF四个按键进行控制，如图1-103所示。例如当CH1点亮时，按下OFF键关闭CH1，当CH2点亮时，按下OFF键关闭CH2。

REF按键：使用该按键，可调出存储波形或关闭基准波形，如图1-104所示。

USB主机接口：用于连接USB设备（U盘或移动硬盘）和读取USB设备中的波形，如图1-105所示。

电源开关：位于示波器的顶端，用于启动或关闭示波器，如图1-106所示。

1.2.3　示波器的使用方法

在家电维修中，示波器常用来观测各种信号的波形，用以判断故障点和故障范围。本节针对示波器在家电维修中的应用，为大家演示如何操控示波器以及如何调整测量的波形。

（1）示波器的基本操控方法

①模拟示波器的操控方法　在使用模拟示波器前，需要先对模拟示波器的探头进行连接。选择以CH2通道为例，将模拟示波器测试线的接头座对应插入到探头接口，顺时针旋转接头座即可，操作如图1-107所示。

探头连接完成后，使用一字螺丝刀微调探头上的调整钮，对模拟示波器进行校正，操作如图1-108所示。

示波器校正完毕后，就可以进行信号波形的测量了，将模拟示波器的接地夹接地，探头接高频调幅信号输出端，操作方法如图1-109所示。

②数字示波器的操控方法　在使用数字示波器进行检测时，首先要将示波器的探头连接被测部位，使信号接入示波器中，数字示波器信号的接入方式如图1-110所示。此时的步骤是：将红鳄鱼夹与数字示波器的探头连接，再将信号源测试线中的黑鳄鱼夹与数字示波器的接地端连接。

示波器用于电子产品维修时，应先将电子产品拆开，将数字示波器的接地夹接地端，再将示波器的探头搭在电路中的元器件引脚上，对波形进行检测。

（2）测量波形的调整方法

①模拟示波器测量波形的调整方法　观察示波器的波形，可通过调整扫描时间和水平轴微调旋钮和亮度调节旋钮，使波形变清晰，如图1-111所示。

调整旋钮后，波形清晰，若发现有波形不同步（跳跃闪烁）的情况，可调节微调触发电平旋钮，使波形稳定，如图1-112所示。

②数字示波器测量波形的调整方法　通常信号波形的调整可以分为水平位置与周期的调整、垂直位置与幅度的调整。

a.信号波形水平位置与周期的调整　示波器屏幕上显示的波形，主要可以分为水平系统和垂直系统两部分，其中水平系统是指波形在水平刻度线上的位置或周期，垂直系统是指波形在垂直刻度线上的位置或幅度。

图1-113所示为数字示波器显示波形垂直位置和水平位置的调整旋钮。其中，可调节波形水平位置和周期的旋钮称为水平位置调整旋钮和水平时间轴旋钮；可调节波形垂直位置和幅度的旋钮称为垂直位置调整旋钮和垂直幅度旋钮。

波形的水平位置的调整是由水平位置调整旋钮控制的，如图1-114所示。

若波形的宽度（即周期）过宽或过窄，则可使用水平时间轴旋钮进行调整，如图1-115所示。顺时针旋转时，波形向右移；逆时针旋转时，波形向左移。此处需要注意的是：顺时针旋转可使时间轴变小。

b.信号波形垂直位置与幅度的调整　示波器显示的波形，垂直位置的调整是由垂直位置调整旋钮控制的，而垂直幅度的调整，则是由垂直幅度旋钮控制的。信号波形垂直位置和垂直幅度的调整，如图1-116所示。此处应该要注意的是：改变位置时波形会在垂直方向位置上下移动；改变波形的幅度的大小，该旋钮的量程为2mV～5V。

1.2.4　示波器的实际应用

示波器常用于电子产品的生产调试和维修领域，一般可通过观察示波器显示的信号波形来判断电路性能是否正常。尤其是随着目前家用电器产品电路智能化、集成化程度越来越高，示波器应用于家电维修使得维修的效率也大大提高。

（1）示波器在家用电热产品中的应用（电磁炉）

在检修电磁炉时，常常会用到示波器进行检测。通常可在检修电磁炉的控制电路板时，使用示波器检测控制电路中集成电路输出的信号波形，根据信号波形判断电路的好坏，如图1-117所示。

（2）示波器在维修家用视听产品中的应用（显示器）

在检修显示器的主电路板时，可使用示波器检测主电路中输出的信号波形，根据信号波形进行检修和判断。用示波器检测逆变器电路中升压变压器外围辐射的信号波形，如图1-118所示。

（3）示波器在维修家用影视设备中的应用（电视机）

在检修电视机的过程中，常常会用到示波器对电视机的波形进行检测，从而根据信号波形进行检修和判断。图1-119是检测行回扫变压器辐射的行脉冲信号波形。

（4）示波器在维修家庭影音播放设备中的应用（影碟机）

在检修影碟机（VCD/DVD）的过程中也会用到示波器，以检测其输出端的视频或音频信号波形，如图1-120所示。

（5）示波器在电子产品生产调试中的应用

示波器常用于电子和电气产品的生产和调试中，如图1-121所示为调谐器的生产调试现场。由于调谐器为高频器件，需要通过对内部线圈的调整来达到所需的频率要求，因此就需要使用示波器来监视调整前与调整后的波形，待波形达到相应的幅度和形状后，即完成了该电子产品的调试。