使用示波器測量電流和電壓的方法

1、使用示波器測量電流和電壓的方法（一）電壓的測量利用示波器所做的任何測量，都是歸結(jié)為對電壓的測量。示波器可以測量各種波形的電壓幅度，既可以測量直流電壓和正弦電壓，又可以測量脈沖或非正弦電壓的幅度。更有用的是它可以測量一個(gè)脈沖電壓波形各部分的電壓幅值，如上沖量或頂部下降量等。這是其他任何電壓測量儀器都不能比擬的。1 .直接測量法所謂直接測量法，就是直接從屏幕上量出被測電壓波形的高度，然后換算成電壓值。定量測試電壓時(shí)，一般把 Y 軸靈敏度開關(guān)的微調(diào)旋鈕轉(zhuǎn)至“校準(zhǔn)”位置上，這樣，就可以從“V/div”的指示值和被測信號占取的縱軸坐標(biāo)值直接計(jì)算被測電壓值。所以，直接測量法又稱為標(biāo)尺法。（1）交流電壓的測

2、量將 Y 軸輸入耦合開關(guān)置于“AC”位置，顯示出輸入波形的交流成分。如交流信號的頻率很低時(shí)，則應(yīng)將 Y 軸輸入耦合開關(guān)置于“DC”位置。將被測波形移至示波管屏幕的中心位置，用“V/div”開關(guān)將被測波形控制在屏幕有效工作面積的范圍內(nèi)，按坐標(biāo)刻度片的分度讀取整個(gè)波形所占 Y 軸方向的度數(shù) H,則被測電壓的峰-峰值 VP-P 可等于“V/div”開關(guān)指示值與 H 的乘積。如果使用探頭測量時(shí)，應(yīng)把探頭的衰減量計(jì)算在內(nèi)，即把上述計(jì)算數(shù)值乘 10。例如示波器的 Y 軸靈敏度開關(guān)“V/div”位于 0.2 檔級，被測波形占 Y 軸的坐標(biāo)幅度 H 為 5div,則此信號電壓的峰-峰值為 IV。如是經(jīng)探頭測量

3、，仍指示上述數(shù)值，則被測信號電壓的峰-峰值就為 10V。（2）直流電壓的測量將 Y 軸輸入耦合開關(guān)置于“地”位置，觸發(fā)方式開關(guān)置“自動(dòng)”位置，使屏幕顯示一水平掃描線，此掃描線便為零電平線。將 Y 軸輸入耦合開關(guān)置“DC”位置，加入被測電壓，此時(shí)，掃描線在 Y 軸方向產(chǎn)生跳變位移 H,被測電壓即為“V/div”開關(guān)指示值與 H 的乘積。直接測量法簡單易行，但誤差較大。產(chǎn)生誤差的因素有讀數(shù)誤差、視差和示波器的系統(tǒng)誤差（衰減器、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、示波管邊緣效應(yīng)）等。2 .比較測量法比較測量法就是用一已知的標(biāo)準(zhǔn)電壓波形與被測電壓波形進(jìn)行比較求得被測電壓值。將被測電壓 Vx 輸入示波器的 Y 軸通道，調(diào)節(jié) Y

4、軸靈敏度選擇開關(guān)“V/div”及其微調(diào)旋鈕，使熒光屏顯示出便于測量的高度 Hx 并做好記錄，且“V/div”開關(guān)及微調(diào)旋鈕位置保持不變。去掉被測電壓，把一個(gè)已知的可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電壓 Vs 輸入丫軸，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓的輸出幅度，使它顯示與被測電壓相同的幅度。此時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電壓的輸出幅度等于被測電壓的幅度。比較法測量電壓可避免垂直系統(tǒng)引起和誤差，因而提高了測量精度。（二）時(shí)間的測量示波器時(shí)基能產(chǎn)生與時(shí)間呈線性關(guān)系的掃描線，因而可以用熒光屏的水平刻度來測量波形的時(shí)間參數(shù)，如周期性信號的重復(fù)周期、脈沖信號的寬度、時(shí)間間隔、上升時(shí)間（前沿）和下降時(shí)間（后沿）、兩個(gè)信號的時(shí)間差等等。將示波器的掃速開關(guān)“t/div”的“

5、微調(diào)”裝置轉(zhuǎn)至校準(zhǔn)位置時(shí)，顯示的波形在水平方向刻度所代表的時(shí)間可按“t/div”開關(guān)的指示值直讀計(jì)算，從而較準(zhǔn)確地求出被測信號的時(shí)間參數(shù)。（三）相位的測量利用示波器測量兩個(gè)正弦電壓之間的相位差具有實(shí)用意義，用計(jì)數(shù)器可以測量頻率和時(shí)間，但不能直接測量正弦電壓之間的相位關(guān)系。利用示波器測量相位的方法很多，下面，僅介紹幾種常用的簡單方法。1.雙蹤法雙蹤法是用雙蹤示波器在熒光屏上直接比較兩個(gè)被測電壓的波形來測量其相位關(guān)系。測量時(shí)，將相位超前的信號接入 YB 通道，另一個(gè)信號接入 YA 通道。選用 YB 觸發(fā)。調(diào)節(jié)t/div”開關(guān)，使被測波形的一個(gè)周期在水平標(biāo)尺上準(zhǔn)確地占滿 8div,這樣，一個(gè)周期的相

6、角 360被 8 等分，每 1div 相當(dāng)于 45。讀出超前波與滯后波在水平軸的差距 T,按下式計(jì)算相位差（）:（）=45/divXT（div）如 T=1.5div,則（）=45/divX1.5div=67.52.李沙育圖形法測相位將示波器的 X 軸選擇置于 X 軸輸入位置，將信號 u1 接入示波器的 Y 軸輸入端，信號 u2 接入示波器的 X 軸輸入端。適當(dāng)調(diào)節(jié)示波器面板上相關(guān)旋鈕，使熒光屏上顯現(xiàn)一個(gè)大小適宜的橢圓（在特殊情況下，可能是一個(gè)正圓或一根斜線）。由圖可見，設(shè) Y 軸偏轉(zhuǎn)板上的信號 u1 導(dǎo)前于 X 軸偏轉(zhuǎn)板上的信號 U21/8 周期，設(shè) u2 的初相為零，即（）2=0,因此當(dāng) u

7、2 為零時(shí)，u1 為一個(gè)較大的值。如圖中的“0”點(diǎn)。此時(shí)，熒光屏上的光點(diǎn)也相應(yīng)地位于“0”點(diǎn)。隨著時(shí)間的變化，u1 上升，u2 也上升，則熒光屏上的光點(diǎn)向右上方移動(dòng)。當(dāng)經(jīng) 1/8 周期后，u1、u2 分別到達(dá)“1”點(diǎn)，此時(shí) u1 到達(dá)最大值，u2為一個(gè)較大的值，熒光屏上的光點(diǎn)位于相應(yīng)的“1”。如此繼續(xù)下去，熒光屏上的光點(diǎn)將描出一個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的橢圓。如果 u1 滯后于 u2 則形成一個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的橢圓。當(dāng)然，這只有在信號頻率很低時(shí)（如幾赫茲），且在短余輝的熒光屏上便會(huì)清楚地看到熒光屏上的光點(diǎn)順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。由上述可見橢圓的形狀是隨兩個(gè)正弦信號電壓 u1、u2 相位差的不同而不同。因此可

8、以根據(jù)橢圓的形狀確定兩個(gè)正弦信號之間的相位差 A。設(shè) A 是橢圓與Y 軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)，B 是橢圓上各點(diǎn)坐標(biāo)的最大值，A 是對應(yīng)于 t=0 時(shí) u1 的瞬時(shí)電壓，即A=Um1sin（）1B 是對應(yīng)于 u1 的幅值，即 B=Um1 于是 A/B=（Um1sin（j）1）/Um1=sin（）1來表示。在實(shí)際測試中為讀數(shù)方便，常讀取 2A,2B（或 2C,2D）,按式 A（）=arcsin（2A/2B）或 A（）=arcsin（2C/2D）來計(jì)算相位差。如果橢圓的主軸在第 1 和第 3 象限內(nèi)，則相位差在 090或 270360之間；如果主軸在第 2和第 4 象限內(nèi)，相位差在 90180或 18027

9、0之間。圖 5-14 不同相位差時(shí)的圖形（四）頻率的測量用示波器測量信號頻率的方法很多，下面介紹常用的兩種基本方法。1.周期法對于任何周期信號，可用前述的時(shí)間間隔的測量方法，先測定其每個(gè)周期的時(shí)間 T,再用下式求出頻率 f:f=1/T 例如示波器上顯示的被測波形，一周期為 8div,t/div”開關(guān)置“1s”位置，其“微調(diào)”置“校準(zhǔn)”位置。則其周期和頻率計(jì)算如下：T=1us/divx8div=8usf=1/8us=125kHz所以，被測波形的頻率為 125kHz。2.李沙育圖形法測頻率將示波器置 X-Y 工作方式，被測信號輸入 Y 軸，標(biāo)準(zhǔn)頻率信號輸入“X 外接”，慢慢改變標(biāo)準(zhǔn)頻率，使這兩個(gè)信號頻率成整數(shù)倍時(shí)，例如 fx:fy=1:2,則在熒光屏上會(huì)形成穩(wěn)定的李沙育圖形。李沙育圖形的形狀不但與兩個(gè)偏轉(zhuǎn)電壓的相位有關(guān)，而且與兩個(gè)偏轉(zhuǎn)電壓的頻率也有關(guān)。用描跡法可以畫出 ux 與 uy 的各種頻率比、不同相位差時(shí)的李沙育圖形，幾種不同頻率比的李沙育圖形如圖 5-15 所示。利用李沙育圖形與頻率的關(guān)系，可進(jìn)行準(zhǔn)確的頻率比較來測定被測信號的頻率。其方法是分別通過李沙育圖形引水平線和垂直線，所引的水平線垂直線不要通過圖形的交叉點(diǎn)或與其相切。若水平線與圖形的交點(diǎn)數(shù)為 m,垂直線與圖形的交點(diǎn)數(shù) n,則fy/fx=m/n當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)頻率僅（或 fy）為已知時(shí)，由上式可以求