模拟示波器可以测量电路中的哪些参数?
显示电路包括示波管及其控制电路两个部分。示波管是一种特殊的电子管,是示波器一个重要组成部分。示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏3个部分组成。
模拟示波器主要通过将电压信号随时间的变化实时显示在荧光屏上(波形图),因此它擅长测量与电压和时间(以及两者关系)直接相关的电路参数。以下是它可以测量的主要参数:
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电压参数:
- 电压瞬时值: 波形上任意一点的电压值(需要参考坐标刻度)。
- 电压峰峰值: 信号波形最高点与最低点之间的电压差 (Vpp)。
- 最大电压/峰值电压: 波形相对于参考地(零线)的最大瞬时值 (Vmax)。
- 最小电压/谷值电压: 波形相对于参考地(零线)的最小瞬时值 (Vmin)。
- 直流电压: 稳定的电压分量(波形相对于零线的垂直偏移)。
- 交流电压幅度: 交流信号波形的振幅,通常指峰值或峰峰值。
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时间参数:
- 周期: 信号波形重复一次所需的时间 (T)。
- 频率: 信号每秒重复的次数 (f = 1/T)。
- 上升时间: 信号从低电平(如10%)上升到高电平(如90%)所需的时间(重要反映信号跳变速度)。
- 下降时间: 信号从高电平(如90%)下降到低电平(如10%)所需的时间。
- 脉冲宽度: 脉冲信号高电平(或低电平)持续时间。
- 占空比: 脉冲信号高电平时间占整个周期的百分比(占空比 = 脉冲宽度 / 周期 * 100%)。
- 时间间隔: 波形上任意两点之间的时间差(如同一个信号波形的两个特征点,或不同通道信号之间的时间差)。
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相位关系:
- 相位差: 两个同频信号波形之间在时间上的偏移量,通常用角度表示(需要双通道示波器)。
- 方法1:测量两个波形上对应点(如同步过零点或峰值点)之间的时间差 (Δt),然后计算相位差 φ = (Δt / T) * 360°。
- 方法2:利用李萨如图形(X-Y模式),根据图形形状判断相位差(对于同频正弦波较常用)。
- 相位差: 两个同频信号波形之间在时间上的偏移量,通常用角度表示(需要双通道示波器)。
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波形比较:
- 使用双通道时,可以直观比较:
- 两个信号的时序关系(哪个信号先发生,延迟多少)。
- 两个信号的幅度关系。
- 两个信号的形状差异。
- 使用双通道时,可以直观比较:
需要注意和澄清的几点:
- 电流测量: 模拟示波器不能直接测量电流。需要间接通过测量已知电阻(采样电阻、电流探头)两端的电压,然后根据欧姆定律 (I = V/R) 计算电流。带有电流探头的示波器,本质也是将电流信号转换为成比例的电压信号进行测量。
- 频率响应: 虽然可以通过观察不同频率信号波形的幅度变化来粗略估计电路的频率响应,但这并非像扫频仪那样精确自动测量带宽的方法。示波器本身的带宽是其重要指标(能准确显示不失真信号的最高频率)。
- 精度限制: 模拟示波器的测量精度受限于坐标网格的刻度和人眼读数误差,通常不如数字示波器精确。
- 触发是关键: 为了稳定显示波形以便进行上述时间参数测量,触发设置(电平、边沿选择等)非常重要。
总结:
模拟示波器最核心的测量能力是电压随时间变化的直观显示和分析。因此,它最擅长测量电压幅度参数(如峰峰值、瞬时值)、时间参数(如周期、频率、上升/下降时间)以及两个信号之间的时间/相位关系。电流、电容、电感、电阻等其他参数通常需要间接方法(通过测电压并结合电路定律计算)或配合其他仪器(如万用表、LCR表)来测量。
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