前言
电子测量时需要测试仪表,最简单的是早期的指针式电压表、电流表等,再先进一点就是后来的数字万用表和电子电压表。这些测试仪表共同的特点是使用简单,同时显示结果也简单—只有电压或电流的数值。这些测试仪表所能适应的频率是有限的,如电磁系仪表是不能测试交流电的,要想测试交流电需要加整流电路,将电磁系仪表变为整流系仪表。真正能够测试交流电有效值的仪表是电磁系仪表,由于是测试有效值,所以交直流都可以测量。
上述介绍的电工仪表所适应的测试频段仅仅为直流电到400Hz,而且所测试的电压幅值需要在100mV以上,更低幅值或更高频率的交流信号需要用交流毫伏表测试,但是交流毫伏表不能测试小信号直流电压。
对于所要测试的电压或电流是什么样的变化规律,其中是否夹杂着不应有的信号,仅仅用指针式仪表、数字万用表、交流毫伏表测试已经不能满足要求。其原因就是这时的电子线路中处理的信号已经不是正弦波电压信号,因此需要用一个能够看到这些信号随时间变化规律的真实、直观关系的测试仪器。
20 世纪30 年代,雷达的出现和脉冲电路的大量应用使得测试宽频率范围、非正弦信号成为必需,这时所需要的测试仪器就是示波器。
真正意义上的示波器从开始使用到现在大约已有70年的时间,经历了从简单的示波器到脉冲同步示波器,再到今天的通用示波器的发展历程。示波器所显示的信号从单线到双线甚至多线,也就是说示波器可以在一个屏幕上同时、同步显示多个被测信号。示波器从阴极射线管的模拟示波器发展到LCD屏显示的“数字”示波器,频带宽度也从兆赫兹级延伸到吉赫兹级,从简单地显示波形到显示波形的同时还能显示被测信号的重要参数,这些示波器不断强大、完善功能,极大地推动了电子测试的进步。
示波器的发展也使得示波器从“阳春白雪”变为“下里巴人”—逐渐步入“寻常百姓家”。现在,大约1500元就可以买到双踪20MHz带宽的通用示波器,这使得示波器进入到更广泛的测试领域,出现在越来越多的工程师、电子爱好者工作台上。
数字技术的发展使得电子技术变得更加丰富多彩,很多电子装置也从模拟形式变为数字形式,如日常生活中的手机,电视机,等等。示波器也不例外,数字示波器以其强大的功能在很多测试领域中替代了模拟示波器。但是数字示波器存在的问题是,在测试小信号时由于其自身噪声会使得测试结果的可信度变得很差,这是至今模拟示波器存在的原因之一。模拟示波器的相对廉价也是模拟示波器存在的原因之二:现在多数省属高校实验室还大量使用模拟示波器进行教学实验,特别是需要测试小信号的电子技术基础实验,使得模拟示波器没有被数字示波器所完全取代。
然而相对指针式仪表、数字万用表来说,示波器的操作要复杂得多,不仅要在测试前正确地设置示波器,还要在测试过程中根据不同测试情况改变示波器的设置或调试示波器。对于初学者来说,如果有一本“示波器指南”来指导其一步一步地学习、操作示波器,就可以大大加快其正确、熟练使用示波器的进度。本书就是为此目的所编写。达到通过读这本书,可以一边看书、一边操作,使得示波器应用入门变得轻松、容易,少走弯路的目的。
本书共分为6章:第1章介绍了为什么要使用示波器;第2章介绍了示波器的基本原理;第3章介绍了示波器面板详解;第4章介绍了通用示波器使用实战;第5章介绍了通用示波器探头的性能分析;第6章介绍了示波器使用中可能出现的问题及解决方法。在第1章前的绪论中还介绍了示波器的发展历程。
由于作者水平有限,疏漏在所难免,望有关专家和广大读者给予批评指正,在此表示感谢。
作者
2012年于辽宁工业大学