如何使用示波器

擁有示波器後，您需要執行一些基本的程序來設定並開始使用。本章簡要介紹如何使用示波器。尤其，出於安全原因，正確接地非常重要；不僅為您自己，也為您正在測試的整合電路 (IC)。內容中還介紹了設定示波器控制項、校準示波器、連接示波器探棒和補償探棒，以及基本的示波器量測技術。

正確接地

當您設定進行量測或在電路上運作時，正確接地是重要的一步：

• 將示波器正確接地可保護您免於電擊危險。
• 正確接地可以保護您的 IC 免受損壞。

將示波器接地意味著將其連接到電中性參考點，例如接地。將示波器的三相電源線插入接地的插座，將示波器接地。為安全起見，必須將示波器接地。如果高壓接觸到未接地示波器的外殼 (外殼的任何部分，包括看似絕緣的旋鈕)，您可能會遭受電擊。但是，使用正確接地的示波器，電流會透過接地路徑到達接地，而不是透過您到達接地。

接地對於使用示波器進行準確量測也是必要的程序。示波器需要與您正在測試的任何電路共用相同的接地。某些示波器不需要單獨接地。這些示波器具有絕緣外殼和控制裝置，可讓使用者遠離任何可能的電擊危險。

如果您使用 IC，您還需要將自己接地。IC 具有微小的傳導路徑，可能會被您身體上積聚的靜電損壞。只需走過地毯或脫下毛衣，然後觸碰 IC 的引線，您就可能會毀損昂貴的 IC。若要解決此問題，請佩戴接地腕帶，如圖 64 所示。此腕帶可安全地將您身上的靜電荷傳送到接地。

圖 64: 典型的腕式接地帶。

設定控制項

插入示波器後，看一下前面板。如第 4 章 - 示波器系統和控制項開頭所述，前面板通常分為三個主要部分，分別標記為垂直、水平和觸發。您的示波器可能有其他部分，具體取決於型號和類型。請注意示波器上的輸入接頭，這是連接探棒的地方。大多數的示波器皆至少具有兩個輸入通道，每個通道都可以在螢幕上顯示波形。多通道在比較波形時非常實用。混合訊號示波器 (MSO) 的前面板也有數位輸入。 有些示波器有自動設定和/或預設按鈕，可以一步設定控制以根據訊號調整。如果您的示波器沒有此功能，在進行量測之前將控制項設定到標準位置會極有幫助。

示波器說明

1. 1. 將示波器設定為顯示通道 1。
2. 2. 將垂直的每分區伏特數刻度和位置控制項設定為中間位置。
3. 3. 關閉可變的每分區伏特數。
4. 4. 關閉所有放大設定。
5. 5. 將通道 1 輸入耦合設定為直流。
6. 6. 將觸發模式設定為自動。
7. 7. 將觸發源設定為通道 1。
8. 8. 將觸發釋抑設為最小值或關閉。
9. 9. 將水平的每分區時間和位置控制項設定為中間位置。
10. 10. 調整通道 1 的每分區伏特數，使訊號盡可能多地占據 10 個垂直分區，不會削波或導致訊號失真。

校準儀器

除了正確的示波器設定外，建議定期進行儀器自校準以進行準確量測。如果環境溫度自上次自校準以來變化超過 5°C (9°F) 或每週一次，則需要進行示波器校準。在示波器功能表中，這有時可以作為訊號路徑補償啟動。如需更詳細的說明，請參閱示波器隨附的手冊。

連接探棒

一旦您將示波器和您自己正確接地，並將示波器設定在標準位置，即可將探棒連接到示波器。如果探棒與示波器配對良好，您可以使用示波器的所有功率和效能，並確保您量測的訊號的完整性。量測訊號需要兩個連接：

• 探棒頭連接
• 接地連接

探棒通常隨附一個夾子附件，用於將探棒接地到待測電路。在實務中，您將接地夾連接到電路中的已知接地點，例如您正在維修的產品的金屬底盤，然後將探棒頭接觸到電路中的測試點。

補償探棒

被動式衰減電壓探棒必須補償至示波器。在使用被動式探棒之前，您需要對其進行補償，以平衡其與特定示波器的電氣特性。您應該養成每次設定示波器時均對探棒進行補償的習慣。調整不當的探棒會使您的量測準確度降低。圖 65 說明了使用未正確補償的探棒時對 1 MHz 測試訊號的影響。

大多數示波器在用於補償探棒的前面板終端上都有可用的方波參考訊號。補償探棒的一般說明如下：

1. 將探棒連接至垂直通道。
2. 將探棒頭連接至探棒補償，即方波參考訊號。
3. 將探棒的接地夾接地。
4. 查看方波參考訊號。
5. 對探棒進行適當的調整，使方波的角為方形。

示波器量測技術

您可以進行的兩個最基本示波器 量測是：

• 電壓量測
• 時間量測

幾乎所有其他量測都基於這兩種基本技術之一。

本節討論如何使用示波器透過示波器螢幕直覺地進行量測。這是類比儀器的常用技術，也可能對數位示波器顯示的「一目了然」解釋很有用。

請注意，大多數的數位示波器 都包含自動量測工具，可簡化和加速常見的分析任務，進而提高量測的可靠性和對量測結果的信心。但是，瞭解如何依照此處所述手動進行量測將有助於您瞭解和檢查自動量測。

電壓量測

電壓是電路中兩點之間的電位量，以伏特表示。通常這些點終會有一個點是接地 (零伏)，但並非總是如此。電壓也可以從峰對峰值量測。即從訊號的最大點到其最小點。您必須小心指定您是指哪個電壓。示波器是一種電壓量測裝置。一旦您量測了電壓，其他的量就可以計算出來了。例如，歐姆定律指出電路中兩點之間的電壓等於電流乘以電阻。從這些數量中的任意兩個，您可以使用下面顯示的公式計算第三個。

另一個方便的公式是功率定律，指出直流訊號的功率等於電壓乘以電流。交流訊號的計算更複雜，但這裡的重點是量測電壓是計算其他量的第一步。圖 66 顯示了一個峰值的電壓 (V_p) 和峰對峰值電壓 (V_p–p)。

圖 66: V電壓峰值 (V_p) 和峰對峰值電壓 (V_p-p)。

進行電壓量測的最基本方法是計算波形在示波器垂直刻度上跨越的分區數。調整訊號以垂直覆蓋大部分顯示器可實現最佳電壓量測，如圖 67 所示。使用的顯示區域越多，讀取的量測值就越準確。

圖 67: 量測中心垂直刻度線上的電壓。

許多示波器都有游標，可讓您自動進行波形量測，而無需計算格線標記。游標只是一條可以在顯示器上移動的線。兩條水平游標線可以上下移動以包圍電壓量測的波形振幅，兩條垂直線左右移動以進行時間量測。讀數顯示其位置的電壓或時間。

時間和頻率量測

您可以使用示波器的水平刻度進行時間量測。時間量測包括量測脈衝的週期和脈衝寬度。頻率是週期的倒數，所以一旦您知道週期，頻率就是一除以週期。與電壓量測一樣，當您調整要量測的訊號部分以覆蓋顯示器的較大區域時，時間量測會更準確，如圖 68 所示。

圖 68: 量測中心水平刻度線上的時間。

脈衝寬度和上升時間量測

在許多應用中，脈衝形狀的細節很重要。脈衝可能會失真並導致數位電路出現故障，並且脈衝序列中的脈衝時序通常很重要。

標準脈衝量測是脈衝上升時間和脈衝寬度。上升時間是脈衝從低電壓變為高電壓所需的時間。依照慣例，上升時間是從脈衝全電壓的 10% 到 90% 進行量測。這消除了脈衝轉換角處的任何不規則性。

脈衝寬度是脈衝從低到高再回到低所需的時間。依照慣例，脈衝寬度是在全電壓的 50% 處進行量測。圖 69 說明了這些量測點。

圖 69: 上升時間和脈寬量測點。

脈衝量測通常需要微調觸發。若要成為擷取脈衝的專家，您應該學習如何使用觸發釋抑，以及如何設定數位示波器以擷取前置觸發資料，如第 4 章 — 示波器系統和控制中所述。水平放大是量測脈衝的另一個實用的功能，因為可讓您看到快速脈衝的精細細節。

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