电路测试中的信号测量及分析

1.使用仪器

包括数字存储示波器、万用表；12 V直流电源。

2.测试点

在“CLOCK”（R3的一端）处。

3.测试内容

（1）正确连接电源，使用示波器观察并记录波形。

示波器的设置如下。

①探头设置：置×10挡（一般来说，使用×10挡比×1挡对被测电路的影响较小），如图3.11所示。

②示波器的通道CH1探头菜单衰减系数设置：置×10挡（与探头一致），如图3.12所示。

图3.11　探头设置

图3.12　示波器通道CH1探头菜单衰减系数设置

③通道CH1的耦合设置：DC，如图3.13所示。

测量技巧：

如果通道耦合方式为DC，可以通过观察波形与信号地之间的差距快速测量信号的直流分量。

如果通道耦合方式为AC，信号里面的直流分量被滤除。这种方式方便您用更高的灵敏度显示信号的交流分量。

④通道CH1、CH2的垂直（幅度）调节设置。调节垂直SCALE可以分为粗调和微调两种模式，粗调一般以1－2－5步进方式调整垂直挡位，即以2 mV／div、5 mV／div、10 mV／div、20 mV／div、…、1 V／div、2 V／div、5 V／div、10 V／div方式步进变化；微调指在当前垂直挡位范围内进一步调整。如果输入的波形在当前挡位略大于满屏幕，而应用下一挡位波形显示幅度又显得过低，此时可以应用微调改善波形显示幅度，以利于观测信号细节。

在本任务中，要测量的时钟信号（CLOCK）是555集成电路的输出信号，其幅度范围处于电源电压与低电平之间，即输出信号的范围大致为12 V左右。由于屏幕共有8格，故建议垂直（幅度）调节设置为1.5 V／div。

⑤水平（时间）调节设置。示波器屏幕水平方向上的中点是波形的时间参考点，改变水平刻度会导致波形相对屏幕中心扩张或收缩。

在本任务中，要测量的时钟信号（CLOCK），其频率大约为几赫兹至几十赫兹之间，所以将示波器的水平（时间）设置为50 ms／div、100 ms／div、200 ms／div（毫秒／每格），一般以能看到两个完整的周期为佳。

⑥示波器的触发模式设置。触发模式可根据待测量信号的特点来选择。触发模式一般有边沿、脉宽、斜率、视频、交替、码型、持续时间触发等。

通常情况下，一般选择边沿触发，如图3.14所示。(www.xing528.com)

图3.13　通道CH1的耦合设置

图3.14　边沿触发

边沿类型的选择：可选择“上升沿”“下降沿”或“上升＆下降沿”。

图3.15所示是指选择上升沿触发。

触发电平的选择：触发电平一般选择容易捕捉到波形的电平值。本例要测量的时钟信号电平范围在0～12 V，可以选择触发电平为3～9 V。

图3.16所示为正确设置后测量并保存下来的波形。

图3.15　选择上升沿触发

图3.16　测量波形

（2）测试CLOCK信号的T、T1、T2及频率、占空比及高低电平值。图3.17是原理分析模块中的图3.8对应的实测波形图，其中CH1的测量点为U1的第2脚。

图3.17　原理分析模块中图3.8对应的实测波形

（3）CH2的测量点为CLOCK（图3.10所示的测量点）。

同学们可以参照图3.17，测量自己亲手组装的试验板中的CLOCK信号，并将波形保存下来（建议使用U盘保存波形，以便以后分析整理时再次使用）。

在测量到正确的信号波形后，请测量并计算你的试验板中的CLOCK信号频率、周期（T、T1、T2）、占空比及高低电平值。

如测量到的波形与图3.17所示波形不一致，请分析原因，并想办法解决它。

（4）使用万用表测量12V电源的工作电流。

（5）调整电路元件R1、R2、C1的参数，使时钟信号的频率为3～5 Hz，占空比约为50%。测量并记录波形（建议：R1＝R2＝220 kΩ，C1＝1μF）。

（6）按照上一条的电路元件R1、R2、C1参数调整，修改并保存原理图及材料清单。