如何从示波器上得到时间常数

通过示波器来测量电路的时间常数（如RC或RL电路），你可以通过观察电容充电/放电曲线或者电感上的电流变化来进行分析。以下是详细步骤：

1. 准备和连接

所需设备

• 示波器
• 探头
• 待测电路（例如，简单的RC电路）

连接探头到待测信号

• Probe：将探头连接到电容两端（对于RC电路）或者电感两端（对于RL电路）。确保接地夹子连接到电路的公共地。

2. 配置示波器

启用通道

• 启用通道：按下“CH1”按钮以激活一个通道。

调整耦合模式

• 耦合模式：设置为DC耦合，以获取完整信号。

垂直灵敏度（Volts/Div）调整

• 调整垂直灵敏度：根据信号的幅度调整垂直灵敏度。例如，如果信号是5V，可以设置为1V/Div。

垂直偏移调整

• 垂直偏移：调整垂直偏移，使得信号在屏幕上居中。

3. 配置时间基准（Time/Div）

时间基准调整

• 根据信号变化速率调整时间基准。对于缓慢的RC时间常数，可以从较长的时间基准开始，例如10ms/Div，然后逐步微调。

4. 配置触发设置

触发源选择

• 选择触发源：选择与被测信号相同的通道作为触发源。

触发模式

• 触发模式：选择边沿触发（Edge Trigger），一般选择上升沿或下降沿，视具体情况而定。

触发电平

• 触发电平：将触发电平设定在信号的起始点附近，例如0V。

5. 测量时间常数

捕捉信号

• 使电路产生一个阶跃响应。例如，对于RC电路，突然施加或移除电压源。

使用光标工具

• 打开光标工具：在示波器的菜单中找到并启用光标工具。
• 选择电压光标：通常有两对光标，一对用于时间测量，另一对用于电压测量。选择电压光标。

确定关键点

• 对于RC电路，你需要测量电容电压达到最终值63%处的时间。
  • 最终值可以通过稳态电压测得。
  • 将一个光标放在0%初始电压位置，另一个光标移动到63%的位置。
• 对于RL电路，你需要测量电流达到最终值63%处的时间。

记录时间差

• 示波器会自动显示光标之间的时间差Δt。这就是电路的时间常数τ。

示例操作步骤

这里我们用一个方波来模拟RC电路的阶跃响应波形，要测试到63%处的时间：

1. 准备和连接

1. 连接信号：
   • 用信号发生器输出一个5KHz的方波信号，通过BNC线接入示波器CH1。

图为普源精电DG2102信号发生器

2. 配置示波器

1. 启用通道
   • 按下“CH1”按钮以启用第一个通道。
2. 调整耦合模式
   • 设置为DC耦合。
3. 调整垂直灵敏度
   • 设置为500mV/Div。
4. 调整垂直偏移
   • 使信号在屏幕上居中。

3. 配置时间基准

1. 时间基准：设置为10ns/Div或更适当的值，使信号上升沿能完整显示在屏幕上。

4. 配置触发设置

1. 触发源：选择CH1。
2. 触发模式：选择上升沿触发。
3. 触发电平：设置为0V。

图为普源精电MSO5104数字示波器

5. 测量时间常数

1. 使用光标工具：
   • 打开光标工具。
   • 设置光标位置：
     • 一个光标放在0%初始电压位置。
     • 另一个光标移动到63%的位置。

图为普源精电MSO5104数字示波器

1. 记录时间差：
   • 示波器显示的时间差Δt即为时间常数τ。

图为普源精电MSO5104数字示波器

总结

通过以上步骤，你可以使用示波器测量电路的时间常数：

1. 连接探头：将探头连接到电容（或电感）两端。
2. 启用和配置通道：确保正确的耦合模式、垂直灵敏度和垂直偏移设置。
3. 调整时间基准：根据信号变化速率合理设置时间基准。
4. 配置触发设置：选择合适的触发源、模式和电平。
5. 测量时间常数：使用光标工具测量信号达到63%位置的时间差，即为时间常数。

这些步骤能够帮助你高效、准确地测量电路的时间常数，为各种电子工程和信号处理任务提供可靠支持。