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
- 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
- 启用通道
- 按下“CH1”按钮以启用第一个通道。
- 调整耦合模式
- 设置为DC耦合。
- 调整垂直灵敏度
- 设置为500mV/Div。
- 调整垂直偏移
- 使信号在屏幕上居中。
3. 配置时间基准
- 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
- 触发源:选择CH1。
- 触发模式:选择上升沿触发。
- 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
- 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
- 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:
- 连接探头:将探头连接到电容(或电感)两端。
- 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。
- 调整时间基准:根据信号变化速率合理设置时间基准。
- 配置触发设置:选择合适的触发源、模式和电平。
- 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。