如何利用双踪示波器测量两个电压信号的相位差？如何判别波形的超前与滞后？
利用双踪示波器测量两个电压信号的相位差，并判别波形的超前与滞后，可以通过以下步骤实现：
1. 连接探头
所需设备
· 双踪示波器
· 两个探头（通常为10X衰减探头）
连接探头到待测信号
· Probe 1：将第一个探头的接地夹子连接到电路板的接地点，探针连接到第一个信号的测试点。
· Probe 2：将第二个探头的接地夹子连接到相同的接地点，探针连接到第二个信号的测试点。
2. 启用和配置通道
启用通道
· 启用CH1：按下“CH1”按钮以激活第一个通道。
· 启用CH2：按下“CH2”按钮以激活第二个通道。
调整耦合模式
· CH1耦合模式：设置为DC耦合（或AC耦合，视需求而定）。
· CH2耦合模式：设置为DC耦合（或AC耦合，视需求而定）。
垂直灵敏度（Volts/Div）调整
· 调整CH1：根据第一个信号的幅度调整CH1的垂直灵敏度。例如，如果信号是2Vpp，可以设置为500mV/Div。
· 调整CH2：根据第二个信号的幅度调整CH2的垂直灵敏度，使其与第一个信号相匹配或适应第二个信号的幅度。
垂直偏移调整
· CH1垂直偏移：调整CH1的垂直偏移，使其信号在屏幕上居中。
· CH2垂直偏移：调整CH2的垂直偏移，使其信号也在屏幕上居中或稍微上下分开，以防止重叠。
3. 配置时间基准（Time/Div）
时间基准调整
· 根据信号频率调整时间基准。例如，对于1kHz的信号，可以设置为200µs/Div。确保两个信号的周期均能清晰地显示在屏幕上。
4. 配置触发设置
触发源选择
· 选择触发源：通常选择CH1作为触发源。如果需要，也可以选择CH2或者外部触发源（EXT TRIG）。
触发模式
· 触发模式：选择边沿触发（Edge Trigger），一般选择上升沿（Rising Edge）。
触发电平
· 触发电平：将触发电平设置在信号的中间电平位置。例如，如果信号是2Vpp，将触发电平设置为1V。
5. 测量相位差
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。
· 选择时间光标：通常有两对光标，一对用于时间测量，另一对用于电压测量。选择时间光标。
· 设置光标位置：
· 将第一对光标分别放在第一个信号的上升沿或下降沿的某一点（例如零交叉点）。
· 将第二对光标分别放在第二个信号的相应点上。
记录时间差
· 示波器会自动显示光标之间的时间差Δt。这就是两个信号在时域上的相位差。
计算相位差
· 使用公式计算相位差θ（以度为单位）： [ θ = Delta t/T*360°] 其中，T是信号的周期。
6. 判别波形的超前与滞后
· 观察时间差Δt：
· 如果CH1信号的上升沿（或零交叉点）出现在CH2信号之前，则CH1超前于CH2。
· 如果CH1信号的上升沿（或零交叉点）出现在CH2信号之后，则CH1滞后于CH2。
示例操作步骤
假设你要测量两个1kHz、2Vpp的正弦信号的相位差，并判别波形的超前与滞后：
1. 连接信号
将通道1连接到第一个信号，通道2连接到第二个信号，这里用信号发生器模拟两个正弦信号，通过BNC线进行连接。
图为普源精电DG5352信号发生器
2. 启用和配置通道
1. 启用通道
· 按下“CH1”按键以启用第一个通道。
· 按下“CH2”按键以启用第二个通道。
2. 调整耦合模式
· CH1设置为DC耦合。
· CH2设置为DC耦合。
3. 调整垂直灵敏度
· CH1设置为500mV/Div。
· CH2设置为500mV/Div。
4. 调整垂直偏移
· 调整CH1和CH2的垂直偏移，使信号在屏幕上不重叠。
3. 配置时间基准
1. 时间基准：设置为200µs/Div。
4. 配置触发设置
1. 触发源：选择CH1。
2. 触发模式：上升沿触发。
3. 触发电平：设置为1V。
最终得到如下图所示稳定显示在屏幕上的波形
图为普源精电DHO4804数字示波器
5. 测量相位差
1. 使用光标工具：
· 打开光标工具。
· 选择时间光标。
· 设置光标位置：
· 第一对光标放在CH1的上升沿零交叉点。
· 第二对光标放在CH2的相应点。
图为普源精电DHO4804数字示波器
2. 记录时间差：
· 显示Δt42µs。
3. 计算相位差：
· 周期( T = 1/f = 1/1000Hz = 1ms )。
· 相位差 (θ = Delta t/T*360° = 42/1000* 360° = 15.12° )。
6. 判别波形的超前与滞后
· 如果CH1的上升沿零交叉点出现在CH2之前，则CH1超前于CH2；反之则CH1滞后于CH2。由显示的波形可以判断，CH1信号超前于CH2。
总结
通过以上步骤，你可以使用双踪示波器准确测量两个电压信号的相位差，并判别波形的超前与滞后：
1. 连接探头：将两个信号连接到示波器。
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：根据信号频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. 测量相位差：使用光标工具测量时间差，并通过公式计算相位差。
6. 判别超前与滞后：通过观察时间差Δt来判别信号的超前或滞后情况。
这些步骤能够帮助你高效、准确地测量和分析多通道信号，为各种电子工程和信号处理任务提供可靠支持。