任务描述
本任务是要为某车间设计一个±12 V的直流稳压电源，根据任务要求，已经完成材料选取和焊接，下面需要对焊接电路进行测试，观察各点波形，确定焊接线路的质量。
任务目标
1.能对示波器进行基本操作，显示所需波形。
2.能正确对直流稳压电源电路进行波形测试，熟练掌握电源电路各点波形。
3.能根据波形得出直流稳压电源电路的故障点，并排除故障。
4.能按“7S”作业规程，在作业完毕后清理现场。
知识准备
材料准备：示波器、电烙铁、焊锡丝、松香、烙铁架、尖嘴钳、斜口钳、小镊子、直流稳压电源万能板电路、直流稳压电源原理图。
资讯准备：示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点（这是传统的模拟示波器的工作原理）。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等。
此外，还需要掌握以下相关理论：
一、数字示波器
示波器按输入信号的不同可分为模拟示波器和数字示波器。数字示波器使用简单，所以得到广泛应用，它不仅具有多重波形显示、分析和数学运算功能，波形、设置、CSV和位图文件存储功能，自动光标跟踪测量功能，波形录制和回放功能等，还支持即插即用USB存储设备和打印机，并可通过USB存储设备进行软件升级等。
数字示波器前面板各通道标志、旋钮和按键的位置及操作方法与传统示波器类似。现以DS1000系列数字示波器为例说明。
1.DS1000系列数字示波器前操作面板简介
DS1000系列数字示波器前操作面板（图1-36）按功能可分为8大区，即液晶显示区、功能菜单操作区、常用菜单区、执行按键区、垂直控制区、水平控制区、触发控制区、信号输入/输出区等。
图1-36 DS1000系列数字示波器前操作面板
（1）功能菜单操作区 有5个按键、1个多功能旋钮和1个按钮。5个按键用于操作屏幕右侧的功能菜单及子菜单，多功能旋钮用于选择和确认功能菜单中下拉菜单的选项等，按钮用于取消屏幕上显示的功能菜单。
（2）常用菜单区（图1-37） 按下任一按键，屏幕右侧会出现相应的功能菜单。通过功能菜单操作区的5个按键可选定功能菜单的选项。功能菜单选项中有“
”符号的，表明该选项有下拉菜单。下拉菜单打开后，可转动多功能旋钮
选择相应的项目并按下予以确认。功能菜单有“
”“
”符号，表明功能菜单一页未显示完，可操作按键上、下翻页。功能菜单中有 ，表明该项参数可转动多功能旋钮进行设置调整。按下取消功能菜单按钮，显示屏上的功能菜单立即消失。
图1-37 常用菜单区
（3）执行按键区 有AUTO（自动设置）和RUN/STOP（运行/停止）2个按键。按下AUTO按键，示波器将根据输入的信号，自动设置和调整垂直、水平及触发方式等各项控制值，使波形显示达到最佳适宜观察状态，如需要，还可进行手动调整。按AUTO后，显示菜单及其功能如图1-38所示。RUN/STOP键为运行/停止波形采样按键。运行（波形采样）状态时，按键为黄色；按一下按键，停止波形采样且按键变为红色，有利于绘制波形并可在一定范围内调整波形的垂直衰减和水平时基，再按一下，恢复波形采样状态。注意：应用自动设置功能时，要求被测信号的频率大于或等于50 Hz，占空比大于1％。
图1-38 菜单显示及功能
图1-39 垂直控制区
（4）垂直控制区（图1-39） 垂直位置旋钮可设置所选通道波形的垂直显示位置。转动该旋钮不但显示的波形会上下移动，且所选通道的“地”（GND）标识也会随波形上下移动并显示于屏幕左状态栏，移动值则显示于屏幕左下方；按下垂直旋钮，垂直显示位置快速恢复到零点（即显示屏水平中心位置）处。垂直衰减旋钮调整所选通道波形的显示幅度。转动该旋钮改变“Volt/div（伏/格）”垂直挡位，同时下状态栏对应通道显示的幅值也会发生变化。CH1、CH2、MATH、REF为通道或方式按键，按下某按键，屏幕将显示其功能菜单、标志、波形和挡位状态等信息。OFF键用于关闭当前选择的通道。
（5）水平控制区（图1-40） 主要用于设置水平时基（时基即设置时间的所有参数，如频率，扫描速度等）。水平位置旋钮调整信号波形在显示屏上的水平位置，转动该旋钮不但波形随旋钮水平移动，且触发位移标志“T”也在显示屏上部随之移动，移动值则显示在屏幕左下角；按下此旋钮触发位移恢复到水平零点（即显示屏垂直中心线位置）处。水平衰减旋钮改变水平时基挡位设置，转动该旋钮改变“s/div（秒/格）”水平挡位，下状态栏TIME后显示的主时基值也会发生相应的变化。水平扫描速度从20 ns~50 s，以1-2-5的形式步进。按动水平旋钮可快速打开或关闭延迟扫描功能。按水平功能菜单MENU键，显示TIME功能菜单，在此菜单下，可开启/关闭延迟扫描，切换Y（电压）–T（时间）、X（电压）–Y（电压）和ROLL（滚动）模式，设置水平触发位移复位等。
（6）触发控制区（图1-41） 主要用于触发系统的设置。转动触发电平调节旋钮，屏幕上会出现一条上下移动的水平黑色触发线及触发标志，且左下角和上状态栏最右端触发电平的数值也随之发生变化。停止转动
旋钮，触发线、触发标志及左下角触发电平的数值会在约5秒后消失。按下
旋钮，触发电平快速恢复到零点。按MENU键可调出触发功能菜单，改变触发设置。50%按键，设定触发电平在触发信号幅值的垂直中点。按FORCE键，强制产生一触发信号，主要用于触发方式中的“普通”和“单次”模式。
图1-40 水平控制区
图1-41 触发控制区
（7）信号输入/输出区（图1-42） “CH1”和“CH2”为信号输入通道，EXTTRIG为外触发信号输入端，最右侧为示波器校正信号输出端（输出频率1 k Hz、幅值3 V的方波信号）。
图1-42 信号输入/输出区
2.DS1000系列数字示波器显示界面说明
DS1000系列数字示波器显示界面主要包括波形显示区和状态显示区，如图1-43所示。液晶屏边框线以内为波形显示区，用于显示信号波形、测量数据、水平位移、垂直位移和触发电平值等。位移值和触发电平值在转动旋钮时显示，停止转动5 s后则消失。显示屏边框线以外为上、下、左3个状态显示区（栏）。下状态栏通道标志为黑底的是当前选定通道，操作示波器面板上的按键或旋钮只有对当前选定通道有效，按下通道按键则可选定被按通道。状态显示区显示的标志位置及数值随面板相应按键或旋钮的操作而变化。
图1-43 DS1000系列数字示波器显示界面
3.使用要领和注意事项
（1）信号接入方法 以CH1通道为例介绍信号接入方法。
①将探头上的开关设定为10×，将探头连接器上的插槽对准CH1插口并插入，然后向右旋转拧紧。
②设定示波器探头衰减系数。探头衰减系数改变仪器的垂直挡位比例，因而直接关系测量结果的正确与否。默认的探头衰减系数为1×，设定时必须使探头上的黄色开关的设定值与输入通道“探头”菜单的衰减系数一致。衰减系数设置方法是：按CH1键，显示通道1的功能菜单（图1-44）。按下与探头项目平行的3号功能菜单操作键，转动“ ”选择与探头同比例的衰减系数并按下“ ”予以确认。此时应选择并设定为10×。
图1-44 显示通道1的功能菜单
③把探头端部和接地夹接到函数信号发生器或示波器校正信号输出端。按AUTO（自动设置）键，几秒钟后，在波形显示区即可看到输入函数信号或示波器校正信号的波形。
用同样的方法检查并向CH2通道接入信号。
（2）为了加速调整，便于测量，当被测信号接入通道时，可直接按AUTO键以便立即获得合适的波形显示和挡位设置等。
（3）示波器的所有操作只对当前选定（打开）通道有效。通道选定（打开）方法是：按CH1或CH2按钮即可选定（打开）相应通道，并且下状态栏的通道标志变为黑底。关闭通道的方法是：按OFF键或再次按下通道按钮，当前选定通道即被关闭。
（4）数字示波器的操作方法类似于操作计算机，其操作分为三个层次。第一层：按下前面板上的功能键，即进入不同的功能菜单或直接获得特定的功能应用；第二层：通过5个功能菜单操作键选定屏幕右测对应的功能项目，或打开子菜单或转动多功能旋钮“ ”调整项目参数；第三层：转动多功能旋钮“ ”选择下拉菜单中的项目，并按下“ ”对所选项目予以确认。
（5）使用时应熟悉并通过观察上、下、左状态栏来确定示波器设置的变化和状态。
二、直流稳压电源电路各点波形及常见故障
直流稳压电源电路的测试点主要有A、B、C三个，如图1-45所示。
图1-45 直流稳压电源电路的测试点
1.A点正常情况下的波形（图1-46）
图1-46 A点正常情况下的波形
A点主要连接变压器和后面的整流电路，若A点波形有问题会导致后面所有电路不能工作，那A点可能存在变压器损坏无波形现象，如图1-47所示。
图1-47 A点非正常情况下的波形
2. B点正常情况下的波形（图1-48）
图1-48 B点正常情况下的波形
B点是经过桥式整流电路和电容滤波之后的波形，已经非常接近于直流电，通过示波器可以看到几乎是一条直线了。B点存在的故障主要有整流桥故障、滤波电容断路等。
图1-49所示为B点在整流桥其中一个二极管断路情况下的波形，可以看到明显的电容充放电的过程，这是因为一个二极管断路会由原来的桥式整流变成半波整流，因此，电容充放电过程变得明显。
图1-49 B点在二极管断路情况下的波形
图1-50所示为B点在滤波电容断路情况下的波形，通过波形图可以看出，缺少滤波电容后，波形接近桥式整流后的波形，波动非常不平滑。
图1-50 B点在滤波电容断路情况下的波形
3. C点正常情况下的波形（图1-51）
图1-51 C点正常情况下的波形
C点波形是经过集成稳压器LM317之后的波形，已经是稳定的直流点，因此C点可能存在的故障主要是LM317自身问题和其外围电路的问题。如果LM317因受热问题而损坏，那输出波形就会变成和图1-47所示A点情况相似。如果电阻R1断路或烧坏，那输出电压不可调，基本稳定在1.25 V，如图1-52所示。
图1-52 C点在R1故障情况下的波形
如果电位器R3的滑动触头损坏，电压不可调，根据LM317电压输出公式，电压稳定在11.75 V左右。电位器R3断路时，相当于可调端到地电阻为无穷大，根据LM317电压输出公式和其调压范围可知道，此时输出电压是最大可调电压32 V。
任务实施
一、数字示波器的调试（图1-53）
图1-53 数字示波器的调试
二、直流稳压电源A、B、C点波形的测试（图1-54）
图1-54 测试点波形测试图
三、故障分析确认
分析各点波形，完善故障分析表，确认是否存在故障。
表1-15 故障分析表
任务评价
以小组为单位，选择演示文稿、展板、海报、录像等形式中的一种或几种，向全班展示汇报学习成果。
综合评价表
任务拓展
模拟示波器的调整和使用方法与数字示波器基本相同，现以MOS–620/640双踪示波器（图1-55）为例介绍如下：
图1-55 MOS-620/640双踪示波器前面板
一、示波管操作部分
6—“POWER”：主电源开关及指示灯。按下此开关，其左侧的发光二极管指示灯5亮，表明电源已接通。
2—“INTER”：亮度调节钮。调节轨迹或光点的亮度。
3—“FOCUS”：聚焦调节钮。调节轨迹或亮光点的聚焦。
4—“TRACE ROTATION”：轨迹旋转。调整水平轨迹与刻度线相平行。
33—显示屏。显示信号的波形。
二、垂直轴操作部分
7、22—“VOLTS/DIV”：垂直衰减钮。调节垂直偏转灵敏度，从5 m V/div~5 V/div，共10个挡位。
8—“CH1X”：通道1被测信号输入连接器。在X–Y模式下，作为X轴输入端。
20—“CH2Y”：通道2被测信号输入连接器。在X–Y模式下，作为Y轴输入端。
9、21—“VAR”：垂直灵敏度旋钮。微调灵敏度大于或等于1/2.5标示值。在校正（CAL）位置时，灵敏度校正为标示值。
10、19—“AC–GND–DC”：垂直系统输入耦合开关。选择被测信号进入垂直通道的耦合方式。“AC”：交流耦合；“DC”：直流耦合；“GND”：接地。
11、18—“POSITION”：垂直位置调节旋钮。调节显示波形在荧光屏上的垂直位置。
12—“ALT”/“CHOP”：交替/断续选择按键，双踪显示时，放开此键（ALT），通道1与通道2的信号交替显示，适用于观测频率较高的信号波形；按下此键（CHOP），通道1与通道2的信号同时断续显示，适用于观测频率较低的信号波形。
13、15—“DC BAL”：CH1、CH2通道直流平衡调节旋钮。垂直系统输入耦合开关在GND时，在5 m V与10 m V之间反复转动垂直衰减开关，调整“DC BAL”使光迹保持在零水平线上不移动。
14—“VERTICAL MODE”：垂直系统工作模式开关。CH1：通道1单独显示；CH2：通道2单独显示；DUAL：两个通道同时显示；ADD：显示通道1与通道2信号的代数或代数差（按下通道2的信号反向键“CH2 INV”时）。
17—“CH2 INV”：通道2信号反向按键。按下此键，通道2及其触发信号同时反向。
（3）触发操作部分
23—“TRIG IN”：外触发输入端子。用于输入外部触发信号。当使用该功能时，“SOURCE”开关应设置在EXT位置。
24—“SOURCE”：触发源选择开关。“CH1”：当垂直系统工作模式开关14设定在DUAL或ADD时，选择通道1作为内部触发信号源；“CH2”：当垂直系统工作模式开关14设定在DUAL或ADD时，选择通道2作为内部触发信号源；“LINE”：选择交流电源作为触发信号源；“EXT”：选择“TRIG IN”端子输入的外部信号作为触发信号源。
25—“TRIGGER MODE”：触发方式选择开关。“AUTO”（自动）：当没有触发信号输入时，扫描处在自由模式下；“NORM”（常态）：当没有触发信号输入时，踪迹处在待命状态并不显示；“TV–V”（电视场）：当想要观察一场的电视信号时；“TV–H”（电视行）：当想要观察一行的电视信号时。
26—“SLOPE”：触发极性选择按键。释放为“＋”，上升沿触发；按下为“－”，下降沿触发。
27—“LEVEL”：触发电平调节旋钮。显示一个同步的稳定波形，并设定一个波形的起始点。向“＋”旋转触发电平向上移，向“－”旋转触发电平向下移。
28—“TRIG.ALT”：当垂直系统工作模式开关14设定在DUAL或ADD，且触发源选择开关24选CH1或CH2时，按下此键，示波器会交替选择CH1和CH2作为内部触发信号源。
（4）水平轴操作部分
29—“TIME/DIV”：水平扫描速度旋钮。扫描速度从0.2 μs/div到0.5 s/div共20挡。当设置到X–Y位置时，示波器可工作在X–Y方式。
30—“SWP VAR”：水平扫描微调旋钮。微调水平扫描时间，使扫描时间被校正到与面板上“TIME/DIV”指示值一致。顺时针转到底为校正（CAL）位置。
31—“×10 MAG”：扫描扩展开关。按下时扫描速度扩展10倍。
32—“POSITION”：水平位置调节钮。调节显示波形在荧光屏上的水平位置。
任务检测
一、填空题
1.示波器按输入信号的不同可分为（ ）和（ ）。
2.按下（ ）按键，示波器将根据输入的信号，自动设置和调整垂直、（ ）及（ ）等各项控制值，使波形显示达到最佳适宜观察状态，如需要，还可进行手动调整。
3.（ ）系数改变仪器的垂直挡位比例，因而直接关系测量结果的正确与否。默认的（ ）系数为×1。
二、简答题
1.数字示波器中通道打开/关闭的方法有哪些？
2.本任务中直流稳压电源电路出现的故障原因有哪些？
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