示波器函數(shù)發(fā)生器的介紹

1、示波器函數(shù)發(fā)生器的介紹示波器函數(shù)發(fā)生器的介紹模擬示波器原理及基本結(jié)構(gòu)將電信息變?yōu)楣庑畔?，用來顯示波形和參數(shù)待測(cè)信號(hào)輸入和預(yù)處理通道，用來耦合、放大、衰減和切換（多通道輸入時(shí)）被測(cè)信號(hào)用來產(chǎn)生代表時(shí)間軸的掃描時(shí)基信號(hào)，并提供同步、觸發(fā)信號(hào)，保證波形清晰、穩(wěn)定地顯示數(shù)字存儲(chǔ)示波器的原理及基本結(jié)構(gòu)acdc可程控衰減acdc可程控衰減可程控放大ch1輸入ch2輸入時(shí)基電路（） 數(shù)字邏輯電路 intext外觸發(fā)輸入顯示屏可程控放大a/da/d存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器單片機(jī)或dsp控制電路系統(tǒng)時(shí)鐘微處理器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)n水平通道n垂直通道示波器中的幾個(gè)重要概念n時(shí)基n觸發(fā)示波器中的幾個(gè)重要概念-水平通道示波器的水平通

2、道-時(shí)基tx1tx2uxm正程逆程顯示消隱正程期間，掃描電壓從0v線性地增大到uxm，相應(yīng)的光點(diǎn)從顯示屏的左端移到右端逆程期間光點(diǎn)又很快地從右端返回到左端（稱之為回掃線），然后開始下一個(gè)周的掃描，周而復(fù)始，形成一條代表時(shí)間變化的水平掃描線。實(shí)際示波器都會(huì)將逆程期的回歸線消隱而不顯示出來時(shí)基發(fā)生器產(chǎn)生的鋸齒波示波器的水平通道-時(shí)基示波器的水平通道-時(shí)基示波器的水平通道-時(shí)基示波器的水平通道-時(shí)基“時(shí)基旋鈕”:通常用“time/div”標(biāo)出，它代表光點(diǎn)每掃過顯示屏的一個(gè)分度（一格）所需要的時(shí)間。示波器的水平通道-觸發(fā)n觸發(fā)：決定了時(shí)基信號(hào)掃描的起點(diǎn)時(shí)刻，保證波形的穩(wěn)定顯示；n觸發(fā)掃描：目的是將觸發(fā)

3、信號(hào)作用于時(shí)基發(fā)生器，來控制掃描信號(hào)的起點(diǎn)，強(qiáng)制掃描電壓與被測(cè)信號(hào)同步，從而保證穩(wěn)定而清晰地顯示波形；示波器的水平通道-觸發(fā)n同步示波器的水平-觸發(fā)n不同步示波器的水平通道-觸發(fā)觸發(fā)源（trigger source）：內(nèi)觸發(fā)（int trig）ch1ch2交替電源觸發(fā)（ac trig）外觸發(fā)（ext trig）示波器的水平通道-觸發(fā)觸發(fā)類型（trigger type）：邊沿觸發(fā)（edge trig）視頻觸發(fā)（tv trig）分為上升沿觸發(fā)（或正斜波觸發(fā)）和下降沿觸發(fā)（或負(fù)斜波觸發(fā)）。一般情況下，都采用邊沿觸發(fā)示波器的水平通道-觸發(fā)掃描方式（sweep mode）（觸發(fā)方式）：自動(dòng)（auto）常

4、態(tài)（norm）單次（single）一般情況下，將示波器置于自動(dòng)方式，使顯示屏始終有掃描線存在在沒有觸發(fā)信號(hào)（如觀察直流信號(hào)時(shí)）或信號(hào)不夠觸發(fā)電平時(shí)，為避免顯示屏出現(xiàn)一個(gè)點(diǎn)或一條豎線顯示，“時(shí)間基線發(fā)生器”自激產(chǎn)生掃描信號(hào)，用戶可以看到掃描線，然后調(diào)節(jié)觸發(fā)電平，使波形穩(wěn)定顯示。在無觸發(fā)信號(hào)時(shí)，掃描電路處于等待（準(zhǔn)備）狀態(tài)，此時(shí)屏幕不出現(xiàn)掃描線。一旦觸發(fā)信號(hào)到來，才出現(xiàn)掃描線，并立即進(jìn)入正常顯示波形。接到觸發(fā)信號(hào)后，啟動(dòng)單次掃描，掃描一周后又立即停止（不產(chǎn)生周期的重復(fù)的鋸齒波）。單次掃描方式用于捕捉突發(fā)的、非重復(fù)性的瞬態(tài)信號(hào)。示波器的幾個(gè)重要概念垂直通道垂直靈敏度通道切換開關(guān)耦合方式（couple

5、d mode）位置（position）探頭帶寬示波器的垂直通道垂直靈敏度垂直通道示意圖acdc衰減acdc衰減放大放大放大電子開關(guān)ch1輸入ch2輸入（）垂直通道 y通道 s1s1s2 例如：示波器上垂直靈敏度選為0.2v/div，波形在顯示屏上垂直偏轉(zhuǎn)為5.3div，那么輸入信號(hào)的峰峰值為： uipp= 5.3（div） 0.2（v/div）=1.06v示波器的垂直通道通道切換開關(guān)垂直通道示意圖acdc衰減acdc衰減放大放大放大電子開關(guān)ch1輸入ch2輸入（）垂直通道 y通道 s1s1s2 單蹤顯示 雙蹤顯示 ch1+ch2 ch1-ch2 必須將ch1、ch2兩個(gè)通道的電壓靈敏度旋鈕調(diào)到

6、一樣大acdc衰減acdc衰減放大放大放大電子開關(guān)ch1輸入ch2輸入（）垂直通道 y通道 s1s1s2接地方式。當(dāng)耦合開關(guān)置“接地”時(shí)，輸入信號(hào)與示波器斷開，示波器垂直通道輸入端接地，此時(shí)掃描時(shí)基線將出現(xiàn)在顯示屏的正中間。示波器的垂直通道耦合方式垂直通道示意圖交流耦合方式（ac耦合）。信號(hào)經(jīng)過隔直流電容耦合到示波器上，信號(hào)中的直流分量被阻擋，信號(hào)中含有的頻率很低的分量也將產(chǎn)生畸變。直接耦合方式（dc耦合）。此時(shí)信號(hào)是直通的，信號(hào)中的所有成分，包括直流分量都可以加到示波器上?！敖拥胤绞健狈浅?shí)用，例如一時(shí)找不到掃描線時(shí)（可能偏到顯示屏外邊），可將耦合方式置“地”，掃描線就會(huì)立即回到顯示屏中央，

7、而被發(fā)現(xiàn)。示波器的垂直通道耦合方式03v直流電平t1v02vt-1v02vt-1v經(jīng)ac耦合后，直流電平被革除，信號(hào)的平均值變?yōu)?當(dāng)輸入信號(hào)頻率很低，脈寬很寬時(shí)，由于電容器充放電的影響，使信號(hào)的頂部降落而產(chǎn)生畸變（失真）這是dc耦合的信號(hào)，含直流電平在需要觀測(cè)信號(hào)直流電在需要觀測(cè)信號(hào)直流電平或極低頻率分量時(shí)，平或極低頻率分量時(shí)，必須置必須置“dc”擋；當(dāng)不擋；當(dāng)不需要觀察直流分量，信需要觀察直流分量，信號(hào)頻率又不很低時(shí)（一號(hào)頻率又不很低時(shí)（一般高于幾十赫茲），用般高于幾十赫茲），用ac耦合；當(dāng)直流分量很耦合；當(dāng)直流分量很大，交流分量很小時(shí)，大，交流分量很小時(shí)，必須用必須用ac耦合，以將直耦合，

8、以將直流成分隔掉，將交流分流成分隔掉，將交流分量放大。量放大。示波器的垂直通道耦合方式a+aatu0u =asint v1u =(a+a sin t)v2atu0示波器的垂直通道耦合方式ac耦合:dc耦合:a+aatu0u =a sin t v1u =(a+a sin t)v2u =(a+a sin t)v2u =a sint v1atu0u=(10+0.1 sin t)vdc耦合ac耦合示波器的垂直通道耦合方式u0t探頭是示波器與被測(cè)電路的連接電纜；探頭屏蔽要好，以減小外來雜波干擾；所選用的探頭要與示波器的輸入阻抗相匹配。1：1探頭，也稱1探頭，它是一根直接將被測(cè)電路與示波器相連的電纜，其優(yōu)

9、點(diǎn)是信號(hào)不會(huì)衰減，缺點(diǎn)是頻率響應(yīng)差。10：1探頭，也稱10探頭，它存在10倍衰減，所以測(cè)量時(shí)要將測(cè)量值10。 補(bǔ)償電容的電容值一般在幾十個(gè)pf左右。這個(gè)電容可以對(duì)信號(hào)的幅度和上升時(shí)間測(cè)量造成影響。根據(jù)電路知識(shí)我們知道電容對(duì)于低頻信號(hào)等效為一個(gè)非常高的電阻，因此不會(huì)對(duì)信號(hào)幅度有大的影響。但當(dāng)信號(hào)頻率增加時(shí)，電容呈現(xiàn)的電抗減小，對(duì)待測(cè)信號(hào)的影響將隨著信號(hào)頻率的增加而加大。 當(dāng)要觀測(cè)高頻信號(hào)或?qū)拵盘?hào)時(shí)，一定要用10：1探頭，而不能用1：1探頭，并適當(dāng)調(diào)整補(bǔ)償電容的值，使探頭在整個(gè)頻段內(nèi)有平坦的10倍衰減特性 示波器的垂直通道探頭有一個(gè)開關(guān)，可以控制探頭在1：1和10：1之間切換補(bǔ)償電容示波器的垂直

10、通道探頭（a）過補(bǔ)償?shù)奶筋^ （b）欠補(bǔ)償?shù)奶筋^ （c）正確補(bǔ)償?shù)奶筋^ 示波器的垂直通道帶寬 示波器帶寬決定了示波器能觀測(cè)多高頻率和多寬頻帶的信號(hào)； 在選擇示波器的時(shí)候，應(yīng)該選擇大于最高正弦信號(hào)頻率35倍的帶寬。 我們電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的模擬示波器的帶寬是20mhz。數(shù)字示波器的使用方法n波形顯示uautoset: 自動(dòng)顯示輸入信號(hào)波形方式（以校準(zhǔn)信號(hào)的自動(dòng)設(shè)置為例） 數(shù)字示波器的使用方法n波形顯示u手動(dòng)設(shè)置（以信號(hào)從ch1通道輸入為例） trig menu 觸發(fā)菜單的設(shè)置信源指觸發(fā)源，信號(hào)從哪通道輸入即選擇該通道為觸發(fā)源 數(shù)字示波器的使用方法n波形顯示u手動(dòng)設(shè)置（以信號(hào)從ch1通道輸入為例） ch

11、1 menu 設(shè)置 需要同時(shí)觀察的輸入信號(hào)交、直流情況，耦合選“直流”；只觀察的輸入信號(hào)交流情況，耦合選“交流” 數(shù)字示波器的使用方法n波形顯示u手動(dòng)設(shè)置（以信號(hào)從ch1通道輸入為例）調(diào)節(jié)volts/div 、sec/div 、level旋鈕，使信號(hào)波形穩(wěn)定顯示合適大小 數(shù)字示波器的使用方法n信號(hào)波形的測(cè)量umeasure測(cè)量功能（對(duì)ch1通道輸入的校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量為例）確認(rèn)示波器探頭上的衰減開關(guān)設(shè)為1 ，ch1 menu中“探頭”設(shè)置為1檔 按“measure”鍵，可讀取信號(hào)的峰峰值、頻率等多種參數(shù) 數(shù)字示波器的使用方法n信號(hào)波形的測(cè)量u用cursor光標(biāo)測(cè)量電壓、時(shí)間按cursor，測(cè)量類

12、型為電壓、時(shí)間可選垂直position鍵調(diào)整2條光標(biāo)位置數(shù)字示波器的使用方法n其他按鍵的功能udisplay:顯示方式按鈕，可選擇“格式”為yt信號(hào)波形顯示和xy方式顯示數(shù)字示波器的使用方法n其他按鍵的功能umath:計(jì)算顯示方式按鈕，可選擇顯示ch1+ch2, ch1-ch2等波形在進(jìn)行2個(gè)通道波形加、減后的幅度測(cè)量時(shí)，注意ch1、ch2的電壓靈敏度處于同一檔位 數(shù)字示波器的使用方法nacquire:波形獲取方式 u若輸入信號(hào)幅度為毫伏級(jí)，受干擾信號(hào)的影響，可選擇“平均值”顯示，平均次數(shù)選擇較大數(shù)值，可使波形顯示清晰一些 信號(hào)源信號(hào)源n主要功能：信號(hào)源主要給被測(cè)電路提供所需要的已知信號(hào)（各種

13、波形）信號(hào)源的分類信號(hào)源的分類邏輯信號(hào)源 從廣義上分 混合信號(hào)源函數(shù)信號(hào)發(fā)生器任意函數(shù)發(fā)生器(afg)碼型發(fā)生器 脈沖信號(hào)發(fā)生器模擬式數(shù)字合成式任意發(fā)生器任意波形發(fā)生器(awg)信號(hào)源的分類信號(hào)源的分類按照輸出信號(hào)的類型分射頻信號(hào)發(fā)生器掃描信號(hào)發(fā)生器頻率合成器噪聲信號(hào)發(fā)生器按照使用頻段分高頻信號(hào)源低頻信號(hào)源模擬式函數(shù)發(fā)生器osc三角波發(fā)生器比較器正弦波整形器放大器可調(diào)衰減器緩沖器輸出簡(jiǎn)要框圖三角波發(fā)生器是利用電容的恒流充放電產(chǎn)生三角波，改變電容器電容值可實(shí)現(xiàn)頻率波段的轉(zhuǎn)換，控制恒流源大小可實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)和掃頻功能。方波是三角波經(jīng)電壓比較器整形后得到。正弦波是利用三角波經(jīng)一非線性特性（正弦波整形器

14、）變換而成。輸出信號(hào)幅度控制是通過可調(diào)衰減器來實(shí)現(xiàn)的。作用是減小輸出電阻和增加負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。數(shù)字合成式函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（數(shù)字合成式函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（dds）dds的基本原理框圖 一個(gè)周期性的正弦信號(hào)的離散相位的幅度序列 模擬函數(shù)發(fā)生器的主要指標(biāo)帶寬（輸出頻率范圍）帶寬（輸出頻率范圍） 頻率頻率(定時(shí)定時(shí))分辨率分辨率 頻率準(zhǔn)確度頻率準(zhǔn)確度 頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度 輸出阻抗輸出阻抗 輸出電平范圍輸出電平范圍 模擬函數(shù)發(fā)生器主要可調(diào)節(jié)參數(shù)n波形及功能n頻率調(diào)節(jié)n幅度調(diào)節(jié)n頻率顯示和幅度顯示數(shù)字合成式函數(shù)發(fā)生器主要可調(diào)節(jié)參數(shù)n波形及功能n頻率調(diào)節(jié)n幅度調(diào)節(jié)n頻率顯示和幅度顯示spf05a型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)

15、發(fā)生器型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 信號(hào)的輸出信號(hào)的輸出 ttl 輸出口：輸出高電平為5v ，低電平為 0v， 符合 ttl 邏輯的方波信號(hào)，頻率可調(diào) 信號(hào)輸出信號(hào)輸出函數(shù)輸出口：輸出常用的正弦波、三角波、方波、調(diào)頻波等多種信號(hào)，頻率、幅度可調(diào) 信號(hào)波形輸出選擇信號(hào)波形輸出選擇 按【shift】按鈕，再按相應(yīng)波形按鈕，此時(shí)屏幕上的最前端顯示了相應(yīng)所選擇的輸出波形形狀 spf05a型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的頻率調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的頻率/周期周期重復(fù)按【頻率/周期】按鈕，可在信號(hào)頻率、周期設(shè)置之間切換 設(shè)置頻率設(shè)置頻率先輸入數(shù)字量（調(diào)節(jié)旋鈕輸入或數(shù)字鍵輸入數(shù)據(jù)），再按頻率

16、單位鍵hz、khz、mhz。 spf05a型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅度調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅度 按【幅度】按鈕。設(shè)置幅度：先輸入數(shù)字量，再按幅度單位鍵vpp 、mvpp、vrms 、mvrms。pp為信號(hào)的峰峰值，rms為信號(hào)的有效值 信號(hào)直流分量的疊加 依次按【shift】、【偏移】、需要疊加的數(shù)字量、偏移電壓?jiǎn)挝?v（或者mv） 調(diào)節(jié)矩形波的占空比調(diào)節(jié)矩形波的占空比按【shift】、 ，連續(xù)按【脈寬】?jī)纱危ǔ霈F(xiàn)占空比數(shù)值，單位為）、輸入占空比數(shù)值 spf05a型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器n圓盤調(diào)節(jié)旋鈕輸入數(shù)據(jù) 調(diào)節(jié)數(shù)值之前，按 按鈕選擇需要調(diào)節(jié)的位，屏幕上閃爍的數(shù)位，即為待調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)位，順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)該位數(shù)值的加和減n輸出主波形 儀器輸出正弦波、三角波、方波這三類波形時(shí)，顯示屏下方不能出現(xiàn)如“fm”、“sweep”、“fsk”等字樣，否則需要按【shift】、數(shù)字鍵【7】。按【shift】、數(shù)字鍵【8】，恢復(fù)到儀器出廠時(shí)的設(shè)置。 spf05a型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器n主要技術(shù)指標(biāo) u頻率范圍：主波形（正弦波、方波、ttl波）： 1hz - 5mhz 注：方波、ttl的頻率下限是10hzu幅度范圍：1mv - 20vp-p（高阻） spf05a型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器