數(shù)字存儲示波器的使用

1、實驗二 數(shù)字存儲示波器的使用加灰色底紋部分是預(yù)習(xí)報告必寫部分示波器是一種常用的電子儀器，主要用于觀察和測量各種電信號。配合各種傳感器把非電量轉(zhuǎn)換成電量，示波器也可以用來觀察各種非電量的變化過程。示波器有多種類型和型號，但它們基本原理是相同的。本實驗是用雙信號發(fā)生器的輸出信號在示波器中合成李薩如圖形。實驗?zāi)康?了解示波器的主要結(jié)構(gòu)和顯示波形的基本原理。2學(xué)會使用函數(shù)信號發(fā)生器。3學(xué)會用示波器觀察波形以及測量電壓、周期和頻率等。4、理解李薩如圖形合成原理及方法。實驗儀器DS1052E型數(shù)字存儲示波器、DG1022雙通道函數(shù)/任意波形發(fā)生器、連接線（2根）【示波管的簡單介紹】 示波管如圖1所示示波管

2、包括有：（1）一個電子槍，它發(fā)射電子，把電子加速到一定速度，并聚焦成電子束；（2）一個由兩對金屬板組成的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)；（3）一個在管子末端的熒光屏，用來顯示電子束的轟擊點。所有部件全都密封在一個抽成真空的玻璃外殼里，目的是為了避免電子與氣體分子碰撞而引起電子束散射。接通電源后，燈絲發(fā)熱，陰極發(fā)射電子。柵極加上相對于陰極的負(fù)電壓，它有兩個作用：一方面調(diào)節(jié)柵極電壓的大小控制陰極發(fā)射電子的強(qiáng)度，所以柵極也叫控制極；另一方面柵極電壓和第一陽極電壓構(gòu)成一定的空間電位分布，使得由陰極發(fā)射的電子束在柵極附近形成一個交叉點。第一陽極和第二陽極的作用一方面構(gòu)成聚焦電場，使得經(jīng)過第一交叉點又發(fā)散了的電子在聚焦場作用下

3、又會聚起來；另一方面使電子加速，電子以高速打在熒光屏上，屏上的熒光物質(zhì)在高速電子轟擊下發(fā)出熒光，熒光屏上的發(fā)光亮度取決于到達(dá)熒光屏的電子數(shù)目和速度，改變柵壓及加速電壓的大小都可控制光點的亮度。水平偏轉(zhuǎn)板和垂直偏轉(zhuǎn)板是互相垂直的平行板，偏轉(zhuǎn)板上加以不同的電壓，用來控制熒光屏上亮點的位置?！緦嶒瀮x器功能介紹】（1） 熟悉示波器上各旋鈕的功能和用法設(shè)置垂直系統(tǒng) VERTICAL（CH1、CH2、MATH、REF、OFF、POSITION（垂直位置）、SCALE（垂直范圍）CH1、CH2 可設(shè)置耦合的方式：直流、交流、接地探頭的衰減系數(shù)數(shù)字濾波的頻率上線MATH 為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)運算界面 REF 為導(dǎo)入導(dǎo)

4、出已保存的文件菜單或保存文件，但不存儲X-Y方式的波形設(shè)置水平系統(tǒng)HORIZONTAL（MENU、POSITION(水平位置) SCALE(水平范圍) MENU 延遲掃描：用來放大一段波形，以便查看圖形細(xì)節(jié)時基：Y-T、X-Y（水平軸上顯示通道1電壓，垂直軸上顯示通道2電壓）、Roll采樣率：顯示系統(tǒng)采樣率設(shè)置觸發(fā)系統(tǒng)TRIGGER（LEVEL、MENU、50%、FORCE）MENU中的觸發(fā)模式有邊沿觸發(fā)、脈寬觸發(fā)、斜率觸發(fā)、視頻觸發(fā)、交替觸發(fā)（穩(wěn)定觸發(fā)雙通道不同步信號，此觸發(fā)模式下，不能產(chǎn)生X-Y波形，且交替觸發(fā)菜單中觸發(fā)類型為視頻觸發(fā)時它的同步分為：所有行、指定行、奇數(shù)場、偶數(shù)場）。觸發(fā)方

5、式：自動、普通、單次，如在自動下無法穩(wěn)定兩波形，可選擇單次穩(wěn)定波形。觸發(fā)設(shè)置：靈敏度、觸發(fā)抑制：設(shè)置重新啟動觸發(fā)電路的時間間隔，時間范圍為：500ns-1.5s、觸發(fā)釋抑：使觸發(fā)釋抑復(fù)位到500ns.設(shè)置采樣系統(tǒng)（Acquire） 獲取方式：普通、平均、峰值檢測，其中平均采樣方式圖像更細(xì)，期望減少所顯示信號中的隨機(jī)噪聲。如期望觀察信號的包絡(luò)，避免混淆，選用峰值檢測方式；采樣方式：觀察單次信號選用實時采樣方式，觀察高頻周期性信號選用等效采樣方式。設(shè)置顯示系統(tǒng)(Display) 顯示類型：矢量（采樣點之間通過連線的方式顯示）、點（直接顯示采樣點）清除顯示：（清除所有先前采集的顯示及任何從內(nèi)部存儲區(qū)

6、或USB存儲設(shè)備中調(diào)出的軌跡存儲和調(diào)出（Storage） 存儲類型：位圖存儲與CSV存儲（適用于外部存儲器）波形存儲與設(shè)置存儲（適用于內(nèi)部存儲），可從存儲位置中調(diào)出或刪除已存文件。出廠設(shè)置則設(shè)置調(diào)出出廠設(shè)置操作設(shè)置輔助系統(tǒng)(Utility) 接口設(shè)置、聲音、頻率計、Language（1/3） 通過測試、波形錄制、打印設(shè)置（2/3）參數(shù)設(shè)置、自校正(3/3)按Utility通過測試規(guī)則設(shè)置中的Mask可進(jìn)行設(shè)置水平容限范圍與垂直容限范圍，均為（0.04div-4.00div）按Utility波形錄制模式錄制可對波形進(jìn)行錄制，最大幀數(shù)為1000，各幀之間時間間隔設(shè)置為1.00ms-1000s按Ut

7、ility波形錄制模式回放 執(zhí)行RUN/STOP鍵停止或繼續(xù)波形回放功能按Utility波形錄制模式存儲 根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的幀數(shù)存儲或調(diào)出當(dāng)前錄制的波形按Utility參數(shù)設(shè)置 可設(shè)置屏幕保護(hù)、界面方案、鍵盤密碼設(shè)置等運行自校正程序以前，請確認(rèn)示波器已預(yù)熱或運行達(dá)30分鐘以上。如果操作溫度變化范圍達(dá)到或超過5，必須打開系統(tǒng)功能菜單，執(zhí)行“自校正”程序。自動測量（Measure） 該示波器提供20種自動測量的波形參數(shù)，包括10種電壓參數(shù)和10種時間參數(shù)：峰峰值（Vpp）、最大值(Vmax)、最小值(Vmin)、頂端值(Vtop)、底端值（Vbase）、幅值（Vamp）、平均值（Average）、均方

8、根值（Vrms）、過沖（Overshoot）、預(yù)沖（Preshoot）、頻率、周期、上升時間（RiseTime）、下降時間（FallTime）、正占空比（+Duty）、負(fù)占空比（-Duty）、延遲、正脈寬（+Width）和負(fù)脈寬（-Width）。光標(biāo)測量（Cursor） 手動模式：出現(xiàn)水平調(diào)整或垂直調(diào)整的光標(biāo)線。追蹤模式：水平與垂直光標(biāo)交叉構(gòu)成十字光標(biāo)。自動測量模式：系統(tǒng)會顯示對應(yīng)的電壓或時間光標(biāo)。此方式在未選擇任何自動測量參數(shù)時無效。使用執(zhí)行按鍵（AUTO、RUN/STOP） AUTO(自動設(shè)置)：自動設(shè)定儀器各項控制值，以產(chǎn)生適宜觀察的波形顯示。RUN/STOP(運行/停止)：運行和停止波

9、形采樣。（2） DG1022型函數(shù)/任意波形發(fā)生器發(fā)生器提供了3種界面顯示模式：單通道常規(guī)模式、單通道圖形模式及雙通道常規(guī)模式。這3種顯示模式可通過前面板左側(cè)的View按鍵切換。用戶可通過來切換活動通道，以便設(shè)定每通道的參數(shù)及觀察、比較波形。操作面板左側(cè)下方有一系列帶有波形顯示的按鍵，它們分別是：Sine(正弦波)、Squar(方波)、Ramp(鋸齒波)、Pulse(脈沖波)、Noise(噪聲波)、Arb(任意波)輸出設(shè)置 Output調(diào)制/掃描/脈沖串設(shè)置 Mod（調(diào)制）、Sweep（掃描）、Burst(脈沖串)。在本信號發(fā)生器中，這三個功能只適用于通道1。1.使用Mod鍵，可輸出經(jīng)過調(diào)制的

10、波形。并可以通過改變類型、內(nèi)調(diào)制/外調(diào)制、深度、頻率、調(diào)制波等參數(shù)，來改變輸出波形。DG1022可用AM、FM、FSK或PM調(diào)制波形。2.使用Sweep按鍵掃描，可調(diào)制或掃描正弦波、方波、鋸齒波或任意波形（不能調(diào)制或掃描脈沖、噪聲）在掃描模式中，可在指定的掃描時間內(nèi)從開始頻率到終止頻率而變化輸出。3.使用Burst按鍵，可以產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波、脈沖波或任意波的脈沖串波形輸出，噪聲只能用于門控脈沖串。存儲和調(diào)出/輔助系統(tǒng)功能/幫助功能1.使用Store/Recall按鍵，存儲或調(diào)出波形數(shù)據(jù)和配置信息。2.使用Utility按鍵，可以進(jìn)行設(shè)置同步輸出開/關(guān)、輸出參數(shù)、通道耦合、通道復(fù)制、頻率

11、計測量；查看接口設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置信息；執(zhí)行儀器自檢和校準(zhǔn)等操作。3.使用Help按鍵，查看幫助信息列表。獲得任意鍵幫助：要獲得任何面板按鍵或菜單按鍵的上下文幫助信息，按下并按住該鍵23秒，顯示相關(guān)幫助信息。用戶自定義任意波形按Arb編輯創(chuàng)建 1.選擇點數(shù)，設(shè)置任意波形的初始化點數(shù)，在默認(rèn)情況下，點1設(shè)置為高電平，固定在0秒，點2設(shè)置為低電平，設(shè)置為指定循環(huán)周期的一半。2.設(shè)置插值，選擇插值開，啟用在波形點之間進(jìn)行線性內(nèi)插。選擇插值關(guān)，在波形點之間維持不變的電壓電平，并創(chuàng)建一個類似的數(shù)字波形。3.編輯波形點。4.存儲波形至非易失存儲器，波形創(chuàng)建完畢后按保存鍵進(jìn)入Store/Recall功能界面，將

12、波形保存到非易失性存儲器或外部存儲器中。在非易失存儲器中，每個波形存儲的位置，只能存儲一個波形，只能存儲一個波形，如果有新波形存儲進(jìn)來，舊的波形將被覆蓋。存儲完畢后，按View鍵切換為圖形顯示模式，可查看所創(chuàng)建的波形。編輯已存儲波形按Arb編輯已存，按讀取將其讀入易失存儲器中進(jìn)行編輯，用戶可以重新編輯已存波形的頻率/周期，幅值/高電平，偏移/低電平，相位參數(shù)。調(diào)制波形設(shè)置使用Mod按鍵，可輸出經(jīng)過調(diào)制的波形。DG1022可輸出AM、FM、FSK或PM調(diào)制波形。調(diào)制波形由載波和調(diào)制波形組成,波Sine、Square、Ramp、Arb可進(jìn)行調(diào)制。幅度調(diào)制(AM)：按Mod類型AM,可調(diào)制振幅變化深

13、度（0%-120%）頻率調(diào)制(FM)：按Mod類型FM調(diào)制波形的頻率（2mHz20KHz），其中設(shè)置的頻偏必須小于或等于載波頻率。頻移鍵控（FSK）按Mod類型FSK，可進(jìn)行跳頻，內(nèi)調(diào)制時設(shè)置跳躍頻率范圍不超過載波的頻率范圍。相位調(diào)制（PM）Mod類型PM ，進(jìn)行相位調(diào)制（0°360°）。四種調(diào)制波形都可以按View鍵切換為圖形顯示模式，查看波形參數(shù)。設(shè)置掃頻波形脈沖串按鍵可為用戶提供多種波形函數(shù)的脈沖串輸出，可持續(xù)特定數(shù)目的波形循環(huán)（N循環(huán)脈沖串），可使用任何波形函數(shù)，但是噪聲只能用于門控脈沖串。按View鍵切換為圖形顯示模式，查看波形參數(shù)。（3）DS1052E型示波器使

14、用1觀察信號發(fā)生器波形（1）將兩探頭上的衰減系數(shù)調(diào)為10X檔，使探勾連接到示波器右下角的接頭上，探頭上的夾子接地，調(diào)節(jié)探頭上的十字接口分別對CH1和CH2進(jìn)行補(bǔ)償，直到波形為補(bǔ)償正確圖示。（2）拔出探頭，將信號發(fā)生器的輸出端CH1或CH2接到示波器對應(yīng)的CH1和CH2通道輸入端上，開啟信號發(fā)生器，按下發(fā)生器的Output按鈕，啟動AuTo鍵。調(diào)節(jié)示波器（注意信號發(fā)生器頻率與掃描頻率），觀察波形，并使其穩(wěn)定。2測量周期、頻率、電壓在示波器上調(diào)節(jié)出大小適中、穩(wěn)定的波形，選擇按下正弦波、方波、鋸齒波、脈沖波、噪聲波、任意波中其中一個，按下Measure鍵打開全部測量，從表中讀出周期Prd、頻率Fre

15、q、電壓值Upp，正弦波電壓峰峰值=Upp×（探頭衰減率）理論上波形發(fā)生器的幅值=正弦波電壓峰峰值也可以選擇Cursor光標(biāo)鍵進(jìn)行手動或追蹤測量。注意：每換一種波形，示波器屏幕上的波形如不自動轉(zhuǎn)換，可按RUN/STOP鍵轉(zhuǎn)換對應(yīng)選擇的波形。3李薩如圖形合成如果，示波器的X、Y偏轉(zhuǎn)板都加上隨時間變化的正弦信號，電子束在熒光屏上形成的軌跡是兩個互相垂直的振動的合成。當(dāng)兩個正弦信號或一個正弦信號與一個鋸齒波信號合成，二者頻率簡單整數(shù)比利時，亮點軌跡為一穩(wěn)定的閉合曲線李薩如圖形。（1）接上示波器CH1、CH2通道探頭。并按下CH1和CH2將衰減系數(shù)設(shè)定為1X（與補(bǔ)償值一致）（2）打開兩臺函數(shù)

16、信號發(fā)生器，保持兩臺信號發(fā)生器的頻率基本相同。（3）將CH1、CH2通道探頭各自與信號發(fā)生器相連。并按下CH1和CH2的Output鍵。（4）若通道未被顯示，則按下CH1和CH2菜單按鈕。（5）按下AUTO（自動設(shè)置）按鈕。如圖形不穩(wěn)定按下觸發(fā)設(shè)置TRIGGER中的MENU鍵中選擇觸發(fā)方式自動選為單次。（6）調(diào)整垂直SCALE旋鈕使兩路信號顯示的幅值大約相等。（7）按下水平控制區(qū)域HORIZONTAL的MENU菜單按鈕以調(diào)出水平控制菜單。（8）按下水平控制區(qū)域的MENU按鈕選擇時基中的X-Y模式。（9）調(diào)整垂直SCALE、垂直POSITION和水平SCALE旋鈕使波形達(dá)到最佳效果。（10）用發(fā)生器中的旋鈕改變CH1或CH2的頻率，會得到一系列的李薩如圖形，CH1和CH2通道輸入成倍數(shù)關(guān)系的頻率信號，測試如下倍數(shù)的李薩如圖形（CH1：CH2）：1：1、1：2、1：3、2：3。令fx、fy分別代表Y軸和X軸電壓的頻率，nx代表X方向的切切線和圖形相切的切點數(shù)，ny代表Y方向的切線和圖形相切的切點數(shù)。當(dāng)CH1：CH2=1：2時（fy/fx=nx/ny=2/1），李薩如圖形形成原理如下：fy/fx=1/1,2/1,3/1,3/2李薩如圖大致形狀如下：實驗記錄 1.觀察與測量示波器電壓及波形波形電壓峰-峰值周期頻率fy/kH