[工学]电子电工实践初步.ppt

示波器函数发生器的介绍,几种典型信号的波形及参数,矩形波,脉冲幅度Vm=VH-VL,占空比Dtw/T,频率f1/T,几种典型信号的波形及参数,正弦波,VP：峰值 V：有效值,VP = V,Vo =,几种典型信号的波形及参数,叠加在直流上的正弦波,直流电平 A,Vo =A+,Vo =?,几种典型信号波形及参数,三角波,几种常用电子仪器,示波器 信号源 稳压电源 交流毫伏表 数字万用表,电子技术实验室所配备仪器,14室,电子技术实验室所配备仪器,58室,示波器,示波器是一种图形显示设备，它描绘电信号的波形曲线； 观察和测量电压信号的瞬时幅度、频率和相位等等；,示波器,模拟示波器 数字示波器,模拟示波器原理及基本结构,将电信息变为光信息，用来显示波形和参数,待测信号输入和预处理通道，用来耦合、放大、衰减和切换（多通道输入时）被测信号,用来产生代表时间轴的扫描时基信号，并提供同步、触发信号，保证波形清晰、稳定地显示,数字存储示波器的原理及基本结构,转变为数字信号,水平通道 垂直通道,示波器中的几个重要概念,时基 触发,示波器中的几个重要概念 -水平通道,示波器的水平通道-时基,正程期间，扫描电压从0v线性地增大到Uxm，相应的光点从显示屏的左端移到右端,逆程期间光点又很快地从右端返回到左端（称之为回扫线），然后开始下一个周的扫描，周而复始，形成一条代表时间变化的水平扫描线。,实际示波器都会将逆程期的回归线消隐而不显示出来,时基发生器产生的锯齿波,示波器的水平通道-时基,示波器的水平通道-时基,示波器的水平通道-时基,示波器的水平通道-时基,“时基旋钮”:通常用“Time/div”标出，它代表光点每扫过显示屏的一个分度（一格）所需要的时间。,模拟示波器的水平通道-触发,触发：决定了时基信号扫描的起点时刻，保证波形的稳定显示； 触发扫描：目的是将触发信号作用于时基发生器，来控制扫描信号的起点，强制扫描电压与被测信号同步，从而保证稳定而清晰地显示波形；,模拟示波器的水平通道-触发,同步,模拟示波器的水平-触发,不同步,模拟示波器的水平通道-触发,触发源（Trigger Source）：,内触发（INT Trig）,CH1,CH2,交替,电源触发（AC Trig）,外触发（EXT Trig）,模拟示波器的水平通道-触发,触发类型（Trigger Type）：,边沿触发（Edge Trig） 视频触发（TV Trig）,分为上升沿触发（或正斜波触发）和下降沿触发（或负斜波触发）。,模拟示波器的水平通道-触发,扫描方式（Sweep Mode）（触发方式）：,自动（Auto） 常态（Norm） 单次（Single）,在没有触发信号（如观察直流信号时）或信号不够触发电平时，为避免显示屏出现一个点或一条竖线显示，“时间基线发生器”自激产生扫描信号，用户可以看到扫描线，然后调节触发电平，使波形稳定显示。,在无触发信号时，扫描电路处于等待（准备）状态，此时屏幕不出现扫描线。一旦触发信号到来，才出现扫描线，并立即进入正常显示波形。,接到触发信号后，启动单次扫描，扫描一周后又立即停止（不产生周期的重复的锯齿波）。单次扫描方式用于捕捉突发的、非重复性的瞬态信号。,示波器的几个重要概念垂直通道,垂直灵敏度 通道切换开关 耦合方式（Coupled Mode） 位置（Position） 探头 带宽,示波器的垂直通道垂直灵敏度,垂 直 通 道 示 意 图,例如：示波器上垂直灵敏度选为0.2V/div，波形在显示屏上垂直偏转为5.3div，那么输入信号的峰峰值为： Uipp= 5.3（div） 0.2（V/div）=1.06V,示波器的垂直通道通道切换开关,垂 直 通 道 示 意 图,单踪显示 双踪显示 CH1+CH2 CH1-CH2,必须将CH1、CH2两个通道的电压灵敏度旋钮调到一样大,接地方式。当耦合开关置“接地”时，输入信号与示波器断开，示波器垂直通道输入端接地，此时扫描时基线将出现在显示屏的正中间。,示波器的垂直通道耦合方式,垂 直 通 道 示 意 图,交流耦合方式（AC耦合）。信号经过隔直流电容耦合到示波器上，信号中的直流分量被阻挡，信号中含有的频率很低的分量也将产生畸变。,直接耦合方式（DC耦合）。此时信号是直通的，信号中的所有成分，包括直流分量都可以加到示波器上。,“接地方式”非常实用，例如一时找不到扫描线时（可能偏到显示屏外边），可将耦合方式置“地”，扫描线就会立即回到显示屏中央，而被发现。,示波器的垂直通道耦合方式,经AC耦合后，直流电平被革除，信号的平均值变为0,当输入信号频率很低，脉宽很宽时，由于电容器充放电的影响，使信号的顶部降落而产生畸变（失真）,这是DC耦合的信号，含直流电平,在需要观测信号直流电平或极低频率分量时，必须置“DC”挡；当不需要观察直流分量，信号频率又不很低时（一般高于几十赫兹），用AC耦合；当直流分量很大，交流分量很小时，必须用AC耦合，以将直流成分隔掉，将交流分量放大。,示波器的垂直通道耦合方式,示波器的垂直通道耦合方式,AC耦合:,DC耦合:,A+a,a,U=(10+0.1 sin t)V,示波器的垂直通道耦合方式,探头是示波器与被测电路的连接电缆； 探头屏蔽要好，以减小外来杂波干扰； 所选用的探头要与示波器的输入阻抗相匹配。,1：1探头，也称1探头，它是一根直接将被测电路与示波器相连的电缆，其优点是信号不会衰减，缺点是频率响应差。,10：1探头，也称10探头，它存在10倍衰减，所以测量时要将测量值10。,补偿电容的电容值一般在几十个pF左右。这个电容可以对信号的幅度和上升时间测量造成影响。根据电路知识我们知道电容对于低频信号等效为一个非常高的电阻，因此不会对信号幅度有大的影响。但当信号频率增加时，电容呈现的电抗减小，对待测信号的影响将随着信号频率的增加而加大。,当要观测高频信号或宽带信号时，一定要用10：1探头，而不能用1：1探头，并适当调整补偿电容的值，使探头在整个频段内有平坦的10倍衰减特性,示波器的垂直通道探头,有一个开关，可以控制探头在1：1和10：1之间切换,补偿电容,示波器的垂直通道探头,（a）过补偿的探头 （b）欠补偿的探头 （c）正确补偿的探头,示波器的垂直通道带宽,示波器带宽决定了示波器能观测多高频率和多宽频带的信号； 在选择示波器的时候，应该选择大于最高正弦信号频率35倍的带宽。 我们电子技术实验室的模拟示波器的带宽是20MHz。,数字示波器的使用方法,波形显示 AUTOSET: 自动显示输入信号波形方式 （以校准信号的自动设置为例）,数字示波器的使用方法,波形显示 手动设置（以信号从CH1通道输入为例） TRIG MENU 触发菜单的设置,信源指触发源，信号从哪通道输入即选择该通道为触发源,数字示波器的使用方法,波形显示 手动设置（以信号从CH1通道输入为例） ch1 menu 设置,需要同时观察的输入信号交、直流情况，耦合选“DC”；只观察的输入信号交流情况，耦合选“AC”,数字示波器的使用方法,波形显示 手动设置（以信号从CH1通道输入为例） 调节VOLTS/DIV 、SEC/DIV 、LEVEL旋钮，使信号波形稳定显示合适大小,数字示波器的使用方法,信号波形的测量 MEASURE测量功能（对ch1通道输入的校准信号进行测量为例） 确认示波器探头上的衰减开关设为1 ，ch1 menu中“探头”设置为1档 按“MEASURE”键，可读取信号的峰峰值、频率等多种参数,数字示波器的使用方法,信号波形的测量 用CURSOR光标测量电压、时间 按CURSOR，测量类型为电压、时间可选 垂直POSITION键调整2条光标位置,数字示波器的使用方法,其他按键的功能 DISPLAY:显示方式按钮，可选择“格式”为YT信号波形显示和XY方式显示,数字示波器的使用方法,其他按键的功能 MATH:计算显示方式按钮，可选择显示CH1+CH2, CH1-CH2等波形 在进行2个通道波形加、减后的幅度测量时，注意CH1、CH2的电压灵敏度处于同一档位,数字示波器的使用方法,ACQUIRE:波形获取方式 若输入信号幅度为毫伏级，受干扰信号的影响，可选择“平均值”显示，平均次数选择较大数值，可使波形显示清晰一些,信号源,主要功能：信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形）,信号源的分类,逻辑信号源,从广义上分,混合信号源,函数信号发生器,任意函数发生器(AFG),码型发生器,脉冲信号发生器,模拟式,数字合成式,任意发生器,任意波形发生器(AWG),信号源的分类,按照输出信号的类型分,射频信号发生器,扫描信号发生器,频率合成器,噪声信号发生器,按照使用频段分,高频信号源,低频信号源,模拟式函数发生器,简 要 框 图,三角波发生器是利用电容的恒流充放电产生三角波，改变电容器电容值可实现频率波段的转换，控制恒流源大小可实现频率微调和扫频功能。,方波是三角波经电压比较器整形后得到。,正弦波是利用三角波经一非线性特性（正弦波整形器）变换而成。,输出信号幅度控制是通过可调衰减器来实现的。,作用是减小输出电阻和增加负载驱动能力。,数字合成式函数信号发生器（DDS）,DDS的基本原理框图,一个周期性的正弦信号的离散相位的幅度序列,模拟函数发生器的主要指标,带宽（输出频率范围）,频率(定时)分辨率,频率准确度,频率稳定度,输出阻抗,输出电平范围,模拟函数发生器主要可调节参数 波形及功能,通常由三种波形可供选择：正弦波、三角波、矩形波;,调节矩形波和三角波的对称度;,调节各种波形的直流电平（偏移DC offset）,调节TTL信号和CMOS电平信号,模拟函数发生器主要可调节参数 频率调节,模拟函数发生器主要可调节参数 幅度调节,输出小信号时可加衰减，通常有衰减20dB（即衰减10倍），40 dB（即衰减100倍）或更大。,模拟函数发生器主要可调节参数 频率显示和幅度显示,模拟函数发生器主要可调节参数,波形及功能 频率调节 幅度调节 频率显示和幅度显示,数字合成式函数发生器主要可调节参数,波形及功能 频率调节 幅度调节 频率显示和幅度显示,共地问题,一组电子仪器同时工作时，即使它们使用的是同一电源，也会在电子仪