常用电子仪器使用-数字示波器.ppt

2019/5/26,长江大学 龙从玉,1,1、实验目的,3、常用电子仪器的工作原理与主要功能,1.1、掌握数字示波器与函数信号发生器的基本使用方法。 1.2、掌握用数字示波器对电信号参数的多种测量方法。 *1.3、掌握数字示波器对双踪信号及其相位差的测量方法。,2、实验设备与实验器材,2.1、函数信号发生器 EE1641D(B)； 2.2、 数字示波器 TDS1002； 2.3、模拟实验箱； 2.4、数子万用表 UT58A。,2、常用电子仪器的使用 - 数字示波器,3.1、示波器是显示信号波形并测量波形参数的设备。 示波器由垂直、水平、触发及显示四大部分构成。以数字示波器 TDS1002为例，分述各部分的功能如下：,2019/5/26,长江大学 龙从玉,2,1）示波器Y轴(垂直轴)：Y轴由信号电压驱动，输入电压大小决定波形垂直幅度(电压基准：V/格)。 Y轴输入通道：CH1、CH2(习惯称为Y1,Y2)两路输入通道。 Y轴输入耦合：DC耦合/AC耦合/接地短路三种耦合方式。其中AC耦合可过滤信号中的直流分量，观测信号中的交变分量；DC耦合用于观测直流及动态信号全貌。 Y轴信号显示：CH1 、CH2 、DUAL双踪 / MATH四种显示方式。 MATH作两信号加减运算，还可作波形分析。 Y轴调节： Y轴垂直电压基准（Volts/Div），电压基准分粗调与细调，可在Y轴菜单下选择。 Y轴位移旋钮，使波形上下移动，不改变幅度。 以上的输入耦合与显示调节均可在Y轴菜单下选择进行操作。, Y轴调节旋钮在光标测量选项中：在测量电压时，为垂直电压光标位移；在测量时间时，为水平时间光标位移。,2019/5/26,长江大学 龙从玉,3,2）示波器X轴(水平轴)：X轴由锯齿波驱动，锯齿波上升速度(时间)决定波形水平宽度(时间基准：ms/格). X轴调节： X轴时间基准：(Time/Div)。时间基准分主时间基准与窗口时间基准，窗口时间基准相当于X轴的区间扩展，时间基准在X轴菜单下转换。 X轴水平位移调节旋钮，不改变波形。 X轴归0键，按下此键，使初始时间居中归0。便于观测阶跃信号（如测量信号上升时间）。 X轴输入端：在示波器为YT显示时，可外接同步触发信号。,3）示波器的同步触发系统：使X轴锯齿波电压与Y轴信号电压在时间上同步，这波形稳定显示关键！ 触发/释抑旋钮 ：触发电平的调节:调触发电平(释抑时间)旋钮可获稳定波形。 触发菜单键：触发源：CH1、CH2、LINE电源、EXT外部。 触发模式：边缘/视频、极性：上升/下降、自动/正常。 强制触发键：,2019/5/26,长江大学 龙从玉,4,自动设置菜单：自动判断波形类别，自动设置并测量波形特征参数（俗称傻瓜键）。 自动测量菜单：自动测量待测波形的频率、周期、正频宽、上升时间、电压峰峰值、电压均方根值、平均值等11种参数。采用选项菜单按键循环显示各参数测量值。*要根据测量需求，合理设置Y轴/X轴基准！否则测量波形参数的误差较大！ 光标测量菜单：采用光标测量就是手动测量。在电压测量选项中两Y轴位移旋钮调电压光标，其增量为测量电压；在时间测量选项中两Y轴位移旋钮调时间光标，其增量为测量时间。 采集菜单：可选择取样采集、峰值采集（观测阶跃信号）或平均值采集。 显示菜单：可选择YT显示或XY显示；对比度增强或减弱等。 辅助功能菜单：数字示波器可在此菜单下进入自校准。,数字示波器的循环选项菜单按键：在功能主菜单或专用菜单下，根据显示屏提示，进行循环选项操作。,4）数字示波器的功能菜单,输入/输出行,功能 菜单行,2019/5/26,长江大学 龙从玉,5,CH2 通道 同 CH1,基准行,专用菜单行,输出信号,Ch1 输入端,自动 设置键,光标测量,自动测量,存储/调出,采集键,显示键,帮助键,默认键,x轴 输入端,选项菜 单 按键列,辅助功能,探,位 移 行,运算键,CH1旋钮 位移光标,CH1 菜单键,CH1 幅度钮,水平 位移钮,水平 菜单键,归0键,时间 基准钮,触发 菜单键,触发/释抑钮,观察键,图-1 数字示波器面版,3.2、TDS1002示波器操作面板,2019/5/26,长江大学 龙从玉,6,选 项 菜 单 显 示,采集模式,触发电平,2）TDS1002显示屏说明,水平触发位置,CH1垂直电压基准,主时间基准,CH2 零电平,触发源 触发电平 触发频率,文字显示有关信息(3秒),CH2垂直电压基准,带宽限制,峰峰值 均方根值 周期 频率,CH1 零电平,触发状态,窗口时间基准,图-2示波器显示屏,2019/5/26,长江大学 龙从玉,7,EE1641B1与EE1641D函数信号发生器主要性能相似。 EE1641B1函数信号发生器具有： 1）输出信号波形选择：正弦波、三角波、方波。可按键循环选择输出波形，有发光管指示波形。 2）信号频率调节： 频率范围分段按键，可循环选择，发光管指示频段， 频率微调旋扭，可连续调节频率。 输出频率有数字显示。 3）信号波形调节： 信号电压幅度调节旋扭，可连续调节输出电压。 输出电压衰减按键，可选衰减：20db(1/10)、40db(1/100)。 波形对称性调节旋扭, 可调节方波的占空比或不对称波的正/负半波比。关断调节旋扭：则输出波形对称。 信号直流电平调节旋扭，旋扭逆旋至关断为直流零电平。 输出电压峰峰值有数字显示。,3.3、函数信号发生器的性能,2019/5/26,长江大学 龙从玉,8,4）输出端选择： TTL输出端：仅输出TTL 5V信号，电压不可变。 输出频率可调：0.3Hz-3MHz。 函数输出端：输出可选择正弦波/三角波/方波。 输出频率可调： 0.3Hz-3MHz 。 输出电压可调：VPP:0-20V、内阻：50。,EE1641D函数发生器输出频率为0.2-2MHz，有以下输出端: 功率输出端：仅输出正弦波; 输出频率：f 可调范围：500hz-15Khz。 输出电压：VPP可调范围：0-20V、内阻：4。 单脉冲输出端：,5）扫频（描）信号：输出频率在一定范围内变化的的信号。 扫频源选择：内部对数/内部线性/外部扫描 。 扫频信号调节：扫频宽度可调、扫频速率可调。 扫频信号输出端：用函数输出端或TTL输出端。 6）计数器：测量信号源（或外部）信号的频率（略）。,2019/5/26,长江大学 龙从玉,9,4.1、用数字示波器与数字万用表测量校准信号与电源电压。 先将数字示波器本机Vpp=5V的信号，分别以AC/DC耦合输入CH1或CH2 ，用自动设置功能进行探头倍率校准。可在Y轴菜单下按选项按键修正。 按表-1要求，分别调节直流稳定电源电压。按下输出键输出电压，再用数字示波器的自动设置功能，分别以AC/DC耦合测量各电压。用数字万用表的交流/直流电压档测量220V交流电压与上述直流电压。并记录在表-1中。,4、数字示波器的使用,2019/5/26,长江大学 龙从玉,10,4.2、用数字示波器的自动测量与光标测量功能，分别测量信号发生器输出f=200Hz、Vpp=5V和f=1000Hz 、 Vpp =0.3V的正弦/三角/方波信号，记录在表- 2中。,2019/5/26,长江大学 龙从玉,11,4.3、数字示波器测量阻容电路相位差,图- 3 阻容电路的相位差测量图,uc,在图- 3 阻容电路上接入Vpp=4V、f=1KHz的正弦信号。用双踪示波器测量电容端输出的相位差。改取R=3K，再测量之。将测量值记录在表-3中。,设信号周期：T 两信号的相差时间:t 两信号相位差角,u,2019/5/26,长江大学 龙从玉,12,5、数字示波器与信号发生器的使用说明,2019/5/26,12,长江大学 龙从玉,1）函数信号频率的调节：先选择频率范围，再用频率调节旋钮调节输出频率。 2）函数信号发生器输出端的选择：TTL输出、函数输出及功率输出。 3）在函数输出波形的选择：可选正弦波、方波或三角波。 *函数信号波形的调节：调节波形对称性旋钮，分别使输出波形为最小与最大脉冲宽度，（关断为对称波形）。 4）信号输出电压的调节：用输出电压幅度旋钮调节电压； 还可用输出衰减按键降低输出电压！ 5）函数信号的直流电平的调节：调节直流电平旋钮，用万用表直流电压档测量输出信号的直流电平（关断为直流零电平）。 *6）在信号源正常定频输出时，不要按下扫频选择按键，否则输出频率会不断变化！,5.1、函数信号发生器的调节方法与操作步骤,2019/5/26,长江大学 龙从玉,13,在Y轴菜单下确定探头倍率、根据信号选择输入耦合方式，电压与时间基准。 按自动测量功能键： 按选项菜单中对先确定测量信号通道，在选择波形有关参数值读取 (电压、周期、频率、正频宽、上升时间等)。 注意：在测量脉冲上升时间时，应调整时间基准，否则，测量误差极大。,在Y轴菜单下，确定探头倍率，根据信号选择输入耦合方式。 按自动设置功能键：可直接读取有关参数； 自动设置功能会根据检测到不同信号，显示相应测量参数！ 如：对正弦信号参数：电压峰峰值、均方根值、周期、频率等值。 对脉冲信号测量参数：电压峰峰值、平均值、周期、频率等值。 可在选项菜单中按对应键，可选择相应参量的测量。 如：对脉冲信号，在选项菜单中按上升时间或正频宽可读取相应值。,1）采用自动设置功能的测量步骤,2）采用自动测量功能的测量步骤,5.2、数字示波器的测量方法与操作步骤,2019/5/26,长江大学 龙从玉,14,在Y轴菜单下，根据信号选择耦合方式、电压与时间基准。 按光标测量功能键，在选项菜单中，用第1循环选择键：关闭/电压/时间的进入测量（测量时，光标灯会亮）。 调节Y1与Y2光标位移旋钮，对准被测波形相关位置，就在屏幕显示栏中读取测量的电压或时间的增量值Y=(Y2-Y1)。 测量信号上升时间：先按X轴归零键使初始时间归0，再调小时间基准。调光标对准波形位置，准确测量微小时间。,3）采用光标测量功能的测量步骤,4.3、方波与脉冲信号的测量方法,图- 3 方波信号参数的测量,周期,正频宽,电压,光标2,光标1,T,光标1,光标2,10%,90%,U,2019/5/26,长江大学 龙从玉,15,5.4、数字示波器与信号发生器的操作故障分析,开关,频段选择,频率细调,频率 指示,波形选择,函数/功率 电压调节,电压 指示,函数信号,功率输出,TTL 输出,单脉冲输出,波形调节关:对称,直流调节关:0电平,函数/功率电压衰减,扫描 计数,计数输入,扫描速度,扫描宽度,B1,开关,输入CH1,自动 设置,测量,光标,幅度调节,CH1 菜单,Y 位移,X 位移,触发/释抑钮,自测信号,选项菜单键,功能 菜 单 区,波形不稳定？ 1.检查触发源 2.调节触发电平,输出电压太小？ 检查是否按衰减！,波形不对称？ 波形调节没关断,输出频率不稳 是否错按扫描键,没有扫描基线？ 1.检查YX位移是否居中 2.检查显示菜单！,输入5V信号显示为500V 检查探头补偿倍率！,输入方波却显