数字示波器的原理及使用

数字示波器 模拟示波器以连续方式将被测信号显示出来 数字示波器首先将被测信号抽样和量化 变为二进制信号存贮起来 再从存贮器中取出信号的离散值 通过算法将离散的被测信号以连续的形式在屏幕上显示出来 1 1示波器面板介绍 电源开关 控制示波器电源的通断 校准信号 提供1KHZ3V的基准信号 用于示波器的自检 1 1示波器面板介绍 屏幕 用于显示被测信号的波形 测量刻度 以及操作菜单 垂直通道控制部分 用于选择被测信号 控制现实的被测信号在Y轴方向的大小或移动 输入探头插座 用于连接输入电缆 以便输入被测信号 共有两路 CH1和CH2 1 1示波器面板介绍 扫描部分 用于控制显示的波形在水平轴方向的变化 触发部分 用于控制显示的被测信号的稳定性 1 1示波器面板介绍 操作方式控制 提供 自动调整 和 显示静止 两种选择 辅助测量设置 提供显示方式 测量方式 光标方式 采样频率 应用方式等选择 1 1示波器面板介绍 屏幕 电源开关 输入插座 校准信号 测量辅助设置 辅助操作 稳定触发 Y轴调整 扫描调整 屏幕菜单选择 1 1示波器面板介绍 局部面板图 返回 1 2屏幕刻度和标注信息 测量状态 触发电平指示 第一路被测信号指示 CH1电压档位 CH2电压档位 扫描时间档位 显示的信号在存贮器中的位置 触发信号源 刻度线 扫描线 显示的波形在时间周轴上移动的相对时间 X轴与Y轴的交叉点为T 0 返回 屏幕菜单选择键 2 1 1探头 在输入信号插座上接上测试探头 2 基本操作方法 2 1垂直通道调整 2 1 1探头 探头地线 探头信号线测试钩 探头衰减开关 一般应打在X1档 返回 2 1 2Y通道选择 按CH1可取得CH1的控制权 随后 位移旋钮和电压档开关只对CH1信号有效而对CH2信号无效 若要在屏幕上关闭CH1信号 则应先按以下CH1键 再按OFF键 2 1 2Y通道选择 按CH1键调出CH1菜单 按屏幕菜单选择键将衰减设为X1 探头衰减为X1 屏幕菜单 返回 2 1 3输入耦合选择 按此键选择输入耦合方式 共有3种 接地 交流和直流 输入耦合的菜单 2 1 3输入耦合选择 返回 2 1 4Y轴位移调整 Y轴位移旋钮 返回 2 1 5电压测量读数 每格电压档位指示值 电压档位调整开关 电压值 每档指示值 格数 1V 3 1 3 1V 返回 3 2 1时间挡位调整 3 2扫描调整 按扫描菜单按钮 调出扫描菜单 3 2 1时间挡位调整 扫描菜单 一般按此菜单所示设置 3 2 1时间挡位调整 时间档调整开关 3 2 1时间挡位调整 扫描时间为每大格1ms 扫描时间为大格200 s 返回 3 2 2时间参数测量 调整X轴位移旋钮 使被测信号波形的后沿 或者前沿 对准X 0的轴线 被侧信号的周期T 时间档位值 格数 500 s 2 1000 s 时间档位值指示 返回 3 3稳定触发调整 3 3 1触发调节的作用3 3 1触发源选择3 3 2触发电平调整 返回 3 3 1触发调节的作用 示波器触发调节的作用当触发调节不当时 显示的波形将出现不稳定现象 所谓波形不稳定 是指波形左右移动不能停止在屏幕上 或者 出现多个波形交织在一起 无法清楚地显示波形 触发调节是示波器操作的难点和易错点 触发部分调节的关键是正确选择触发源信号 3 3稳定触发调整 3 3 1触发调节的作用 波形稳定 静止清晰 波形不稳定 轻则波形或向左或向右移动不止 重则多个波形交织重叠在一起 返回 3 3 2触发源选择 按触发菜单键调出触发菜单 用屏幕菜单键选择触发源 触发源选择菜单 3 3 2触发源选择 触发源选择原则单路测试时 触发源必须与被测信号所在通道一致 例如 Y通道CH1测试时触发源必须选CH1 否则波形将不稳定 两个同频信号双路测试时 应选信号强的一路为触发信号源 两个有整倍数频率关系的信号 应选频率低的一路作为触发信号源 两路没有整倍数频率关系的信号 无法同时稳定显示 除非用存储方式 3 3 2触发源选择 触发源指示 触发电平指示线 这条线只有在调 LEVEL 旋钮时才出现 随后自动消失 触发电平数值 返回 3 3 3触发电平调整 调整电平旋钮使触发电平线进入被测信号电压范围内 可使波形稳定 按50 按钮可使触发电平自动调整到被测电压值的中点 从而使波形稳定 3 3 3触发电平调整 当两个被测信号同频时 触发源应选其中较为稳定的一路 3 3 3触发电平调整 数字示波器面板控制部分局部图 当选择正弦波信号为触发源时 仅正弦波一路信号稳定 此时方波信号不稳定 经同步触发的显示 未经同步触发的显示 示波器的使用方法 触发模式 自动 即使没有触发 由示波器中的定时器触发扫描 正常 当输入信号不能满足触发条件示波器没有任何显示 如符合触发条件 再次进行捕获 并刷新显示的波形 单次 当输入的单次信号满足触发条件时 只进行一次捕获 扫描 将波形存储和显示在屏幕上 滚动 是一种可以应用于完全连续显示的方式 注 在实际应用中 采用正常触发模式即使触发以很慢的速率发生 也能观测感兴趣的内容 对低重复的信号捕获是非常有意义 边缘触发功能 使重复信号同步 稳定显示触发位置 沿和触发电平决定每次扫描的开始时刻 边缘触发控制器是使每一次扫描起始都从信号的相同触发位置开始 不断的显示输入信号的相同部分 并使每次捕获的波形相重叠显示 波形边缘触发电平的设置成为重复信号显示的标准条件 触发条件不符合 满足触发条件 示波器的使用方法 对于重复信号AUTOSET 自动设置 是最简单的触发方式 边缘触发和单次触发 使简单单次信号得到捕获为使单次信号 包括重复信号中的过冲异常 得到捕获 边缘触发条件是基本的触发方式 但要同时设定单次触发模式进行配合 示波器的使用方法 3 4校准信号的使用 3 4 1校准信号的作用3 4 2校准信号的使用 返回 3 4 1校准信号的作用 3 4 1校准信号的作用示波器提供一个频率为1KHZ 电压为3V的校准信号 其作用是 可以用于检查示波器自身的测量是否准确 可以检查输入探头是否完好 当使用比较法测量其他信号时 统一个标准作为参考信号 返回 3 4 2校准信号的使用 校准信号接入示意图 3 4 2校准信号的使用 校准信号接入方法局部放大示意图 校正信号地线 校准信号输出端 3 4 2校准信号的使用 校准信号的测量 返回 4 小结 示波器是电子测量中必备的仪表 每一个电子技术行业的从业者都必须熟练掌握 所谓 熟练 掌握有三个标准 每调节一个开关或旋钮都有明确的目的 调节顺序正确没有无效动作 快速 对初学者而言示波器使用有两个难点 Y轴输入耦合开关的正确选择 触发源的正确选择 希望同学们在操作练习时格外注意 函数信号发生器简介 本实验所用函数信号发生器可以输出频率在0 2Hz 2MHz的正弦波 三角波 方波信号 面板主要控制件的作用 电源开关 频率显示 幅度显示 波形选择 频率范围选择 频率微调 幅度衰减 幅度微调 函数信号输出 4 测量前示波器面板控件的位置 注意 测量时对控件进行适当的调节 四 实验内容 1 观察波形 打开信号发生器电源开关 将其输出接CH1 调节信号发生器的输出频率和电压 调节示波器CH1通道偏转因数 扫描速率 电平等 使示波器显示稳定的波形 观察并画出示波器上的波形 2 测量正弦信号电压与周期 调好信号发生器的输出信号 选择示波器CH1通道合适的偏转因数 选择合适的扫描速率值 使屏上刻度范围内出现完整波形 将实验数据记录入下表 例 幅度测量读数 偏转因数 1V 格 测量原理 偏转因数 时基因数 周期测量读数 扫描时因数 1ms 峰峰值垂直距离 4 02格 一个波长的水平距离 5 10 3 1 70格 将信号分别输入CH1和CH2通道 扫描速率旋钮置X Y 逆时针到底 调节信号幅度或改变通道偏转因数 使图形不超出荧光屏视场 观察李萨如图 3 测量信号的频率 观察李萨如图形 两个相互垂直的谐振动合成时 若其频率fx与fy成简单的整数比 合成的轨迹是封闭的稳定几何图形 称为李萨如图 测量原理 测量信号频率 调出 1 1 1 2 2 3 3 4的李萨如图形 在下表中描下李萨如图形并记下相应CH2通道信号的频率fy nx 2 ny 3 nx 3 ny 4 4 观察 拍 现象 两个同方向的谐振动合成时 若其频率f1与f2的差值远小于f1 f2 合成振动的振幅随时间缓慢的呈周期性变化 这种现象称为 拍 拍 频 垂直方式选ADD 通道2极性选NORM 扫描速率调到合适值 调可调标准信号源