数字存储示波器的使用

1、实验二 数字存储示波器的使用加灰色底纹部分是预习报告必写部分示波器是一种常用的电子仪器，主要用于观察和测量各种电信号。配合各种传感器把非电量转换成电量，示波器也可以用来观察各种非电量的变化过程。示波器有多种类型和型号，但它们基本原理是相同的。本实验是用双信号发生器的输出信号在示波器中合成李萨如图形。实验目的1了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理。2学会使用函数信号发生器。3学会用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率等。4、理解李萨如图形合成原理及方法。实验仪器DS1052E型数字存储示波器、DG1022双通道函数/任意波形发生器、连接线（2根）【示波管的简单介绍】 示波管如图1所示示波管

2、包括有：（1）一个电子枪，它发射电子，把电子加速到一定速度，并聚焦成电子束；（2）一个由两对金属板组成的偏转系统；（3）一个在管子末端的荧光屏，用来显示电子束的轰击点。所有部件全都密封在一个抽成真空的玻璃外壳里，目的是为了避免电子与气体分子碰撞而引起电子束散射。接通电源后，灯丝发热，阴极发射电子。栅极加上相对于阴极的负电压，它有两个作用：一方面调节栅极电压的大小控制阴极发射电子的强度，所以栅极也叫控制极；另一方面栅极电压和第一阳极电压构成一定的空间电位分布，使得由阴极发射的电子束在栅极附近形成一个交叉点。第一阳极和第二阳极的作用一方面构成聚焦电场，使得经过第一交叉点又发散了的电子在聚焦场作用下

3、又会聚起来；另一方面使电子加速，电子以高速打在荧光屏上，屏上的荧光物质在高速电子轰击下发出荧光，荧光屏上的发光亮度取决于到达荧光屏的电子数目和速度，改变栅压及加速电压的大小都可控制光点的亮度。水平偏转板和垂直偏转板是互相垂直的平行板，偏转板上加以不同的电压，用来控制荧光屏上亮点的位置。【实验仪器功能介绍】（1） 熟悉示波器上各旋钮的功能和用法设置垂直系统 VERTICAL（CH1、CH2、MATH、REF、OFF、POSITION（垂直位置）、SCALE（垂直范围）CH1、CH2 可设置耦合的方式：直流、交流、接地探头的衰减系数数字滤波的频率上线MATH 为系统的数学运算界面 REF 为导入导

4、出已保存的文件菜单或保存文件，但不存储X-Y方式的波形设置水平系统HORIZONTAL（MENU、POSITION(水平位置) SCALE(水平范围) MENU 延迟扫描：用来放大一段波形，以便查看图形细节时基：Y-T、X-Y（水平轴上显示通道1电压，垂直轴上显示通道2电压）、Roll采样率：显示系统采样率设置触发系统TRIGGER（LEVEL、MENU、50%、FORCE）MENU中的触发模式有边沿触发、脉宽触发、斜率触发、视频触发、交替触发（稳定触发双通道不同步信号，此触发模式下，不能产生X-Y波形，且交替触发菜单中触发类型为视频触发时它的同步分为：所有行、指定行、奇数场、偶数场）。触发方

5、式：自动、普通、单次，如在自动下无法稳定两波形，可选择单次稳定波形。触发设置：灵敏度、触发抑制：设置重新启动触发电路的时间间隔，时间范围为：500ns-1.5s、触发释抑：使触发释抑复位到500ns.设置采样系统（Acquire） 获取方式：普通、平均、峰值检测，其中平均采样方式图像更细，期望减少所显示信号中的随机噪声。如期望观察信号的包络，避免混淆，选用峰值检测方式；采样方式：观察单次信号选用实时采样方式，观察高频周期性信号选用等效采样方式。设置显示系统(Display) 显示类型：矢量（采样点之间通过连线的方式显示）、点（直接显示采样点）清除显示：（清除所有先前采集的显示及任何从内部存储区

6、或USB存储设备中调出的轨迹存储和调出（Storage） 存储类型：位图存储与CSV存储（适用于外部存储器）波形存储与设置存储（适用于内部存储），可从存储位置中调出或删除已存文件。出厂设置则设置调出出厂设置操作设置辅助系统(Utility) 接口设置、声音、频率计、Language（1/3） 通过测试、波形录制、打印设置（2/3）参数设置、自校正(3/3)按Utility通过测试规则设置中的Mask可进行设置水平容限范围与垂直容限范围，均为（0.04div-4.00div）按Utility波形录制模式录制可对波形进行录制，最大帧数为1000，各帧之间时间间隔设置为1.00ms-1000s按Ut

7、ility波形录制模式回放 执行RUN/STOP键停止或继续波形回放功能按Utility波形录制模式存储 根据当前设置的帧数存储或调出当前录制的波形按Utility参数设置 可设置屏幕保护、界面方案、键盘密码设置等运行自校正程序以前，请确认示波器已预热或运行达30分钟以上。如果操作温度变化范围达到或超过5，必须打开系统功能菜单，执行“自校正”程序。自动测量（Measure） 该示波器提供20种自动测量的波形参数，包括10种电压参数和10种时间参数：峰峰值（Vpp）、最大值(Vmax)、最小值(Vmin)、顶端值(Vtop)、底端值（Vbase）、幅值（Vamp）、平均值（Average）、均方

8、根值（Vrms）、过冲（Overshoot）、预冲（Preshoot）、频率、周期、上升时间（RiseTime）、下降时间（FallTime）、正占空比（+Duty）、负占空比（-Duty）、延迟、正脉宽（+Width）和负脉宽（-Width）。光标测量（Cursor） 手动模式：出现水平调整或垂直调整的光标线。追踪模式：水平与垂直光标交叉构成十字光标。自动测量模式：系统会显示对应的电压或时间光标。此方式在未选择任何自动测量参数时无效。使用执行按键（AUTO、RUN/STOP） AUTO(自动设置)：自动设定仪器各项控制值，以产生适宜观察的波形显示。RUN/STOP(运行/停止)：运行和停止波

9、形采样。（2） DG1022型函数/任意波形发生器发生器提供了3种界面显示模式：单通道常规模式、单通道图形模式及双通道常规模式。这3种显示模式可通过前面板左侧的View按键切换。用户可通过来切换活动通道，以便设定每通道的参数及观察、比较波形。操作面板左侧下方有一系列带有波形显示的按键，它们分别是：Sine(正弦波)、Squar(方波)、Ramp(锯齿波)、Pulse(脉冲波)、Noise(噪声波)、Arb(任意波)输出设置 Output调制/扫描/脉冲串设置 Mod（调制）、Sweep（扫描）、Burst(脉冲串)。在本信号发生器中，这三个功能只适用于通道1。1.使用Mod键，可输出经过调制的

10、波形。并可以通过改变类型、内调制/外调制、深度、频率、调制波等参数，来改变输出波形。DG1022可用AM、FM、FSK或PM调制波形。2.使用Sweep按键扫描，可调制或扫描正弦波、方波、锯齿波或任意波形（不能调制或扫描脉冲、噪声）在扫描模式中，可在指定的扫描时间内从开始频率到终止频率而变化输出。3.使用Burst按键，可以产生正弦波、方波、锯齿波、脉冲波或任意波的脉冲串波形输出，噪声只能用于门控脉冲串。存储和调出/辅助系统功能/帮助功能1.使用Store/Recall按键，存储或调出波形数据和配置信息。2.使用Utility按键，可以进行设置同步输出开/关、输出参数、通道耦合、通道复制、频率

11、计测量；查看接口设置、系统设置信息；执行仪器自检和校准等操作。3.使用Help按键，查看帮助信息列表。获得任意键帮助：要获得任何面板按键或菜单按键的上下文帮助信息，按下并按住该键23秒，显示相关帮助信息。用户自定义任意波形按Arb编辑创建 1.选择点数，设置任意波形的初始化点数，在默认情况下，点1设置为高电平，固定在0秒，点2设置为低电平，设置为指定循环周期的一半。2.设置插值，选择插值开，启用在波形点之间进行线性内插。选择插值关，在波形点之间维持不变的电压电平，并创建一个类似的数字波形。3.编辑波形点。4.存储波形至非易失存储器，波形创建完毕后按保存键进入Store/Recall功能界面，将

12、波形保存到非易失性存储器或外部存储器中。在非易失存储器中，每个波形存储的位置，只能存储一个波形，只能存储一个波形，如果有新波形存储进来，旧的波形将被覆盖。存储完毕后，按View键切换为图形显示模式，可查看所创建的波形。编辑已存储波形按Arb编辑已存，按读取将其读入易失存储器中进行编辑，用户可以重新编辑已存波形的频率/周期，幅值/高电平，偏移/低电平，相位参数。调制波形设置使用Mod按键，可输出经过调制的波形。DG1022可输出AM、FM、FSK或PM调制波形。调制波形由载波和调制波形组成,波Sine、Square、Ramp、Arb可进行调制。幅度调制(AM)：按Mod类型AM,可调制振幅变化深

13、度（0%-120%）频率调制(FM)：按Mod类型FM调制波形的频率（2mHz20KHz），其中设置的频偏必须小于或等于载波频率。频移键控（FSK）按Mod类型FSK，可进行跳频，内调制时设置跳跃频率范围不超过载波的频率范围。相位调制（PM）Mod类型PM ，进行相位调制（0°360°）。四种调制波形都可以按View键切换为图形显示模式，查看波形参数。设置扫频波形脉冲串按键可为用户提供多种波形函数的脉冲串输出，可持续特定数目的波形循环（N循环脉冲串），可使用任何波形函数，但是噪声只能用于门控脉冲串。按View键切换为图形显示模式，查看波形参数。（3）DS1052E型示波器使

14、用1观察信号发生器波形（1）将两探头上的衰减系数调为10X档，使探勾连接到示波器右下角的接头上，探头上的夹子接地，调节探头上的十字接口分别对CH1和CH2进行补偿，直到波形为补偿正确图示。（2）拔出探头，将信号发生器的输出端CH1或CH2接到示波器对应的CH1和CH2通道输入端上，开启信号发生器，按下发生器的Output按钮，启动AuTo键。调节示波器（注意信号发生器频率与扫描频率），观察波形，并使其稳定。2测量周期、频率、电压在示波器上调节出大小适中、稳定的波形，选择按下正弦波、方波、锯齿波、脉冲波、噪声波、任意波中其中一个，按下Measure键打开全部测量，从表中读出周期Prd、频率Fre

15、q、电压值Upp，正弦波电压峰峰值=Upp×（探头衰减率）理论上波形发生器的幅值=正弦波电压峰峰值也可以选择Cursor光标键进行手动或追踪测量。注意：每换一种波形，示波器屏幕上的波形如不自动转换，可按RUN/STOP键转换对应选择的波形。3李萨如图形合成如果，示波器的X、Y偏转板都加上随时间变化的正弦信号，电子束在荧光屏上形成的轨迹是两个互相垂直的振动的合成。当两个正弦信号或一个正弦信号与一个锯齿波信号合成，二者频率简单整数比利时，亮点轨迹为一稳定的闭合曲线李萨如图形。（1）接上示波器CH1、CH2通道探头。并按下CH1和CH2将衰减系数设定为1X（与补偿值一致）（2）打开两台函数

16、信号发生器，保持两台信号发生器的频率基本相同。（3）将CH1、CH2通道探头各自与信号发生器相连。并按下CH1和CH2的Output键。（4）若通道未被显示，则按下CH1和CH2菜单按钮。（5）按下AUTO（自动设置）按钮。如图形不稳定按下触发设置TRIGGER中的MENU键中选择触发方式自动选为单次。（6）调整垂直SCALE旋钮使两路信号显示的幅值大约相等。（7）按下水平控制区域HORIZONTAL的MENU菜单按钮以调出水平控制菜单。（8）按下水平控制区域的MENU按钮选择时基中的X-Y模式。（9）调整垂直SCALE、垂直POSITION和水平SCALE旋钮使波形达到最佳效果。（10）用发生器中的旋钮改变CH1或CH2的频率，会得到一系列的李萨如图形，CH1和CH2通道输入成倍数关系的频率信号，测试如下倍数的李萨如图形（CH1：CH2）：1：1、1：2、1：3、2：3。令fx、fy分别代表Y轴和X轴电压的频率，nx代表X方向的切切线和图形相切的切点数，ny代表Y方向的切线和图形相切的切点数。当CH1：CH2=1：2时（fy/fx=nx/ny=2/1），李萨如图形形成原理如下：fy/fx=1/1,2/1,3/1,3/2李萨如图大致形状如下：实验记录 1.观察与测量示波器电压及波形波形电压峰-峰值周期频率fy/kH