示波器的调节与使用

数字示波器的调节与使用一、实验目的了解示波器的结构与示波原理掌握示波器的使用方法，学会用示波器观测各种电信号的波形学会用示波器测正弦交流信号的电压幅值及频率学会用李萨如图法，测量正弦信号频率二、实验仪器RIGOLDS1000E型数字存储示波器，ＤＧ１０２２函数波形发生器三、实验原理1、双踪示波器的原理：双踪示波器控制电路主要包括：电子开关、垂直放大电路、水平放大电路、扫描发生器、同步电路、电源等。YYCH1YCH2图1.双踪示波器原理方框图其中，电子开关使两个待测电压信号YCH1和YCH2周期性地轮流作用在Y偏转板，这样在荧光屏上忽而显示YCH1信号波形，忽而显示YCH2信号波形。由于荧光屏荧光物质的余辉及人眼视觉滞留效应，荧光屏上看到的是两个波形。如果正弦波与锯齿波电压的周期稍不同，屏上出现的是一移动的不稳定图形，这是因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的起点均不一样所造成的。为了获得一定数量的完整周期波形，示波器上设有“time/div”调节旋钮，用来调节锯齿波电压的周期，使之与被测信号的周期呈合适的关系，从而显示出完整周期的正弦波形。当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍，屏上一般会显示出完整周期的正弦波形，但由于环境或其他因素的影响，波形会移动，为此示波器内装有扫描同步电路，同步电路从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”。如果同步电路信号从仪器外部输入，则称为“外同步”。2．示波器显示波形原理：如果在示波器的YCH1或YCH2端口加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期与正弦电压的变化周期相等时，则在荧光屏上将显示出完整周期的正弦波形，如图2所示。如果在示波器的YCH1、YCH2端口同时加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，则在荧光屏上将得到两个正弦波。图2.示波器显示正弦波形的原理3、数字存储示波器的基本原理数字存储示波器的基本原理框图如图3所示：图3.数字存储示波器的基本原理框图1、观察各种波形正弦波、锯齿波和三角波，测量3种正弦波形的电压、频率和周期，计算相对误差。（注：标准值即信号发生器显示的值）测量值标准值测量值标准值测量值标准值信号1相对误差信号2相对误差信号3相对误差2、利用李萨如图形测频率（拍照片）1：12：13：1fx（CH1）(Hz)100100100李萨如图形fy(Hz)（计算值）fy(Hz)（测量值）五、思考题1.若在示波器上看到的波形幅度太小，应调节哪个旋钮，使波形的大小适中？2.怎样用示波器定量地测量交流信号的电压有效值和频率？3.观察两个信号的合成李萨如图形时，应如何操作示波器？实验仪器RIGOLDS1000E型数字存储示波器探头补偿信号输出触发控制模拟信号输入菜单操作键液晶显示屏USB探头补偿信号输出触发控制模拟信号输入菜单操作键液晶显示屏USB接口外触发输入常用菜单运行控制水平控制垂直控制多功能旋钮当前窗口位置内存中触发位置触发位置垂直档位状态当前窗口位置内存中触发位置触发位置垂直档位状态通道标志操作菜单水平时基档位状态触发位移显示波形显示窗口耦合方式运行状态边沿触发脉宽触发斜率触发视频触发码型触发持续时间触发触发模式触发中状态触发状态待触发状态波形停止状态相关知识储示波器的主要技术指标：1．最大取样速率定义：单位时间内完成的完整A／D转换的最高次数。最大取样速率主要由A／D转换器的最高转换速率来决定。最大取样速率愈高，仪器捕捉信号的能力愈强。数字存储示波器在某个测量时刻的实际取样速率可根据示波器当时设定的扫描时间因数（t/div）推算。其推算公式为式中，N——每格的取样数，t/div——扫描时间因数，扫描一格所占用的时间，亦称扫描速度。2．存储带宽：存储带宽与取样速率密切相关。根据奈奎斯特取样定理，如果取样速率大于或等于信号最高频率分量的2倍，便可重现原信号波形。实际上，在数字存储示波器的设计中，为保证显示波形的分辨率，往往要求增加更多的取样点，一般一个周期取4～10点。带宽是决定示波器准确测量信号的能力的基本参数之一。带宽是表征示波器能准确测量的频率范围。带宽的定义是指正弦输入信号衰减至真实幅值的70.7%(-3dB)的频率点。没有足够的带宽，示波器就不能观测到高频的变化。幅值将会失真，信号沿将会变得平缓，细节将会丢失。5倍原则：示波器需要的带宽=测量信号的最高频率分量的频率X55倍原则可以提供+/-2%的测量误差，对于通常的应用已足够。3．分辨率：分辨率用于反映存储信号波形细节的综合特性。分辨率包括垂直分辨率和水平分辨率。垂直分辨率与A/D转换器的分辨率相对应，常以屏幕每格的分级数(级/div)表示。水平分辨率由存储器的容量来决定，常以屏幕每格含多少个取样点（点/div）表示。4．储容量：存储容量又称记录长度，用记录一帧波形数据占有的存储容量来表示，常以字（word）为单位。存储容量与水平分辨率在数值上互为倒数关系。数字存储器的存储容量通常采用256B，512B，1KB，4KB等。存储容量愈大，水平分辨率就愈高。但存储容量并非越大越好，由于仪器最高取样速率的限制，若存储容量选取不恰当，往往会因时间窗口缩短而失去信号的重要成分，或者因时间窗口增大而使水平分辨率降低。5．读出速度：读出速度是指将存储的数据从存储器中读出的速度，常用(时间)/div表示。其中，时间等于屏幕中每格内对应的存储容量×读脉冲周期。使用时，示波器应根据显示器、记录装置或打印机等对速度的不同要求，选择不同的读出速度。注意事项1、AC电源输入应该在100V-240V，47-63Hz±10%的选择电压范围以内。2、第一次使用前先确认安装正确的保险丝值:100V-240VAC输入电压:T2A/250V。3、接地警告:为避免电击，电源线的地线必须接地。使用本机时，为确保使用者的安全及周边仪器安全，在与产品的输入与输出端子连接之前，确认产品已正确接地。4、保险丝的更换、保险丝规格及更换方式：请依后面