4 常用电子仪器仪表使用手册

常用电子仪器仪表的使用手册电工电子示范中心内容提要本手册是一部专门介绍我校电子实验中心常用电子仪器仪表的使用手册。全手册共分为五个章节，分别阐述了数字存储波器、DDS信号发生器、数字万用表、模拟电路实验箱、数字电路实验箱以及面包板和万用板的原理、结构及使用方法。本手册可作为高等院校电气、电子、信息、通信、自动化、测控、计算机、软件等专业的本、专科辅助教材，同时也可作为参加各类电子设计竞赛学生自学的参考书，以及相关工程技术人员的参考书目。目录目录3第一章数字存储示波器4第二章DDS信号发生器14第三章数字万用表28第四章模拟实验箱31第五章数字实验箱33第六章面包板和万用板34第一章数字存储示波器示波器是一种电子图示测量仪器，它可以把电压的变化作为一个时间函数描绘出来。可以说，示波器是电压表的一种特殊形式，而且它比一般电压表可提供更多的信息。示波器可以用来显示被观测信号电压的波形，还可对信号做时间和幅度方面的定量测试，以及波形间相位的测量，在电子电路的调试和电子设备检测中是非常重要而有效的工具。现代示波器分模拟示波器和数字示波器两类，数字存储示波器与模拟示波器不同，它用A/D变换器吧模拟波形转换为数字信号，然后存储在半导体存储器RAM中；需要时，将RAM中的存储内容调出，通过相应的D/A变换器，再恢复为模拟量显示在示波管的屏幕上。在这种示波器中，信号处理功能和信号显示功能是分开的。其性能指标包括速度和精度，完全取决于进行信号处理的A/D、D/A变换器和半岛其存储器的情况。数字存储示波器使用简单，可观测出发前的信号。用XY方式观测波形时，两通道间几乎没有相位差，观测极慢信号时无闪烁现象，准确度高；可以很方便地与数字接口相连，或与计算机组成自动测试系统。一、数字存储示波器的基本组成数字存储示波器的基本组成框图如图11所示。图11数字存储示波器基本组成Y输入信号近衰减放大后送至A/D变换器，在取样频率下进行变换，从而得到一串数据流，在逻辑控制电路的作用下写入随机存储器RAM中。数字存储示波器基本上由两大部分组成信号采集编码部分（由Y轴放大器、A/D变换器、RAM1、触发放大器以及示波器总逻辑控制器组成）和显示部分（由RAM2、D/A变换器、Z轴输出、显示逻辑控制器和X/Y轴扫描振荡器以及水平/垂直输出放大器组成。数字示波器核心电路有5个（1）总逻辑控制电路，一般采用具有数据处理功能的未处理（CPU）加上一些相应的电路组成；（2）A/D为模/数转换电路，模拟信号经过它变成数字信号（0或1）；（3）信号采集存储器RAM1，用于存储经A/D转换后的信号；（4）显示存储器RAM2，即显存；（5）显示逻辑控制电路，是为了给水平、垂直扫描提供同步脉冲，保证荧光屏显示出的波形以及其他信息的稳定。同时，读出RAM2中的数据通过Z轴输出，在荧光屏上显示出来。二、数字存储示波器的基本原理在数字存储示波器中，把输入的被测模拟信号先送至A/D变换器，进行取样、量化和编码，成为数字“1”、“0”码，存储到RAM1中，这个过程称为存储器的“写过程”。然后，总逻辑控制电路再将RAM1这些“1”、“0”码从RAM1“搬”到RAM2中，再从RAM2依次取出，顺序排列起来，经D/A变换使其重现输入模拟信号，这个过程称为“读过程”。在数字存储示波器中采用实时取样方式，可观测单次信号；采用顺序取样或随机取样方式，可观测重复信号。理论分析指出，为了正确地观测信号波形，只有恰当地选择取样频率才能用所获得的取样脉冲序列恢复出院信号波形。取样频率过低会产生频谱重叠效应，造成波形失真，使示波器的测量结果出现明显误差。取样定理表明，对于一个最高频率为F0的输入信号，当取样频率FS2F0时，其取样后所获得脉冲序列将包含原信号的全部信息。FS称为奈奎斯特频率。当取样频率FSF0时，显示波形的频率信息还能保留，但幅度信息将大量损失。通过计算可以得出，当一个周期中取样点的数目N为4时，即取样频率FS4F0时，失真波形的最大值是波形幅值的0707，股数字存储示波器的等效带宽为FS/4。若采用正弦内插显示，等效带宽可达。25SF三、数字存储示波器的主要技术指标（1）最高取样速率FS（次数/秒）取样速率也称数字化速率，是指每秒的取样次数。最高取样速率由A/D变换器的速率决定。采用不同类型的A/D变换器，其最高取样速率也不同。在任意一个扫描时间T/DIV，取样速率由式（11）给出（11）/DIVSNFT式中，N为每格取样数。（2）存储容量存储容量又称存储长度，通常定义为获取波形的取样点数目，用直接存放A/D变换后获取数据的存储单元数来表示。（3）分辨率在数字存储示波器中，屏幕上的点不是连续的，而是量化的。分辨率是指量化的最小单元，可用1/28或百分比来表示，更简单的也可用N位表示。分辨率也可定义为示波器所能分辨的最小电压分量。（4）准确度由于显示准确度以及人为观测误差的存在，数字存储示波器的垂直准确度为24，水平准确度为13。在智能化数字存储示波器中，采用游标来进行测量，可大大减小人为误差以及示波管和放大器非线性引起的误差，是测量准确度达到1。（5）扫描时间因素他T/DIV扫描时间因素取决于来自A/D变换器的数据写入获取存储器的速度及存储容量。扫描时间因素为相邻两个取样点的时间间隔（取样窗口）与每格取样点数的乘积，即（12）/DIVSNTF（6）存储宽度存储宽度分为单次信号存储带宽和重复信号存储带宽。对于单次信号和慢速变化的信号，数字存储示波器采用实时取样方式工作，其带宽取决于最大取样速率和采用的显示恢复技术。对一个满刻度的正弦波来说，单次存储宽度（13）WMHZBK最大取样速率（）式中K为一常数。用光点显示时K约为25；用矢量显示时K约为10；用正弦内插显示时K约为25。当观察双踪信号时，取样是断续方式取Y1和Y2，故取样速率降低1倍，存储带宽也降低1倍。对于重复信号，数字存储示波器采用顺序取样或随机取样技术，重复信号的存储带宽可达到示波器模拟应用时的带宽。四、数字存储示波器的功能特点和优点数字存储示波器的体积小巧、操作灵活；采用宽屏彩色TFTLCD及弹出式菜单显示，波形显示更清晰、稳定，实现了它的易用性，大大提高了用户的工作效率；有边沿、脉冲、视频、斜率、交替等丰富的触发功能；有独特的数字滤波与波形录制功能；有多种光标模式、自动测量种类、多组参考波形、多组普通波形、多组设置内部存储/调出；支持波形、设置、CSV和位图文件U盘外部存储及调出；实时采样率最高1GSA/S、存储深度最高2MPTS，完全满足捕捉速度快、复杂信号的市场需求；支持USB设备存储，用户还可通过U盘对软件进行升级，最大程度地满足了用户的需求；支持PICTBRIDGE直接打印，满足最广泛的打印需求；同时有多种语言界面显示以及嵌入式在线帮助系统，方便用户操作和使用。与通用的模拟示波器相比较，数字存储示波器有以下优点（1）具有存储触发前信息的功能。用数字存储示波器的预触发功能（负延迟功能）能观测触发前的信号，因而可捕捉和显示故障发生前的信号，便于故障检测。（2）长久保存波形，在观察缓慢信号时无闪烁现象。因为数字存储示波器采用了RAM，可以慢速写入，快速读出，所以无闪烁。有的示波器有电池备用，在切断外部电源后仍能保存有数据。（3）数据输出可加至数据采集系统，用快速傅里叶变换进行处理。（4）可将已存储的波形与实时波形同时显示，以便进行比较。（5）精确度高。数字存储示波器采用光标测量时，能减少输入放大器和示波管非线性度的影响，可以获得较高的精确度。示波器是一种综合性的信号分析和信号比较仪器。它不但能在单独工作时进行多种项目（如电压、时间、相位差、器件特性参数等）的测量，而且在配上一些部件时，其功能还能得到扩展。五、SDS1000CML系列示波器面板和用户界面简介在使用SDS1000CML系列数字存储示波器以前，首先需要了解示波器的操作面板，以下内容对SDS1000CML系列的前面板、用户界面和仪器背部的操作及功能作简单的介绍和描述，能使用户在最短的时间内熟悉和使用SDS1072CML示波器。1前面板SDS1000CML系列示波器面板上包括旋钮和功能按键。显示屏右侧的一列5个灰色按键为菜单操作键，通过这些按键用户可以设置当前菜单的不同选项。其它按键为功能键，通过这些按键用户可以进入不同的功能菜单或直接获得特定的功能应用。SDS1000CML系列数字存储示波器前面板如图12所示。图12SDS1000CML系列数字存储示波器前面板编号功能说明如下电源开关；菜单按钮；万能旋钮；常用功能按钮；默认设置按钮；帮助信息；单次触发；运行/停止控制；波形自动设置；触发控制按钮；探头元件；水平控1112制系统；外触发输入通道；垂直控制系统；模拟通道输入端；打印按钮；选择按1314151617钮；USBHOST接口。182后面板SDS1000CML系列数字存储示波器前面板如图13所示。图13SDS1000CML系列数字存储示波器后面板编号功能说明如下手柄垂直拉起该手柄，可方便提携示波器。不需要时，向下轻按即可。AC电源输入端本示波器的供电要求为100240V，45440HZ。请使用附件提供的电源线将示波器连接到AC电源中。USBDEVICE通过该接口可连接打印机打印示波器当前显示界面,或连接PC，通过上位机软件对示波器进行控制。RS232接口通过该接口可进行软件升级、程控操作以及连接PC端测试软件。PASS/FAIL输出口通过该端口输出PASS/FAIL检测脉冲。锁孔可以使用安全锁通过该锁孔将示波器锁在固定位置。3用户界面SDS1000CML系列数字存储示波器界面显示区如图14所示。图14SDS1000CML系列数字存储示波器界面显示区编号功能说明如下触发状态ARMED已配备。示波器正在采集预触发数据。在此状态下忽略所有触发；READY准备就绪。示波器已采集所有预触发数据并准备接受触发；TRIGD已触发。示波器已发现一个触发并正在采集触发后的数据；STOP停止。示波器已停止采集波形数据；STOP采集完成。示波器已完成一个“单次序列”采集；AUTO自动。示波器处于自动模式并在无触发状态下采集波形；SCAN扫描。在扫描模式下示波器连续采集并显示波形。显示当前波形窗口在内存中的位置。使用标记显示水平触发位置。显示打印设置菜单中【打印钮】的当前状态。【打印钮】选项选择【打印图像】【打印钮】选项选择【储存图像】显示【后USB口】的当前设置。【后USB口】设置为【USBTMC】【后USB口】设置为【打印机】显示当前波形触发电平的位置所在。向左或向右旋转触发电平旋钮LEVEL，此标志会相应地向下或向上移动。信号耦合标志。示波器有直流、交流、接地三种耦合方式，且分别有相应的三种显示标志。表示屏幕垂直轴上每格所代表的电压大小。使用VOLTS/DIV旋钮可修改该参数，可设置范围为2MV10V。若当前带宽为开启，则显示B标志，否则，无任何标志显示。当电压档位为2MV/DIV时，带宽限制自动开启。表示屏幕水平轴上每格所代表的时间长度。使用S/DIV旋钮可修改该参数，可设置范围为25NS50S。显示当前触发类型及触发条件设置，不同触发类型对应的标志不同。例如表示在11“边沿触发”的上升沿处触发。采用图标显示选定的触发类型。使用水平POSITION旋钮可修改该参数。向右旋转使12箭头（初始位置为屏幕正中央）右移，触发位移值（初始值为0）相应减小；向左旋转使箭头左移，触发位移值相应增大。按下该键使参数自动恢复为0，且箭头回到屏幕正中央。触发电平线位置。显示当前触发电平的位置，例如。13显示当前触发通道波形的频率值。UTILITY菜单中的“频率计”设置为“开启”才能显14示对应信号的频率值，否则不显示。六、探头SDS1000CML系列数字存储示波器的探头如图15所示。图15示波器探头进行任何测量前，将探头连接到示波器并将接地端接地。在使用探头时避免触电，应使手指保持在探头主体上防护装置的后面，在探头连接到电压电源时不可接触探头顶部的金属部分。示波器测量的信号是对“地”的参考电压，接地端请正确接地、不可造成短路。如图314所示的探头衰减开关控制探头有不同的衰减系数，它影响信号的垂直刻度。“探头检查”功能验证探头衰减选项是否与探头的衰减匹配。可按下垂直菜单按钮（例如【CH1】按钮），选择与探头衰减系数匹配的探头选项。示波器探头选项默认的设置为1X，确保探头上的“衰减”开关与示波器中的“探头”选项匹配。如当“衰减”开关设置为1X时，探头将示波器的带宽限制到10MHZ（各探头规格不一）。要使用示波器的全带宽，确保将开关设定到10X。七、探头连接器SDS1000CML系列数字存储示波器的探头连接器如图16所示。图16SDS1000CML系列数字存储示波器的探头连接器【CH1、CH2】用于显示波形的输入连接器。【EXTTRIG】外部触发源的输入连接器。使用【TRIGMENU】选择【EXT】或【EXT/5】触发源，这种触发信源可用于在两个通道上采集数据的同时在第三个通道上触发。【探头元件】电压探头补偿输出及接地，用于试使探头与示波器电路互相匹配。八、SDS1000CML系列示波器的功能检查为了验证示波器是否正常工作，执行一次快速功能检查。SDS1072CML数字存储示波器提供了频率为1KHZ，幅值约为3V峰峰值的方波信号作为自检信号，可以通过CH1或CH2通道显示该自检信号。操作步骤进行如下1打开示波器电源，示波器执行所有自检项目，并确认通过自检。按下按钮。探头选项默认的衰减设置为1X。2将示波器探头上的开关设定到1X，并将探头与示波器的通道1连接。将探头连接器上的插槽对准CH1同轴电缆插接件（BNC）上的凸键，按下去即可连接，然后向右旋转以拧紧探头。将探头端部（红夹子或钩子）和基准导线（黑夹子）连接到“探头元件”连接器上。功能检查连接图如图17所示。图17功能检查连接图3按下按钮。几秒钟内，屏幕会显示频率为1KHZ，电压约为3V峰峰值的方波，如图18所示，CH1通道的显示波形颜色为黄色。图18功能检查方波输出显示其中，自动设置功能菜单显示的各波形的含义如下（多周期）设置屏幕自动显示多个周期信号；（单周期）设置屏幕自动显示单个周期信号；（上升沿）自动设置并显示上升时间；（下降沿）自动设置并显示下降时间；（撤销）调出示波器以前的设置。4连按两次按钮删除通道1，按下按钮显示通道2，将探头连接器接入示波器的CH2通道，重复步骤2和步骤3，CH2通道的显示波形颜色为蓝色。九、探头补偿首次使用探头时，应进行探头补偿调节，使探头与示波器输入通道匹配。未经补偿或补偿偏差的探头会导致测量偏差或错误。探头补偿步骤如下1执行上述“功能检查”中的步骤1、2和3。2检查所显示的波形形状并与图19所示波形进行对比。欠补偿补偿适当过补偿图19探头补偿对比波形3用非金属质地的改锥调整探头上的低频补偿调节孔，直到显示的波形如上图“补偿适当”。十、SDS1000CML系列示波器的功能简介1菜单和控制按钮SDS1000CML系列数字存储示波器整个操作区域如图110所示。操作区分为垂直控制系统、水平控制系统、触发控制系统、运行控制、单次触发控制、波形自动设置、万能旋钮、功能菜单、默认设置、帮助信息以及打印等11个部分。菜单和控制按钮功能如表11所示。图110菜单和控制按钮图111垂直控制系统表11菜单和控制按钮功能说明名称功能INTENCITY/ADJUST调节波形亮度/调整参数值CURSORS显示【光标】菜单。当显示【光标】菜单且无光标激活时，【万能旋钮】可以调整光标的位置。离开【光标】菜单后，光标保持显示（除非【类型】选项设置为【关闭】），但不可调整MEASURE显示【自动测量】菜单ACQUIRE显示【采样】菜单DISPLAY显示【显示】菜单SAVE/RECALL显示设置和波形的【存储/调出】菜单UTILITY显示【辅助系统】功能菜单CH1、CH2显示通道1、通道2设置菜单MATH显示【数学计算】功能菜单REF显示【参考波形】菜单HORIMENU显示【水平】菜单DEFAULTSETUP调出厂家设置HELP进入在线帮助系统SINGLE采集单个波形，然后停止RUN/STOP连续采集波形或停止采集。注意在停止状态下，对于波形垂直档位和水平时基可以在一定范围内调整，即对信号进行水平或垂直方向上的扩展。AUTO自动设置示波器控制状态，以显示当前输入信号的最佳效果TRIGMENU显示【触发】控制菜单SETTO50设置触发电平为信号幅度的中点FORCE无论示波器是否检测到触发，都可以使用【FORCE】按钮完成对当前波形采集。该功能主要应用于触发方式中的【正常】和【单次】为了方便用户更加快速的熟悉和使用SDS1072CML数字存储示波器，下面将分区介绍每一按钮的功能。2默认设置按下该键进入系统默认设置界面。系统默认设置下的电压档位为1V，时基档位为500US。3波形自动设置按下该键开启波形自动显示功能。示波器将根据输入信号自动调整垂直档位、水平时基以及触发方式，使波形以最佳方式显示。4垂直控制系统垂直控制系统如图111所示，各按钮的功能介绍如下、模拟输入通道。两个通道标签用不同颜色标识，且屏幕中波形颜色和输入通道连接器的颜色相对应。按下通道按键可打开相应通道及其菜单，连续按下两次可关闭该通道。按下该键打开数学运算菜单，可进行加、减、乘、除、FFT运算。按下该键可打开参考波形功能。可将实测波形与参考波形相比较，以判断电路故障。POSITION修改对应通道波形的垂直位移。顺时针转动增大位移，逆时针转动减小位移。修改过程中波形会上下移动，同时屏幕左下角弹出的位移信息相应变化。按下该按钮可快速复位垂直位移。VOLTS/DIV修改当前通道的垂直档位。顺时针转动减小档位，逆时针转动增大档位。修改过程中波形幅度会增大或减小，同时屏幕左下角的档位信息会相应变化。按下该按钮可快速切换垂直档位调节方式为“粗调”或“细调”。5水平控制系统水平控制系统如图112所示，各按钮的功能介绍如下按下该键打开水平控制菜单。在此菜单下可开启或关闭关延迟扫描功能，切换存储深度为“长存储”或“普通存储”。POSITION修改触发位移。旋转旋钮时触发点相对于屏幕中心左右移动。修改过程中，所有通道的波形同时左右移动，屏幕左下角的触发位移信息也会相应变化。按下该按钮可快速复位波形的触发位移（或延迟扫描位移）。SEC/DIV修改水平时基档位。顺时针旋转减小时基，逆时针旋转增大时基。修改过程中，所有通道的波形被扩展或压缩，同时屏幕下方的时基信息相应变化。按下该按钮可将波形快速切换至延迟扫描状态。图112水平控制系统图113触发控制系统6触发控制系统触发控制系统如图113所示，各按钮的功能介绍如下按下该键打开触发功能菜单。本示波器提供边沿、脉冲、视频、斜率和交替五种触发类型。按下该键可快速稳定波形。可自动将触发电平的位置设置为约是对应波形最大电压值和最小电压值间距的一半。在NORMAL和SINGLE触发方式下，按该键可使通道波形强制触发。修改触发电平。顺时针转动旋钮增大触发电平，逆时针转动减小触发电平。修改过程中，触发电平线上下移动，同时屏幕左下角的触发电平值相应变化。按下该按钮可快速将触发电平恢复至对应通道波形零点。7运行控制按下该键将示波器的运行状态设置为“运行”或“停止”。“运行”状态下，该键黄灯被点亮；“停止”状态下，该键红灯被点亮。8单次触发控制按下该键将示波器的触发方式设置为“单次”。单次触发设置检测到一次触发时采集一个波形，然后停止。9万能旋钮非菜单操作时，旋转该旋钮可调节波形的显示亮度，可调范围为30100。顺时针转动增大波形亮度，逆时针转动减小波形亮度。也可按“DISPLAY”，选择“波形亮度”菜单，然后使用该旋钮调节波形亮度。菜单操作时，按下某个菜单软件后，若旋钮上方指示灯被点亮，则转动该旋钮可选择该菜单下的子菜单，按下该旋钮可选中当前选择的子菜单，且指示灯熄灭。另外，该旋钮还可用于修改参数值、输入文件名等。10功能菜单触发控制系统如图114所示，各按钮的功能如下图114功能菜单按下该键进入光标测量菜单。示波器提供手动测量、追踪测量和自动测量三种光标测量模式。按下改按键进入采样设置菜单。可设置示波器的获取方式、内插方式和采样方式。按下该键进入文件存储/调用界面。可存储/调出的文件类型包括设置存储、波形存储、图像存储和CSV存储，另外，还可调出示波器出厂设置。按下该键进入测量设置菜单。包含的测试类别有电压测量、时间测量和延迟测量，每种测量菜单下又包含多种子测试，按下相应的子测试菜单即可显示当前测量值。按下该键进入显示设置菜单。可设置波形显示类型、余辉时间、波形亮度、网格亮度、显示格式（XY/YT）、屏幕正反向、网格、菜单持续时间和界面方案。按下该键进入系统功能设置菜单。设置系统相关功能和参数，例如扬声器、语言、接口等。此外，还支持一些高级功能，例如自校正、升级固件和通过测试等。11帮助信息按下改按键开启帮助信息功能。在此基础上依次按下各功能菜单键即可显示相应菜单的帮助信息。若要显示各功能菜单下子菜单的帮助信息，则需先打开当前菜单界面，然后按下HELP键，选中相应的子菜单键。再次按下该按键可关闭帮助信息功能。12打印按下该键将执行打印功能。若当前已连接打印机，并且打印机处于闲置状态，按下该键将执行打印功能。十一、信号的测量示波器将显示电压相对于时间的图形，并帮助用户测量显示波形。测量方法有刻度测量、光标测量和自动测量三种。1刻度测量使用刻度测量方法能快速、直观地做出估计。可以观察被测波形的幅度和周期，通过计算相关的横、纵刻度分度并乘以垂直档位或水平时基档位来进行简单的测量。例如，如果计算出波形的峰峰之间有五个纵垂直刻度分度，并且已知垂直档位为100MV/分度，则可按照下列方法来计算峰峰值电压5分度100MV/分度500MV如果计算出波形两个前沿或两个后沿之间有四个横水平刻度分度，并且水平时基档位为250US/分度，则可按照下列方法来计算信号周期4分度250US/分度1000US1MS2光标测量如图115所示，【CURSORS】为光标测量的功能按键。光标设置按钮图115光标测量光标测量有三种模式手动方式、追踪方式、自动方式。（1）手动光标测量方式水平或垂直光标成对出现用来测量电压或时间，可手动调整光标的间距。在使用光标前，需先将信号源设定为所要测量的波形。手动光标测量功能菜单如表12所示。手动光标测量方式是测量一对水平或垂直的坐标值及两光标间的增量。使用光标时要确保将信源设置为显示屏上想要测量的波形。电压光标电压光标在显示屏上以水平线出现，可测量垂直参数。时间光标时间光标在显示屏上以垂直线出现，可测量水平参数。光标移动使用“万能”旋钮来移动光标A和光标B。只有选中光标对应的选项才能移动光标，且移动时光标值会出现在屏幕的左上角和左下角。表12手动光标测量功能菜单选项设置说明光标模式手动在此菜单下对手动光标测量进行设置类型电压时间手动用光标测量电压参数手动用光标测量时间参数信源CH1CH2MATHREFAREFB选择被测信号的输入通道CURA选择此项，旋转万能旋钮可调节光标A的位置CURB选择此项，旋转万能旋钮可调节光标B的位置操作步骤如下按CURSOR按钮进入光标功能菜单。按【光标模式】选项按钮选择“手动”。按【类型】选项按钮选择“电压”或“时间”。根据信号输入通道，按【信源】选项按钮选择相应的CH1/CH2，MATH，REFA/REFB。选择【CURA】,旋转万能旋钮调节光标A的位置。选择【CURB】,旋转万能旋钮调节光标B的位置。其测量值显示在屏幕的左上角，如图116所示。若测量类型为【电压】，其测量值为光标A的值CURA；光标B的值CURB；光标A和光标B间的电压增量V。若测量类型为【时间】，其测量值为光标A的值CURA；光标B的值CURB；光标A和光标B间的时间增量T。光标A和光标B间的时间增量的倒数1/T。图116手动光标测量的显示结果（2）光标追踪测量方式水平与垂直光标交叉构成十字光标。十字光标自动定位在波形上，通过旋转万能旋钮来调节十字光标在波形上的水平位置。光标点的坐标会显示在示波器的屏幕上。光标追踪测量功能菜单如表13所示。光标追踪测量方式是在被测波形上显示十字光标，通过移动光标间的水平位置，光标自动在波形上定位，并显示当前定位点的水平、垂直坐标和两光标间水平、垂直的增量。水平坐标以时间值显示，垂直坐标以电压值显示。表13光标追踪测量功能菜单选项设置说明光标模式追踪在此菜单下对追踪光标测量进行设置光标ACH1、CH2、无光标设定光标A追踪测量信号的输入通道光标BCH1、CH2、无光标设定光标B追踪测量信号的输入通道CURA选择此项，旋转万能旋钮调节光标A的水平坐标CURB选择此项，旋转万能旋钮调节光标B的水平坐标操作步骤如下按【CURSOR】按钮进入光标测量功能菜单。按【光标模式】选项按钮选择“追踪”。按【光标A】选项按钮，选择追踪信号的输入通道CH1/CH2任意通道。按【光标B】选项按钮，选择追踪信号的输入通道CH1/CH2任意通道。选择【CURA】,旋转万能旋钮水平移动光标A。选择【CURB】,旋转万能旋钮水平移动光标B。其测量值显示在屏幕的左上角，如图117所示。AT光标A在水平方向上的位置（即时间，以水平中心位置为基准）。AV光标A在垂直方向上的位置（即电压，以通道接地点为基准）。BT光标B在水平方向上的位置（即时间，以水平中心位置为基准）。BV光标B在垂直方向上的位置（即电压，以通道接地点为基准）。T光标A和光标B的水平间距（即两光标间的时间值）。1/T光标A和光标B的水平间距的倒数。V光标A和光标B的垂直间距（即两光标间的电压值）。图117光标追踪测量（3）光标自动测量方式在此方式下，系统会显示对应的光标以揭示测量的物理意义。系统会根据信号的变化，自动调整光标位置，并计算相应的参数值。光标自动测量功能菜单如表14所示。表14光标自动测量功能菜单选项设置说明光标模式自动测量设定自动光标测量模式光标自动测量模式显示当前自动测量参数所应用的光标。若在自动测量菜单下未选择任何的自动测量参数，将没有光标显示。操作步骤如下按【CURSOR】按钮进入光标测量菜单。按【光标模式】选项按钮选择“自动测量”。按【MEASURE】按钮进入自动测量菜单，选择要测量的参数。如图118所示。图118光标自动测量3自动测量如图119所示，【MEASURE】为自动测量的功能按键。测量按钮图119自动测量如果采用自动测量，示波器会为用户进行所有的计算。因为这种测量使用波形的记录点，所以比刻度或光标测量更精确。自动测量有三种测量类型电压测量、时间测量、延迟测量，自动测量功能菜单1如表15所示，菜单显示如图120所示。自动测量的电压测试菜单、时间测试菜单、延迟测试菜单和全部测量功能菜单分别如表16、表17、表18和表19所示。共有三十二种测量类型，如表110所示。一次最多可以显示五种。表15自动测量功能菜单1选项说明电压测试按此按钮进入电压测试菜单时间测试按此按钮进入时间测试菜单延迟测试按此按钮进入延迟测试菜单全部测量按此按钮进入全部测量菜单返回按此按钮进入自动测量的第一页菜单图120自动测量功能菜单显示表16自动测量之电压测试菜单选项设置说明信源CH1、CH2选择电压测试的信源类型最大值、最小值、峰峰值、幅值、顶端值、底端值、周期平均值、平均值、周期均方根、均方根、上升过激、下降过激、上升前激、下降前激按【类型】选项按钮或旋转万能旋钮，选择电压测试参数种类。、显示所选择的电压测试参数对应的图标及测量值返回返回自动测量菜单第一页表17自动测量之时间测试菜单选项设置说明信源CH1、CH2选择时间测试信源类型上升时间、下降时间、频率、周期、脉宽、正脉宽、负脉宽、正占空比、负占空比按【类型】选项按钮或旋转万能旋钮选择时间测试参数种类。、显示所选择的时间测试参数对应的图标及测量值返回返回自动测量第一页菜单表18自动测量之延迟测试菜单选项设置说明信源CH1、CH2选择任意信源作为延迟测试信源类型相位、FRR、FRF、FFR、FFF、LRR、LRF、LFR、LFF按【类型】选项按钮或旋转万能旋钮，选择延迟测试参数种类。显示所选择的延迟测试参数对应的图标及测量值返回返回自动测量第一页菜单表19全部测量功能菜单选项设置说明信源CH1、CH2选择输入信号通道电压测试开启/关闭打开/关闭对电压类型参数进行全部测量功能时间测试开启/关闭打开/关闭对时间类型参数进行全部测量功能延迟测试开启/关闭打开/关闭对延迟类型参数进行全部测量功能返回返回到全部测量主菜单表110测量类型的说明测量类型说明最大值正向峰值电压最小值负向峰值电压峰峰值计算整个波形最大和最小峰值间的绝对差值顶端值整个波形的最高电压幅值波形顶端值与底端值之间的电压周期平均值波形第一个周期的算术平均值平均值计算整个记录内的算术平均电压周期均方根即有效值,计算波形第一个完整周期的实际均方根值测定均方根整个波形的实际均方根电压上升过激上升后波形的最大值与顶端值之差与幅值的比值下降过激下降后波形的最小值与底端值之差与幅值的比值上升前激上升前波形的最小值与底端值之差与幅值的比值下降前激下降前波形的最大值与顶端值之差与幅值的比值上升时间测定波形第一个上升边沿的10和90间的时间下降时间测定波形第一个下降边沿的90和10电平之间的时间脉宽突发脉冲的持续时间，测量整个波形正脉宽测定脉冲第一个上升边沿和邻近的下降边沿50电平间的时间负脉宽测定脉冲第一个下降边沿和邻近的上升边沿50电平间的时间正占空比对第一个周期测量正占空比为正脉宽与周期的比值负占空比对第一个周期测量负占空比为负脉宽与周期的比值相位定时测量，一个波形超前或滞后于另一个波形的时间量，以度表示，360度为一周期FRR信号源X和信号源Y的第一个上升沿之间的时间FRF信号源X的第一个上升沿和信号源Y的第一个下降沿间的时间FFR信号源X的第一个下降沿和信号源Y的第一个上升沿间的时间FFF信号源X和信号源Y的第一个下降沿之间的时间LRR信号源X的第一个上升沿和信号源Y最后一个上升沿间的时间LRF信号源X的第一个上升沿和信号源Y最后一个下降沿间的时间LFR信号源X的第一个下降沿和信号源Y最后一个上升沿间的时间LFF信号源X的第一个下降沿和信号源Y最后一个下降沿间的时间注意X、Y分别表示任意信源CH1、CH2，但X、Y不能为同一信源。（1）自动测量电压参数的操作步骤按【MEASURE】按钮进入自动测量菜单。按顶端第一个软键按钮,进入自动测量第二页菜单。选择测量分类类型，按下【电压】对应的选项按钮进入电压测量菜单。按【信源】选项按钮，根据信号输入通道选择对应的CH1/CH2通道。按【类型】选项按钮或旋转万能旋钮选择您要测量的电压参数类型。相应的图标和参数值会显示在第三个选项按钮对应的菜单处。如图121所示。按【返回】选项按钮会返回到自动测量的首页，所选的参数和相应的值会显示在首页的第一个选项位置。图121自动测量同样方法可使所选参数和值显示在相应的位置，一次可显示五种参数。（2）全部测量功能测量时间参数的操作步骤按【MEASURE】按钮进入自动测量菜单。按顶端第二个软键按钮，进入自动测量第二页菜单。按【全部测量】选项按钮进入全部测量菜单。按【信源】选项按钮选择信号输入通道。按【时间测试】选项按钮选择【开启】。此时所有的时间参数值会同时显示在屏幕上。如图122所示。图122全部测量九、测量应用实例1简单测量假设要观测电路中某一未知信号，使用自动设置可以迅速显示和测量信号的频率和峰峰值。可按如下步骤进行按下【CH1】按钮，将探头选项衰减系数设定为10X，并将探头上的开关设定为10X。将CH1通道的探头连接到电路被测点。按下【AUTO】按钮。示波器将自动设置垂直、水平、触发控制。若要优化波形的显示，您可在此基础上手动调整上述控制，直至波形的显示符合要求。注意示波器根据检测到的信号类型在显示屏的波形区域中显示相应的自动测量结果。2进行自动测量示波器可自动测量大多数显示信号。要测量信号的频率、峰峰值按如下步骤进行（1）测量信号的频率按【MEASURE】按钮，显示自动测量菜单。按下顶部的软键按钮。按下【时间测试】选项按钮，进入时间测量菜单。按下【信源】选项按钮选择信号输入通道。按下【类型】选项按钮选择“频率”。相应的图标和测量值会显示在第三个选项处。（2）测量信号的峰峰值按【MEASURE】按钮，显示自动测量菜单。按下顶部的软键按钮。按下【电压测试】选项按钮，进入电压测量菜单。按下【信源】选项按钮选择信号输入通道。按下【类型】选项按钮选择“峰峰值”。相应的图标和测量值会显示在第三个选项处。注意测量结果在屏幕上的显示会因为被测量信号的变化而改变。如果“值”读数中显示为【】，请尝试【VOLT/DIV】旋钮旋转到适当的通道以增加灵敏度或改变【S/DIV】设定。3光标测量使用光标可快速对波形进行时间和电压测量。（1）测量振荡频率要测量某个信号上升沿的振荡频率，操作步骤为按下【CURSORS】按钮，显示光标菜单。按下【光标模式】按钮选择“手动”。按下【类型】选项按钮，选择“时间”。按下【信源】选项按钮，选择“CH1”。按下【CURA】选项按钮，旋转万能旋钮将光标A置于振荡的一个波峰处。按下【CURB】选项按钮，旋转万能旋钮将光标B置于振荡的相邻最近的波峰处。在显示屏的左上角将显示时间增量和频率增量（测量所得的振荡频率），如图123所示。图123测量信号振荡频率（2）测量振荡幅值要测量振荡的幅值，操作步骤为按下【CURSORS】按钮，显示光标菜单。按【光标模式】选项按钮选择“手动”。按下【类型】选项按钮，选择“电压”。按下【信源】选项按钮，选择“CH1”。按下【CURA】选项按钮，旋转万能旋钮将光标A置于振荡的最高波峰处。按下【CURB】选项按钮，旋转万能旋钮将光标B置于振荡的最低点处。此时显示屏的左上角将显示下列测量结果，如图124所示，从上到下依次为电压增量V（振荡的峰峰值），光标B处的电压CURB，光标A处的电压CURA。图124测量信号振荡幅值十二、异常排除1如果按下电源开关示波器仍然黑屏，没有任何显示，请按下列步骤处理（1）检查电源接头是否接好。（2）检查电源开关是否按实。（3）做完上述检查后，重新启动仪器。2采集信号后，画面中并未出现信号的波形，请按下列步骤处理（1）检查探头是否正常接在信号连接线上。（2）检查信号连接线是否正常接在同轴电缆插接件上。（3）检查探头是否与待测物正常连接。（4）检查待测物是否有信号产生。（5）再重新采集信号一次。3测量的电压幅度值比实际值大10倍或小10倍检查通道衰减系数是否与实际使用的探头衰减比例相符。4有波形显示，但不能稳定下来（1）检查触发面板的信源选择项是否与实际使用的信号通道相符。（2）检查触发类型一般的信号应使用【边沿触发】方式，视频信号应使用【视频触发】方式。只有应用适合的触发方式，波形才能稳定显示。（3）尝试改变【耦合】为【高频抑制】和【低频抑制】显示，以滤除干扰触发的高频或低频噪声。5按下“RUN/STOP”钮无任何显示检查触发面板的触发方式是否在“正常”或“单次”档，且触发电平超出波形范围。如果是，将触发电平居中，或者设置触发方式为“自动”档。另外，按“AUTO”按钮可自动完成以上设置。6选择打开平均采样方式或设置较长余辉时间后，显示速度变慢正常。7波形显示呈阶梯状（1）此现象正常。可能水平时基档位过低，增大水平时基以提高水平分辨率，可以改善显示。（2）可能显示类型为【矢量】，采样点之间的连线可能造成波形阶梯状显示。将显示类型设置为【点】显示方式，即可解决。8U盘设备不能被识别（1）检查U盘设备是否可以正常工作。（2）确认使用的是FLASH型U盘设备，本仪器不支持硬盘型U盘设备。（3）确认使用的U盘设备容量是否过大，本仪器推荐使用不超过4GB的U盘设备。（4）重新启动仪器后，再插入U盘进行检查。第二章DDS信号发生器信号发生器是为了模拟实际情况而设计的一种仪器，它可以产生各种形状信号，如正弦信号、三角波信号、方波信号、TTL和CMOS电平逻辑信号等。一、信号发生器的原理信号发生器的基本结构如图21所示。图21信号发生器基本结构由图221可知，信号发生器由信号产生电路、整形放大电路、输出衰减电路、驱动保护电路以及电源电路等五个部分组成。1信号产生电路信号产生电路是信号发生器的核心部分。对于不同的信号发生器，它的工作原理不尽相同。一般来讲，通用的信号发生器的信号产生电路的工作原理主要三种（1）直接应用RC（或LC）形成。如XD2系列信号发生器采用由RC组成的文氏电桥振荡器。（2）采用频率合成法实现，包括直接合成法和间接合成法。直接合成法是利用一个（或几个）基准频率，通过一系列倍频器、分频器、以及混频器来完成基本代数运算，以合成所需频率。间接合成法是利用锁相技术把振荡器的输出频率与基准频率保持严格的有理数关系，被合成的输出频率最后取自受控的振荡器，而不是把基准频率进行直接代数运算。间接合成法又称“锁相合成法”，锁相环电路是实现间接合成法的基本电路。（3）DDS数字合成方式。此种方式没有用振荡元件，是用数字合成方法产生一连串数据流，再经过数模转换产生预先设定的模拟信号，即利用程序软件产生所需信号。例如要产生一个正弦波，首先将函数YSINX进行数字量化，再以X为地址，Y为量化数据，依次存入波形存储器。这种方式可以产生连续或不连续、周期或非周期的任意信号，具有很高的应用价值，已广泛应用于通用信号发生器。2整形放大电路任何一个信号产生电路产生的波形，都存在着信号幅度小，波形有失真等缺点，需要进行再处理才能满足用户的要求。因此，根据不同信号产生电路的要求，有不同的整形放大电路。对于直接应用用RC（或LC）形成的振荡电路而言，由于振荡器输出信号幅度小，波形失真小，因此它的整形放大电路主要的工作是放大信号。频率合成法以及DDS数字合成法实现的振荡器，其输出信号谐波分量较多，所以它的整形放大电路的工作除了放大信号外，还必须对信号进行滤波处理。3输出衰减、驱动保护及电源电路输出衰减电路是由一系列电阻阻值按比例串联分压产生的。为了提高信号发生器的带载能力，减小输出阻抗，降低负载对信号发生器的影响，部分信号发生器增加了电流放大驱动电路。电源电路是给整个信号发生器电路提供工作电源。二、DG1000Z系列任意波信号发生器面板功能简介DG1000Z系列任意波信号发生器是一种多功能、宽频带、采用DDS数字合成方式产生相应信号的信号发生器，它可以产生最大频率可达30MHZ的正弦信号、1HZ25MHZ的方波信号、1HZ1MHZ的锯齿波信号、1HZ25MHZ的脉冲波信号、30MHZ的高斯噪声信号以及1HZ10MHZ的任意波信号；可输出多种调制方式的波形；可用于设置辅助功能参数和系统参数；可存储或调用仪器状态或者用户编辑的任意波数据；设有帮助同时有2种语言界面显示以及嵌入式在线帮助系统，方便用户操作和使用；设有35英寸彩色液晶显示屏，可以显示当前功能的菜单和参数设置、系统状态以及提示消息等内容。1前面板介绍DG1000Z系列任意波信号发生器的前面板如图22所示。图22DG1000Z系列任意波信号发生器的前面板图各功能按钮的介绍如下电源键用于开启或关闭信号发生器。USBHOST可插入U盘，读取U盘中的波形文件或状态文件，或将当前的仪器状态或编辑的波形数据存储到U盘中，也可以将当前屏幕显示的内容以图片格式（BMP）保存到U盘。菜单翻页键打开当前菜单的下一页。返回上一级菜单退出当前菜单，并返回上一级菜单。CH1输出连接器BNC连接器，标称输出阻抗为50。当打开时（背灯变亮），该连接器以CH1当前配置输出波形。CH2输出连接器BNC连接器，标称输出阻抗为50。当打开时（背灯变亮），该连接器以CH2当前配置输出波形。通道控制区用于控制CH1的输出。按下该按键，背灯变亮，打开CH1输出。此时，CH1连接器以当前配置输出信号。再次按下该键，背灯熄灭，此时，关闭CH1输出。用于控制CH2的输出。按下该按键，背灯变亮，打开CH2输出。此时，CH2连接器以当前配置输出信号。再次按下该键，背灯熄灭，此时，关闭CH2输出。用于切换CH1或CH2为当前选中通道。注意CH1和CH2通道输出端设有过压保护功能，满足下列条件之一则产生过压保护。产生过压保护时，屏幕弹出提示消息，输出关闭。仪器幅值设置大于2VPP或输出偏移大于|2VDC|，输入电压大于115V01V。仪器幅值设置小于等于2VPP或输出偏移小于等于|2VDC|，输入电压大于35V01V。COUNTER测量信号输入连接器，输入阻抗为1M。用于接收频率计测量的被测信号。注意为了避免损坏仪器，输入信号的电压范围不得超过7VACDC。用于开启或关闭频率计功能。按下该按键，背灯变亮，左侧指示灯闪烁，频率计功能开启。再次按下该键，背灯熄灭，此时，关闭频率计功能。方向键使用旋钮设置参数时，用于移动光标以选择需要编辑的位。使用键盘输入参数时，用于删除光标左边的数字。存储或读取文件时，用于展开或收起当前选中目录。文件名编辑时，用于移动光标选择文件名输入区中指定的字符。旋钮11使用旋钮设置参数时，用于增大（顺时针）或减小（逆时针）当前光标处的数值。存储或读取文件时，用于选择文件保存的位置或用于选择需要读取的文件。文件名编辑时，用于选择虚拟键盘中的字符。在选择波形内建波形中，用于选择所需的内建任意波。数字键盘包括数字键（0至9）、小数点（）和符号键（/），用于设置参数。12注意编辑文件名时，符号键用于切换大小写。连续按两次小数点可将用户界面以BMP格式快速保存至U盘。波形键13提供频率从1HZ至60MHZ的正弦波输出。选中该功能时，按键背灯变亮。可以设置正弦波的频率/周期、幅值/高电平、偏移/低电平和起始相位。提供频率从1HZ至25MHZ并具有可变占空比的方波输出。选中该功能时，按键背灯变亮。可以设置方波的频率/周期、幅值/高电平、偏移/低电平、占空比和起始相位。提供频率从1HZ至1MHZ并具有可变对称性的锯齿波输出。选中该功能时，按键背灯变亮。可以设置锯齿波的频率/周期、幅值/高电平、偏移/低电平、对称性和起始相位。提供频率从1HZ至25MHZ并具有可变脉冲宽度和边沿时间的脉冲波输出。选中该功能时，按键背灯变亮。可以设置脉冲波的频率/周期、幅值/高电平、偏移/低电平、脉宽/占空比、上升沿、下降沿和起始相位。提供带宽为60MHZ的高斯噪声输出。选中该功能时，按键背灯变亮。可以设置噪声的幅值/高电平和偏移/低电平。提供频率从1HZ至10MHZ的任意波输出。支持采样率和频率两种输出模式。多达160种内建波形。选中该功能时，按键背灯变亮。可设置任意波的频率/周期、幅值/高电平、偏移/低电平和起始相位。功能键14可输出多种已调制的波形。提供多种调制方式AM（幅度调制）、FM（频率调制）、PM（相位调制）、ASK（幅移键控）、FSK（频移键控）、PSK（相移键控）和PWM（脉宽调制）。支持内部和外部调制源。选