现代时域测试最后

1、现代时域测试实验报告书实验名称 数字存储示波器的使用和关键指标测试 班级 2 学号 姓名 实验时间：2014年 10 月 27日、2014年 11 月 3日 得分： 一 实验目的1.熟悉数字示波器基本工作原理2.了解数字示波器的主要技术指标3.掌握数字示波器、信号源、射频源的使用方法4.掌握数字示波器关键指标的测试方法二 实验内容1.相关测试仪器的熟练使用2.边沿、脉宽等触发类型的使用3.触发释抑功能的使用4.预触发与延迟触发功能的使用5.脉冲参数的测量6.获取模式（标准、峰值、平均、高分辨率）的使用7.通道耦合的使用8.触发方式（自动、正常、单次）的使用9.触发耦合的使用10.带宽的测量11

2、.采样率的测量12.存储深度的测试三 实验步骤1. 熟悉相关测试仪器的使用数字存储示波器：Agilent DSO5012A任意波形发生器：Agilent 33220A射频信号源：Agilent N5181A2. 边沿、脉宽等触发类型的使用ü 边沿触发：（Agilent DSO5012A）连接Agilent 33220A任意波形发生器的输出到示波器的输入通道。设置示波器垂直灵敏度和时基于合适档级，按下Edge菜单设置边沿触发，Mode_Coupling按键下设置触发耦合置于交流耦合，旋纽Level旋纽调整触发电平置于零电平；设置任意波形发生器输出频率为1kHz正弦波，输出电压占示波器波

3、形显示区46div。在Edge菜单设置上升沿或下降沿，被测波形应随极性变化而相应变化。ü 脉宽触发：（Agilent DSO5012A）连接Agilent 33220A任意波形发生器的输出到示波器的输入通道。设置示波器垂直灵敏度和时基于合适档级，在PulseWidth菜单下设置触发类型为正脉宽触发，Mode_Coupling按键下设置触发耦合置于交流耦合，旋纽Level旋纽触发电平置于零电平。设置Agilent 33220A任意波形发生器输出周期为T，占空比为60%的方波信号，输出电压占示波器波形显示区6div。输入200s，占空比为60%的方波信号。设定示波器的触发条件为大于，调节

4、脉宽比较值Tp为多少时，被测波形能稳定触发？先后改变触发条件为小于、不等于，分别观察波形触发的状态。设置触发类型为负脉宽触发，重复上述测试步骤。3. 触发释抑功能的使用（Agilent 33220A）连接Agilent 33220A任意波形发生器的输出到示波器的输入通道。设置Agilent 33220A任意波形发生器输出为如图所示的调幅信号，载波信号为10kHz，1.5Vpp，调制信号为正弦，频率400Hz，调制深度60%。图9 调幅波形的设置设置示波器垂直灵敏度置500mV档级，时基置于500s档级，通道1按键下设置输入耦合方式为“AC”，Edge菜单设置触发方式为“上升沿触发”，调节触发电

5、平并置于合适位置。在Mode_Coupling菜单下调节示波器触发释抑时间t变化，使波形能够稳定显示，并记录满足条件的释抑时间。4. 预触发与延迟触发功能的使用（Agilent DSO5012A）连接Agilent 33220A任意波形发生器的输出到示波器的输入通道。设置Agilent 33220A任意波形发生器输出频率为1kHz方波，输出电压占示波器波形显示区6div。调节触发电平，使波形稳定显示。调节水平移位旋钮，使波形在屏幕中左右移动。5. 脉冲参数的测量（Agilent DSO5012A）使用示波器的Quick_Meas菜单下参数测量功能，记录下输入信号的时间和电压参数值，注意：信号源

6、的输出阻抗要和示波器的输入阻抗匹配！6. 获取模式（标准、峰值、平均、高分辨率）的使用（Agilent DSO5012A）连接Agilent 33220A任意波形发生器的输出到示波器的输入通道。设置任意波形发生器输出脉冲波形，脉冲波形的频率100Hz，占空比0.0005%，3Vpp，设置示波器时基50ms/div，在Acquire菜单下分别设置标准、峰值、平均和高分辨率获取模式观察该波形，记录下观察到的结果，并分析哪种获取模式适合该类波形的捕获。设置任意波形发生器输出频率为100Hz正弦波，幅度不限，并在此基础上调制一个噪声信号，设置示波器的时基和垂直灵敏度到合适档位，分别用平均和高分辨率模式

7、观察该信号，观察到的现象分别是：7. 通道耦合方式的测试（Agilent DSO5012A）连接Agilent 33220A任意波形发生器的输出到示波器的输入通道。设置任意波形发生器输出频率为1kHz正弦波，输出电压峰峰值为3V，偏置电压为1.5V。设置示波器垂直灵敏度和时基于合适档级，调节触发电平使波形稳定显示。设置示波器的通道耦合方式为“交流”，观察波形显示的情况；设置示波器的通道耦合方式为“直流”，观察波形显示的情况；设置任意波形发生器输出频率为2Hz正弦波，其它条件不变，调节示波器的时基到合50ms适档位；设置示波器触发方式为“自动”，观察示波器波形显示的情况，设置示波器触发方式为“标

8、准（即正常触发方式）”，观察示波器波形显示的情况，分析产生这两种现象的原因（提示：为什么自动模式波形不能稳定）8. 触发方式（自动、标准、单次）的使用（Agilent DSO5012A）连接Agilent 33220A任意波形发生器的输出到示波器的输入通道。设置示波器垂直灵敏度和时基于合适档级，在Mode_Coupling菜单设置触发耦合为交流耦合，旋纽Level触发电平置于零电平。设置任意波形发生器输出频率为1kHz正弦波，输出电压占示波器波形显示区6div。关闭任意波形发生器输出开关，在Mode_Coupling菜单下设置示波器触发方式为“自动”， 观察屏幕中波形显示情况；打开任意波形发生

9、器输出开关，观察屏幕中显示情况。关闭任意波形发生器输出开关，在Mode_Coupling菜单下设置示波器触发方式为“标准”，观察屏幕中显示情况；打开任意波形发生器输出开关，观察屏幕中显示情况。关闭任意波形发生器输出开关，按Single键设置示波器触发方式为“单次”，观察屏幕中显示情况，打开任意波形发生器输出开关，观察屏幕中显示情况。9. 带宽的测量（Agilent DSO5012A）连接Agilent N5181A射频信号发生器输出到被测的示波器输入通道。设置被测示波器输入阻抗为50；在Acquire菜单设置示波器工作于“实时”采样模式（平均模式时示波器无此项操作），在Mode_Couplin

10、g菜单设置触发方式工作于“自动”，垂直灵敏度置于100mV/div档位，然后调节信号源的输出频率为500kHz，再调节信号源的输出幅度为显示有效区域的6div，并保持信号源输出电压值不变，逐渐增大输出信号的频率，直到波形显示幅度等于输出信号幅度的0.707倍时，此时对应的信号源输出频率即为该示波器的实时带宽。测得被测示波器的模拟带宽，在带宽范围内至少记录10组有代表性的扫频点，并绘制出该示波器的幅频曲线图。10. 采样率的测量ü 实时采样率：实验采用Agilent DSO5012A示波器，该示波器的最高采样率为2GSa/s，分辨率为8bit，其波形显示区域为水平10div、垂直8di

11、v，每格100个像素点。调节Agilent N5181A射频信号发生器输出周期为T的正弦波。设置示波器垂直灵敏度于合适档，时基置于最高实时采样率且无插值档，触发方式设置为单次触发，在Display菜单下设置显示方式设置为点显示。启动示波器采集功能，待采集结束后，观察示波器采集到的信号是否为整数倍周期，若不是整数倍周期，则改变信号发生器周期T，重新启动采集，直至采集到整数倍周期信号；观测一个周期内的采样点数N；根据式（1）可计算出最高实时采样率fmax，并将结果记录下表。（1）式中：fmax最高实时采样率，单位Sa/s；N被测信号一个周期的采样点个数；T被测信号的周期。ü 等效采样率：

12、根据显示器的分辨率和示波器最快时基来计算：（2）式中：最高等效采样率，单位Sa/s；示波器时基水平方向上每一格所包含像素的个数pixel/div；最小时基档级值（s/div）；11. 触发耦合方式的测试（Agilent DSO5012A）连接Agilent 33220A任意波形发生器的输出到示波器的输入通道。设置任意波形发生器输出频率为1kHz正弦波，输出电压峰峰值为3V，偏置电压为1.5V。设置示波器垂直灵敏度和时基于合适档级，通道耦合方式设置为直流耦合。在Mode_Coupling菜单下设置示波器触发耦合方式为“交流”，调节触发电平并使波形稳定，测量能够使波形稳定的触发电平调节范围。在Mo

13、de_Coupling菜单下设置示波器触发耦合方式为“直流”，调节触发电平并使波形稳定，测量能够使波形稳定的触发电平调节范围。并分析触发电平调节范围不同的原因。在当前任意波形发生器输出的1kHz正弦波的基础上，调制一个噪声信号，观察示波器波形显示的情况，在Mode_Coupling菜单下设置示波器触发耦合方式为“高频抑制”， 观察示波器波形显示的情况。12. 存储深度的测试连接信号发生器的输出到示波器的输入通道。由式（3），根据产品手册中给出的最大存储深度和最高实时采样率，选定一个被测信号的周期T，计算出被测信号周期数N（N为大于等于1的整数）。设置信号发生器输出周期为T的正弦波。调节示波器垂

14、直灵敏度于合适档，时基于最高实时采样率且无插值的最快档；触发方式为单次，点显示模式，启动采集，待采集结束后，调节时基档，在示波器中观测采集到的信号周期个数N1应与通过式（3）计算出的周期数N一致。（3）式中：fmax产品手册中给出的最高实时采样率，单位Sa/s；D产品手册中给出的最大存储深度，单位pts； T被测信号的周期，单位s；N被测信号的周期个数（N=1，2，3），N可按照存储深度的大小遵循便于观测的原则自行选定。四 实验结果记录与分析1、边沿、脉宽等触发类型的使用边沿触发被测波形如何随触发电平上下移动的变化情况：触发类型实验内容边沿上升沿触发下降沿触发触发电平上移触发电平下移触发电平上

15、移触发电平下移左右右左脉宽触发将实验结果：触发类型实验内容脉宽（正脉宽）输入信号周期TTp的设置值触发条件为大于触发条件为小于触发条件为不等于200us119us121us120us脉宽（负脉宽）输入信号周期TTp的设置值触发条件为大于触发条件为小于触发条件为不等于200us79us81us80us分析：在正脉宽触发中，当触发条件为不等于时能使波形稳定的Tp值为大于119us小于121us，为此可以取一个中间值，即120us。在负脉宽触发中也类似。2、 触发释抑功能的使用（Agilent 33220A）稳定触发时，所设置的释抑时间t为： 2.495ms 3、 预触发与延迟触发功能的使用（Agi

16、lent DSO5012A）当触发水平光标在屏幕中时，示波器工作在 预触发 模式（预触发 or 延迟触发）；当触发水平光标在屏幕以外时，示波器工作在 延迟触发 模式（预触发 or 延迟触发）。输入信号保持不变，设置时基档位为10s/div，此时若固定触发类型为边沿，极性为上升沿时，如何在屏幕中观察到该信号的下降沿： 将调整触发竖直光标向左移动，直到看到下降沿。4、 脉冲参数的测量（Agilent DSO5012A）测量结果：参数类型及测试项目输入20kHz、120mVpp方波信号输入100Hz、3Vpp正弦信号电压类参数峰峰值128mv3.05v平均值-2.9mv-1.8v幅度119mv2.9

17、8v顶值56mv1.47v底值-63mv-1.50v有效值60.1mv1.058v过冲3.9%1.05%时间类参数周期50.0us10.00ms频率20.00khz100hz上升时间7.00ns2.78ms正脉宽25.2us4.96ms占空比50.4%49.8%5、获取模式（标准、峰值、平均、高分辨率）的使用（Agilent DSO5012A）分析哪种获取模式适合该类波形的捕获： 平均模式，和高分辨率模式无脉冲，标准和峰值模式能看到波形，标准模式不能完整看到每个波形，而且波形显示不完整，所以峰值模式最合适波形的捕获 。设置任意波形发生器输出频率为100Hz正弦波，幅度不限，并在此基础上调制一个

18、噪声信号，设置示波器的时基和垂直灵敏度到合适档位，分别用平均和高分辨率模式观察该信号，观察到的现象分别是：（1）平均模式： 能观测到噪声，但噪声观察不清楚 。（2）高分辨率模式： 能看到噪声，且噪声影响较大。分析这两种获取模式的区别是： 前者是用与下个周期的同一时刻的点取平均后者是与同一周期的下一个时刻的点取平均 。6、 通道耦合方式的测试（Agilent DSO5012A）设置示波器的通道耦合方式为“交流”，观察波形显示的情况是 波形显示在屏幕中央，上下堆成 。设置示波器的通道耦合方式为“直流”，观察波形显示的情况是 向上偏置的正弦波 。设置任意波形发生器输出频率为2Hz正弦波，其它条件不变

19、，调节示波器的时基到合50ms适档位，设置示波器触发方式为“自动”，观察示波器波形显示的情况是不稳定的正弦波 设置示波器触发方式为“标准（即正常触发方式）”，观察示波器波形显示的情况是 稳定的正弦波 ，分析产生这两种现象的原因（提示：为什么自动模式波形不能稳定） 触发信号由示波器自己产生 。7、 触发方式（自动、标准、单次）的使用（Agilent DSO5012A）关闭任意波形发生器输出开关，在Mode_Coupling菜单下设置示波器触发方式为“自动”，屏幕中波形显示情况为 波形全部消失 ；打开任意波形发生器输出开关，屏幕中显示情况为 立刻恢复原波形 。关闭任意波形发生器输出开关，在Mode

20、_Coupling菜单下设置示波器触发方式为“标准”，屏幕中显示情况为 关闭输出时，示波器画图截止，前半波形是正弦，后半为一条位于基线的直线 ；打开任意波形发生器输出开关，屏幕中显示情况为 立刻恢复原信号 。关闭任意波形发生器输出开关，按Single键设置示波器触发方式为“单次”，屏幕中显示情况为 波形消失 ；打开任意波形发生器输出开关，屏幕中显示情况为 前半为位于基线的直线，后半波形为正弦波 。8、带宽的测量（Agilent DSO5012A）测得被测示波器的模拟带宽为 148MHz ，在带宽范围内记录10组有代表性的扫频点：表4序号12345频率10Mhz20406080幅度556mv53

21、1520500512序号678910频率100120140150160幅度4504414283913389、触发耦合方式的测试（Agilent DSO5012A）在Mode_Coupling菜单下设置示波器触发耦合方式为“交流”，调节触发电平并使波形稳定，能够使波形稳定的触发电平调节范围是 -1.48V1.48V 。在Mode_Coupling菜单下设置示波器触发耦合方式为“直流”，调节触发电平并使波形稳定，能够使波形稳定的触发电平调节范围是 200mV2.98V 。分析触发电平调节范围不同的原因是 出发通道的耦合方式不同 。在当前任意波形发生器输出的1kHz正弦波的基础上，调制一个噪声信号，观察示波器波形显示的情况是一个带噪声的正弦波 ，在Mode_Coupling菜单下设置示波器触发耦合方式为“高频抑制”， 观察示波器波形显示的情况是 波形显示更稳定 。示波器的幅频曲线图：10、采样率的测量实时采样率：实验采用Agilent DSO