示波器的调节与使用

数字示波器的调理与使用一、实验目的认识示波器的构造与示波原理掌握示波器的使用方法，学会用示波器观察各样电信号的波形学会用示波器测正弦沟通信号的电压幅值及频次学会用李萨如图法，丈量正弦信号频次二、实验仪器RIGOLDS1000E型数字储存示波器，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含：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。Y图1.双踪示波器原理方框图此中，电子开关使两个待测电压信号YCH1和YCH2周期性地轮番作用在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。因为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。假如正弦波与锯齿波电压的周期略不同，屏上出现的是一挪动的不稳固图形，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，致使每次扫描开始时波形曲线上的起点均不同样所造成的。为了获取必定数目的完好周期波形，示波器上设有“time/div”调理旋钮，用来调理锯齿波电压的周期，使之与被测信号的周期呈适合的关系，进而显示出完好周期的正弦波形。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好周期的正弦波形，但因为环境或其余要素的影响，波形会挪动，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拿出部分待测信号，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”。假如同步电路信号从仪器外面输入，则称为“外同步”。2．示波器显示波形原理：假如在示波器的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，则在荧光屏大将显示出完好周期的正弦波形，如图2所示。假如在示波器的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，则在荧光屏上将获取两个正弦波。图2.示波器显示正弦波形的原理3、数字储存示波器的基来源理数字储存示波器的基来源理框图如图3所示：图3.数字储存示波器的基来源理框图数字示波器是依据采样原理，利用A/D变换，将连续的模拟信号转变为失散的数字序列，而后进行恢复重修波形，进而达到丈量波形的目的。输入缓冲器放大器（AMP)将输入的信号作缓冲变换，起到将被测体与示波器隔离的作用，示波器工作状态的变换不会影响输入信号，同时将信号的幅值切换至适当的电平范围（示波器能够办理的范围），也就是说不同幅值的信号在经过输入缓冲放大器后都会转变为同样电压范围内的信号。A/D单元的作用是将连续的模拟信号转变为失散的数字序列，而后依据数字序列的先后次序重修波形。因此A/D单元起到一个采样的作用，它在采样时钟的作用下,将采样脉冲到来时刻的信号幅值的大小转变为数字表示的数值。这个点我们称为采样点。A/D变换器是波形收集的重点零件。多路选通器（DEMUX）将数据依据次序摆列，马上A/D变换的数据依据其在模拟波形上的先后次序存入储存器，也就是给数据安排地点，其地点的次序就是采样点在波形上的次序，采样点相邻数据之间的时间间隔就是采样间隔。数据收集储存器（AcquisitionMemory)是将采样点储存下来的储存单元，他将采样数据依据安排好的地点储存下来，当收集储存器内的数据足够还原波形的时候，再送入后级办理，用于还原波形并显示。办理器（μP）及显示内存（DisplayMemory)。办理器用于控制和办理全部的控制信息,并把采样点还原为波形点，存入显示内存区，并用于显示。显示单元（Display)将显示内存中的波形点显示出来，显示内存中的数据与LCD显示面板上的点是一一对应的关系。4、李萨如图形的基来源理假如在示波器的CH1通道加上一正弦波，在示波器的CH2通道加上另一正弦波，当两正弦波信号的频次比值为简单整数比时，在荧光屏大将获取李萨如图形，以下图所示。这些李萨如图形是两个互相垂直的简谐振动合成的结果，它们知足此中，f

x代表

CH1通道上正弦波信号的频次，

f

y

代表

CH2通道上正弦波信号的频次，nx

代表李萨如图形与设想水平线的切点数目，

ny

代表李萨如图形与设想垂直线的切点数目。四、实验内容与步骤1、察看各样波形并丈量正弦波形的电压、周期和频次。调理信号发生器，分别察看三角波、方波、正弦波形三种，熟习信号发生器和示波器的使用。选择三个频次段正弦波形，分别丈量对应波形电压（峰-峰值）、周期和频次。将数据填入表格，并计算绝对偏差。（注：标准值即信号发生器显示的值）2、利用李萨如图形测频次将两信号发生器分别从示波器的CH1输入端和CH2输入端输入,将CH1和CH2输入端信号置于XY模式，可保持CH1输入端信号发生器的频次不变（比如fx=100Hz）,调理CH2输入端信号发生器的频次,使屏中出现大小适中的图形，即出现如讲义中所示的李莎如图形,计算出fy，读出信号发生器上CH2输入端信号的频次fy?,比较fy和fy?。1、察看各样波形正弦波、锯齿波和三角波，丈量3种正弦波形的电压、频次和周期，计算相对偏差。（注：标准值即信号发生器显示的值）丈量值标准值丈量值标准值丈量值标准值信号1相对偏差信号2相对偏差信号3相对偏差2、利用李萨如图形测频次（摄影片）1：12：13：1fx（CH1）(Hz)100100100李萨如图形fy(Hz)（计算值）fy?(Hz)（丈量值）五、思虑题若在示波器上看到的波形幅度太小，应调理哪个旋钮，使波形的大小适中？如何用示波器定量地丈量沟通信号的电压有效值和频次？察看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型数字储存示波器触发中状态边缘触发脉宽触发有关知识储示波器的主要技术指标：1．最大取样速率fmax定义：单位时间内达成的完好A／D变换的最高次数。最大取样速率主要由A／D变换器的最高变换速率来决定。最大取样速率愈高，仪器捕获信号的能力愈强。数字储存示波器在某个丈量时刻的实质取样速率可依据示波器当时设定的扫描时间因数（t/div）计算。其计算公式为式中，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．储存带宽：储存带宽与取样速率亲密有关。依据奈奎斯特取样定理，假如取样速率大于或等于信号最高频次重量的2倍，即可重现原信号波形。实质上，在数字存储示波器的设计中，为保证显示波形的分辨率，常常要求增添更多的取样点，一般一个周期取4～10点。带宽是决定示波器正确丈量信号的能力的基本参数之一。带宽是表征示波器能正确丈量的频次范围。带宽的定义是指正弦输入信号衰减至真切幅值的70.7%(-3dB)的频次点。没有足够的带宽，示波器就不可以观察到高频的变化。幅值将会失真，信号沿将会变得缓和，细节将会丢掉。5倍原则：示波器需要的带宽=丈量信号的最高频次重量的频次X55倍原则能够供给+/-2%的丈量偏差，关于往常的应用已足够。3．分辨率：分辨率用于反应储存信号波形细节的综合特征。分辨率包含垂直分辨率和水均分辨率。垂直分辨率与A/D变换器的分辨率相对应，常以屏幕每格的分级数(级/div)表示。水均分辨率由储存器的容量来决定，常以屏幕每格含多少个取样点（点/div）表示。4．储容量：储存容量又称记录长度，用记录一帧波形数据据有的储存容量来表示，常以字（word）为单位。储存容量与水均分辨率在数值上互为倒数关系。数字储存器的储存容量往常采纳256B，512B，1KB，4KB等。储存容量愈大，水均分辨率就愈高。但储存容量并不是越大越好，因为仪器最高取样速率的限制，若储存容量选用不适合，常常会因时间窗口缩短而失掉信号的重要成分，或许因时间窗口增大而使水均分辨率降低。5．读出速度：读出速度是指将储存的数据从储存器中读出的速度，常用(时间)/div表示。此中，时间等于屏幕中每格内对应的储存容量×读脉冲周期。使用时，示波器应依据显示器、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电源输入应当在100V-240V，47-63Hz±10%的选择电压范围之内。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、接地警示:为防止电击，电源线的地线一定接地。使用本机时，为保证使用者的安全及周边仪器安全，在与产品