数字存储示波器的使用.docx

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1、数字存储示波器的使用实验二 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 示波管如图1

2、所示 示波管包括有： 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； 一个由两对金属板组成的偏转系统； 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

3、下又会聚起来；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。 熟悉示波器上各旋钮的功能和用法 设置垂直系统 VERTICAL、SCALE） 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、Rol

4、l采样率：显示系统采样率 设置触发系统TRIGGER 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。触发方式：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 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

5、示类型：矢量、点清除显示： 存储类型：位图存储与CSV存储波形存储与设置存储，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 通过测试、波形录制、打印设置 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 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Utility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

6、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 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、最大值(Vmax)、最小值(Vmin)、顶端值(Vtop)、底端值、幅值、平均值、均方根值、过冲、预冲、频率、周期、上升时间、下降时间、正占空比、负占空比、延迟、正脉宽和负脉宽。 光标测量 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

7、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(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)：运行和停止波形采样。 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CH1来切换活动通道，CH2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)、Pul

8、se(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、Sweep、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

9、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

10、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

11、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,可调制振幅变化深度频率调制(FM)：按Mod类型FM调制波形的频率，其中设置的频偏必须小于或等于载波频率。频移键控按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Mod类型PM ，进行相位调制。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，可使

12、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。 DS1052E型示波器使用 1观察信号发生器波形 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。 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，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

13、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Freq、电压值Upp，正弦波电压峰峰值=Upp 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。 接上示波器CH1、CH2通道探头。并按下CH1

14、和CH2将衰减系数设定为1X 打开两台函数信号发生器，保持两台信号发生器的频率基本相同。 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。 若通道未被显示，则按下CH1和CH2菜单按钮。 按下AUTO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。 调整垂直SCALE旋钮使两路信号显示的幅值大约相等。 按下水平控制区域HORIZONTAL的MENU菜单按钮以调出水平控制菜单。 按下水平控制区域的MENU按钮选择时基中的X-Y模式。 调整垂直SCALE、垂直POSITION和水平SCALE旋钮使波形达到最佳效果。 用发生器

15、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：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，李萨如图形形成原理如下： fx图形与y轴的切点数(ny)1= fy图形与x轴的切点数(nx)2fy/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 V/div div Up-p/V ms/div div Ty/ms 正弦波 方波 锯齿波 脉冲波 2电压测量 I 示波器测量波形幅值Up-p/V 信号发生器显示幅值U(V) 百分差 fx ：fy 李萨如 图形 Nx Ny fx(Hz) fy (Hz) 1：1 3李萨如图形观察参数选择 1：2 1：3 2：3 3：2 频率 fy/kHz 正弦波 方波 锯齿波 脉冲波 2:1 如果已知fy，则由李萨如图形可求出通过李萨如图形求出未知信号的频率fy。 思考题 1. 示波器为什么能显示被测信号的波形？ 2. 荧光屏上无光点出现，有几种可能的原因？怎样调节才能使光点出现？ 3. 荧光屏上波形移动，可能是什么原因引起的？