示波器试验讲义

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1、数字存储示波器的使用数字存储示波器的使用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（2 根） 【实验仪器功能介绍实验仪器功

2、能介绍】 （1）熟悉示波器上各旋钮的功能和用法熟悉示波器上各旋钮的功能和用法设置垂直系统设置垂直系统 VERTICAL（CH1、CH2、MATH、REF、OFF、POSITION（垂直位置） 、 SCALE（垂直范围） ） 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 设置水平系统设置水平系统 HORIZONTAL（MENU、POSITION(水平位置) SCALE(水平范围) MENU 延迟扫描：用来放大一段波形，以便查看图形细节时基：Y-T、

3、X-Y（水平 轴上显示通道 1 电压，垂直轴上显示通道 2 电压） 、Roll采样率：显示系统采样率设置触发系统设置触发系统 TRIGGER（LEVEL、MENU、50%、FORCE） 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（稳定 触发双通道不同步信号，此触发模式下，不能产生 X-Y 波形，且交替触发菜单中触发类型 为视频触发时它的同步分为：所有行、指定行、奇数场、偶数场） 。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

4、发释抑复位 到 500ns. 设置采样系统设置采样系统（Acquire） 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。 设置显示系统设置显示系统(Display) 显示类型：矢量（采样点之间通过连线的方式显示） 、点（直接显 示采样点）清除显示：（清除所有先前采集的显示及任何从内部存储区或 USB 存储设备中 调出的轨迹 存储和调出存储和调出（Storage） 存储类型：位图存储与 CSV 存储（适用于外部存储器）波形

5、存储 与设置存储（适用于内部存储） ，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 设置辅助系统设置辅助系统(Utility) 接口设置、声音、频率计、Language（1/3）通过测试、波形录制、打印设置（2/3） 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 （0.04div-4.00div） 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

6、回放功能 按 Utility波形录制模式存储 根据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。 自动测量自动测量（Measure） 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（Vpp） 、最大值(Vmax)、最小值(Vmin)、顶端值(Vtop)、底端值 （Vbase） 、幅值（Vamp） 、平均值（Average） 、均方根值（Vrms

7、） 、过冲（Overshoot） 、预 冲（Preshoot） 、频率、周期、上升时间（RiseTime） 、下降时间（FallTime） 、正占空比 （+Duty） 、负占空比（-Duty） 、延迟、正脉宽（+Width）和负脉宽（-Width） 。 光标测量光标测量（Cursor） 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。 使用执行按键使用执行按键（AUTO、RUN/STOP） 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/

8、STOP(运行/停止)：运行和停止波形采样。 （2） DG1022 型函数型函数/任意波形发生器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。用户可通过来切换活动通 21 CHCH道，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)、Pulse(脉冲波)、 Noise(噪声波)、Arb(任意波) 输出设置输出设置 Output 调制调制/扫描扫描/脉冲串设置脉冲串设置 Mod（调制）

9、 、Sweep（扫描） 、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（不能调制或扫 描脉冲、噪声）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， 噪声只能用于门控脉冲串。 存储和调出存储和调出/辅助系

10、统功能辅助系统功能/帮助功能帮助功能 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，

11、设置为指定循环周期的一半。2.设置插值， 选择插值开，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

12、存波 形的频率/周期，幅值/高电平，偏移/低电平，相位参数。 调制波形设置调制波形设置 使用 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（0%-120%）频率调制(FM)：按 Mod类型FM 调 制波形的频率（2mHz20KHz） ，其中设置的频偏必须小于或等于载波频率。频移键控 （FSK）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（PM）Mod

13、类型PM ，进行相位调制（0360） 。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（N 循 环脉冲串） ，可使用任何波形函数，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。（3）实验原理）实验原理电子示波器（简称示波器）能够简便地显示各种电信号的波形，一切可以转化为电压 的电学量和非电学量及它们随时间作周期性变化的过程都可以用示波器来观测，示波器是 一种用途十分广泛的测量仪器。 一、示波器的基本结构 示波器的主要部分有示波管、带衰减器

14、的 Y 轴放大器、带衰减器的 X 轴放大器、扫描 发生器（锯齿波发生器） 、触发同步和电源等，其结构方框图如图 1 所示。为了适应各种测 量的要求，示波器的电路组成是多样而复杂的，这里仅就主要部分加以介绍。 1示波管示波管 如图 1 所示，示波管主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分，全都密封在玻璃外 壳内，里面抽成高真空。下面分别说明各部分的作用。 （1）荧光屏：它是示波器的显示部分，当加速聚焦后的电子打到荧光上时，屏上所涂 的荧光物质就会发光，从而显示出电子束的位置。当电子停止作用后，荧光剂的发光需经图图一定时间才会停止，称为余辉效应。 （2）电子枪：由灯丝H、阴极K、控制栅极G、第一阳

15、极A1、第二阳极A2五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属 筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比 阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的 小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“亮度”调整就是通过调节电位以控 制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多， 电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极、第二阳极之间的电位调节 合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚焦作用，所以第一阳极也称聚焦阳极。第二阳极 电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚

16、焦”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的 光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚焦”，实际是调节第二阳极电位。（3）偏转系统：它由两对相互垂直的偏转板组成，一对垂直偏转板 Y，一对水平偏转 板 X。在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在 荧光屏上的光斑位置也发生改变。 2信号放大器和衰减器信号放大器和衰减器 示波管本身相当于一个多量程电压表，这一作用是靠信号放大器和衰减器实现的。由 于示波管本身的 X 及 Y 轴偏转板的灵敏度不高（约 0.11mm/V） ，当加在偏转板的信号过 小时，要预先将小的信号电压加以放大后再加到偏转板上。为此设置 X 轴及 Y 轴电压放大 器。衰减器的作用是使过大的输入信号电压变小以适应放大器的要求，否则放大器不能正 常工作，使输入信号发生畸变，甚至使仪器受损。对一般示波器来说，X 轴和 Y 轴都设置 有衰减器，以满足各种测量的需要。 3扫描系统扫描系