示波器試驗講義

2023-01-17 00:18:03 字數 4927 閱讀 6179

示波器是一種常用的電子儀器,主要用於觀察和測量各種電訊號。配合各種感測器把非電量轉換成電量,示波器也可以用來觀察各種非電量的變化過程。示波器有多種型別和型號,但它們基本原理是相同的。

本實驗是用雙訊號發生器的輸出訊號在示波器中合成李薩如圖形。

[實驗目的]

1.了解示波器的主要結構和顯示波形的基本原理。

2.學會使用函式訊號發生器。

3.學會用示波器觀察波形以及測量電壓、週期和頻率等。

4、理解李薩如圖形合成原理及方法。

[實驗儀器]

ds1052e型數字儲存示波器、dg1022雙通道函式/任意波形發生器、連線線(2根)

【實驗儀器功能介紹】

(1) 熟悉示波器上各旋鈕的功能和用法

設定垂直系統 vertical(ch1、ch2、math、ref、off、position(垂直位置)、scale(垂直範圍))

ch1、ch2 ①可設定耦合的方式:直流、交流、接地

②探頭的衰減係數

③數字濾波的頻率上線

math 為系統的數**算介面

ref 為匯入匯出已儲存的檔案選單或儲存檔案,但不儲存x-y方式的波形

設定水平系統horizontal(menu、position(水平位置) scale(水平範圍)

menu ①延遲掃瞄:用來放大一段波形,以便檢視圖形細節②時基:y-t、x-y(水平軸上顯示通道1電壓,垂直軸上顯示通道2電壓)、roll③取樣率:顯示系統取樣率

設定觸發系統trigger(level、menu、50%、force)

menu中的觸發模式有邊沿觸發、脈寬觸發、斜率觸發、**觸發、交替觸發(穩定觸發雙通道不同步訊號,此觸發模式下,不能產生x-y波形,且交替觸發選單中觸發型別為**觸發時它的同步分為:所有行、指定行、奇數場、偶數場)。觸發方式:

自動、普通、單次,如在自動下無法穩定兩波形,可選擇單次穩定波形。觸發設定:靈敏度、觸發抑制:

設定重新啟動觸發電路的時間間隔,時間範圍為:500ns-1.5s、觸發釋抑:

使觸發釋抑復位到500ns.

設定取樣系統(acquire) 獲取方式:普通、平均、峰值檢測,其中平均取樣方式影象更細,期望減少所顯示訊號中的隨機雜訊。如期望觀察訊號的包絡,避免混淆,選用峰值檢測方式;取樣方式:

觀察單次訊號選用實時取樣方式,觀察高頻週期性訊號選用等效取樣方式。

設定顯示系統(display) 顯示型別:向量(取樣點之間通過連線的方式顯示)、點(直接顯示取樣點)清除顯示:(清除所有先前採集的顯示及任何從內部儲存區或usb儲存裝置中調出的軌跡

儲存和調出(storage) 儲存型別:位圖儲存與csv儲存(適用於外部儲存器)波形儲存與設定儲存(適用於內部儲存),可從儲存位置中調出或刪除已存檔案。出廠設定則設定調出出廠設定操作

設定輔助系統(utility) 介面設定、聲音、頻率計、language(1/3)

通過測試、波形錄製、列印設定(2/3)

引數設定、自校正(3/3)

按utility→通過測試→規則設定中的mask可進行設定水平容限範圍與垂直容限範圍,均為(0.04div-4.00div)

按utility→波形錄製→模式→錄製可對波形進行錄製,最大幀數為1000,各幀之間時間間隔設定為1.00ms-1000s

按utility→波形錄製→模式→回放執行run/stop鍵停止或繼續波形回放功能

按utility→波形錄製→模式→儲存根據當前設定的幀數儲存或調出當前錄製的波形

按utility→引數設定可設定螢幕保護、介面方案、鍵盤密碼設定等

執行自校正程式以前,請確認示波器已預熱或執行達30分鐘以上。如果操作溫度變化範圍達到或超過5℃,必須開啟系統功能選單,執行「自校正」程式。

自動測量(measure) 該示波器提供20種自動測量的波形引數,包括10種電壓引數和10種時間引數:峰峰值(vpp)、最大值(vmax)、最小值(vmin)、頂端值(vtop)、底端值(vbase)、幅值(vamp)、平均值(**erage)、均方根值(vrms)、過衝(overshoot)、預衝(preshoot)、頻率、週期、上公升時間(risetime)、下降時間(falltime)、正占空比(+duty)、負占空比(-duty)、延遲、正脈寬(+width)和負脈寬(-width)。

游標測量(cursor) 手動模式:出現水平調整或垂直調整的游標線。追蹤模式:

水平與垂直游標交叉構成十字游標。自動測量模式:系統會顯示對應的電壓或時間游標。

此方式在未選擇任何自動測量引數時無效。

使用執行按鍵(auto、run/stop) auto(自動設定):自動設定儀器各項控制值,以產生適宜觀察的波形顯示。run/stop(執行/停止):執行和停止波形取樣。

(2) dg1022型函式/任意波形發生器

發生器提供了3種介面顯示模式:單通道常規模式、單通道圖形模式及雙通道常規模式。這3種顯示模式可通過前面板左側的view按鍵切換。

使用者可通過來切換活動通道,以便設定每通道的引數及觀察、比較波形。操作面板左側下方有一系列帶有波形顯示的按鍵,它們分別是:sine(正弦波)、squar(方波)、ramp(鋸齒波)、pulse(脈衝波)、noise(雜訊波)、arb(任意波)

輸出設定 output

調製/掃瞄/脈衝串設定 mod(調製)、sweep(掃瞄)、burst(脈衝串)。在本訊號發生器中,這三個功能只適用於通道1。

1.使用mod鍵,可輸出經過調製的波形。並可以通過改變型別、內調製/外調製、深度、頻率、調製波等引數,來改變輸出波形。dg1022可用am、fm、fsk或pm調製波形。

2.使用sweep按鍵掃瞄,可調製或掃瞄正弦波、方波、鋸齒波或任意波形(不能調製或掃瞄脈衝、雜訊)在掃瞄模式中,可在指定的掃瞄時間內從開始頻率到終止頻率而變化輸出。

3.使用burst按鍵,可以產生正弦波、方波、鋸齒波、脈衝波或任意波的脈衝串波形輸出,雜訊只能用於門控脈衝串。

儲存和調出/輔助系統功能/幫助功能

1.使用store/recall按鍵,儲存或調出波形資料和配置資訊。

2.使用utility按鍵,可以進行設定同步輸出開/關、輸出引數、通道耦合、通道複製、頻率計測量;檢視介面設定、系統設定資訊;執行儀器自檢和校準等操作。

3.使用help按鍵,檢視幫助資訊列表。

獲得任意鍵幫助:要獲得任何面板按鍵或選單按鍵的上下文幫助資訊,按下並按住該鍵2~3秒,顯示相關幫助資訊。

使用者自定義任意波形

按arb→編輯→建立 1.選擇點數,設定任意波形的初始化點數,在預設情況下,點1設定為高電平,固定在0秒,點2設定為低電平,設定為指定迴圈週期的一半。2.

設定插值,選擇插值開,啟用在波形點之間進行線性內插。選擇插值關,在波形點之間維持不變的電壓電平,並建立乙個類似的數字波形。3.

編輯波形點。4.儲存波形至非易失儲存器,波形建立完畢後按儲存鍵進入store/recall功能介面,將波形儲存到非易失性儲存器或外部儲存器中。

在非易失儲存器中,每個波形儲存的位置,只能儲存乙個波形,只能儲存乙個波形,如果有新波形儲存進來,舊的波形將被覆蓋。儲存完畢後,按view鍵切換為圖形顯示模式,可檢視所建立的波形。

編輯已儲存波形

按arb→編輯→已存,按讀取將其讀入易失儲存器中進行編輯,使用者可以重新編輯已存波形的頻率/週期,幅值/高電平,偏移/低電平,相位引數。

調製波形設定

使用mod按鍵,可輸出經過調製的波形。dg1022可輸出am、fm、fsk或pm調製波形。

調製波形由載波和調製波形組成,波sine、square、ramp、arb可進行調製。幅度調製(am):按mod→型別→am,可調製振幅變化深度(0%-120%)頻率調製(fm):

按mod→型別→fm調製波形的頻率(2mhz~20khz),其中設定的頻偏必須小於或等於載波頻率。頻移鍵控(fsk)按mod→型別→fsk,可進行跳頻,內調製時設定跳躍頻率範圍不超重載波的頻率範圍。相位調製(pm)mod→型別→pm ,進行相位調製(0°~360°)。

四種調製波形都可以按view鍵切換為圖形顯示模式,檢視波形引數。

設定掃頻波形

脈衝串按鍵可為使用者提供多種波形函式的脈衝串輸出,可持續特定數目的波形迴圈(n迴圈脈衝串),可使用任何波形函式,但是雜訊只能用於門控脈衝串。按view鍵切換為圖形顯示模式,檢視波形引數。

(3)實驗原理

電子示波器(簡稱示波器)能夠簡便地顯示各種電訊號的波形,一切可以轉化為電壓的電學量和非電學量及它們隨時間作週期性變化的過程都可以用示波器來觀測,示波器是一種用途十分廣泛的測量儀器。

一、示波器的基本結構

示波器的主要部分有示波管、帶衰減器的y軸放大器、帶衰減器的x軸放大器、掃瞄發生器(鋸齒波發生器)、觸發同步和電源等,其結構方框圖如圖1所示。為了適應各種測量的要求,示波器的電路組成是多樣而複雜的,這裡僅就主要部分加以介紹。

1.示波管

如圖1所示,示波管主要包括電子槍、偏轉系統和螢光屏三部分,全都密封在玻璃外殼內,裡面抽成高真空。下面分別說明各部分的作用。

(1)螢光屏:它是示波器的顯示部分,當加速聚焦後的電子打到螢光上時,屏上所塗的螢光物質就會發光,從而顯示出電子束的位置。當電子停止作用後,螢光劑的發光需經一定時間才會停止,稱為餘輝效應。

(2)電子槍:由燈絲h、陰極k、控制柵極g、第一陽極a1、第二陽極a2五部分組成。燈絲通電後加熱陰極。

陰極是乙個表面塗有氧化物的金屬筒,被加熱後發射電子。控制柵極是乙個頂端有小孔的圓筒,套在陰極外面。它的電位比陰極低,對陰極發射出來的電子起控制作用,只有初速度較大的電子才能穿過柵極頂端的小孔然後在陽極加速下奔向螢光屏。

示波器面板上的「亮度」調整就是通過調節電位以控制射向螢光屏的電子流密度,從而改變了屏上的光斑亮度。陽極電位比陰極電位高很多,電子被它們之間的電場加速形成射線。當控制柵極、第一陽極、第二陽極之間的電位調節合適時,電子槍內的電場對電子射線有聚焦作用,所以第一陽極也稱聚焦陽極。

第二陽極電位更高,又稱加速陽極。面板上的「聚焦」調節,就是調第一陽極電位,使螢光屏上的光斑成為明亮、清晰的小圓點。有的示波器還有「輔助聚焦」,實際是調節第二陽極電位。

(3)偏轉系統:它由兩對相互垂直的偏轉板組成,一對垂直偏轉板y,一對水平偏轉板x。在偏轉板上加以適當電壓,電子束通過時,其運動方向發生偏轉,從而使電子束在螢光屏上的光斑位置也發生改變。

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