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数字存储示波器的使用

发布时间:2019-07-18 09:01 来源:未知 编辑:admin

  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] 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 根) 【示波管的简单介绍】 示波管的简单介绍】 示波管的简单介绍 示波管如图 1 所示 示波管包括有: (1)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; (2)一个由两对金属板组成的偏转系统; (3)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: ①一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; ②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。 【实验仪器功能介绍】 实验仪器功能介绍】 实验仪器功能介绍 (1) 熟悉示波器上各旋钮的功能和用法 ) 、 设置垂直系统 VERTICAL(CH1、CH2、MATH、REF、OFF、POSITION(垂直位置) SCALE(垂直范围) ) CH1、CH2 ①可设置耦合的方式:直流、交流、接地 ②探头的衰减系数 ③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(MENU、POSITION(水平位置) SCALE(水平范围) MENU ①延迟扫描:用来放大一段波形,以便查看图形细节②时基:Y-T、X-Y(水平轴 上显示通道 1 电压,垂直轴上显示通道 2 电压) 、Roll③采样率:显示系统采样率 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:使触发释抑复位 到 500ns. 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 设置采样系统 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) 显示类型:矢量(采样点之间通过连线的方式显示) 、点(直接显 设置显示系统 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(Storage) 存储类型:位图存储与 CSV 存储(适用于外部存储器)波形存储与 存储和调出 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(Utility) 接口设置、声音、频率计、Language(1/3) 设置辅助系统 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(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 自动测量 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) 、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(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 光标测量 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(AUTO、RUN/STOP) AUTO(自动设置):自动设定仪器各项控制值,以产 使用执行按键 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。 型函数/任意波形发生器 (2) 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。 3 种显示模式可通过前面板左侧的 View 按键切换。 这 用户可通过 CH1 来切换活动通道, CH 2 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 Output 调制/扫描 扫描/脉冲串设置 、Sweep(扫描) 、Burst(脉冲串)。在本信号发生器中, 调制 扫描 脉冲串设置 Mod(调制) 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/辅助系统功能 辅助系统功能/帮助功能 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 2~ 3 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 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(2mHz~20KHz) ,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→类型→PM ,进行相位调制(0°~360°) 。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(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)DS1052E 型示波器使用 ) 1.观察信号发生器波形 (1)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。 (2)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 (注 意信号发生器频率与扫描频率) ,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×(探头衰减率) 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 通道探头。并按下 CH1 和 CH2 将衰减系数设定为 1X(与 补偿值一致) (2)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。 (3)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。 (4)若通道未被显示,则按下 CH1 和 CH2 菜单按钮。 (5) 按下 AUTO (自动设置) 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。 (6)调整垂直 SCALE 旋钮使两路信号显示的幅值大约相等。 (7)按下水平控制区域 HORIZONTAL 的 MENU 菜单按钮以调出水平控制菜单。 (8)按下水平控制区域的 MENU 按钮选择时基中的 X-Y 模式。 (9)调整垂直 SCALE、垂直 POSITION 和水平 SCALE 旋钮使波形达到最佳效果。 (10)用发生器中的旋钮改变 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(CH1:CH2) :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 (fy/fx=nx/ny=2/1) ,李萨如图形形成原理如下: f x 图形与y轴的切点数(ny ) 1 ? ? f y 图形与x轴的切点数(nx) 2 fy/fx=1/1,2/1,3/1,3/2 李萨如图大致形状如下: [实验记录] 实验记录] 波形 1.观察与测量示波器电压及波形 电压峰-峰值 周期 V/div 正弦波 方波 锯齿波 脉冲波 div Up-p/V ms/div div Ty/ms 频率 fy/kHz 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(%) 3.李萨如图形观察参数选择 1:2 1:3 2:3 正弦波 方波 锯齿波 脉冲波 fx :fy 李萨如 图形 Nx Ny fx(Hz) fy (Hz) 1:1 3:2 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] 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?

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