数字示波器的原理及使用【高教知识】.ppt
数字示波器,模拟示波器以连续方式将被测信号显示出来。 数字示波器首先将被测信号抽样和量化，变为二进制信号存贮起来，再从存贮器中取出信号的离散值，通过算法将离散的被测信号以连续的形式在屏幕上显示出来。,1.1 示波器面板介绍,电源开关：控制示波器电源的通断,校准信号：提供1KHZ 3V的基准信号，用于示波器的自检,1.1 示波器面板介绍,屏幕：用于显示被测信号的波形，测量刻度，以及操作菜单,垂直通道控制部分：用于选择被测信号，控制现实的被测信号在Y轴方向的大小或移动,输入探头插座：用于连接输入电缆，以便输入被测信号，共有两路，CH1和CH2,1.1 示波器面板介绍,扫描部分：用于控制显示的波形在水平轴方向的变化,触发部分：用于控制显示的被测信号的稳定性,1.1 示波器面板介绍,操作方式控制：提供“自动调整”和“显示静止”两种选择,辅助测量设置 ：提供显示方式、测量方式、光标方式、采样频率、应用方式等选择,1.1 示波器面板介绍,屏幕,电源 开关,输入 插座,校准 信号,测量辅助设置,辅助 操作,稳定 触发,Y轴 调整,扫描 调整,屏幕菜单选择,1.1 示波器面板介绍,局 部 面 板 图,返回,1.2 屏幕刻度和标注信息,测量状态,触发电平指示,第一路被测信号指示,CH1电压档位,CH2电压档位,扫描时间档位,显示的信号在存贮器中的位置,触发信号源,刻度线,扫描线,显示的波形在时间周轴上移动的相对时间，X轴与Y轴的交叉点为T=0,返回,屏幕菜单选择键,2.1.1 探头,在输入信号插座上接上测试探头,2. 基本操作方法,2.1垂直通道调整,2.1.1 探 头,探头地线,探头信号线测试钩,探头衰减开关，一般应打在X1档,返回,2.1.2 Y通道选择,按CH1 可取得CH1的控制权，随后，位移旋钮和电压档开关只对CH1信号有效而对CH2信号无效。,若要在屏幕上关闭CH1信号，则应先按以下CH1键，再按OFF键,2.1.2 Y通道选择,按CH1 键调出CH1 菜单,按屏幕菜单选择键将衰减设为X1,探头衰减为X1,屏幕菜单,返回,2.1.3 输入耦合选择,按此 键选择输入耦合方式，共有3种：接地、交流和直流。,输入耦合的菜单,2.1.3 输入耦合选择,返回,2.1.4 Y轴位移调整,Y 轴位移旋钮,返回,2.1.5 电压测量读数,每格电压档 位指示值,电压档位 调整开关,电压值= 每档指示值格数 = 1V 3 .1= 3.1V,返回,3.2.1 时间挡位调整,3.2扫描调整,按扫描菜单按钮，调出扫描菜单,3.2.1 时间挡位调整,扫描菜单，一般按此菜单所示设置,3.2.1 时间挡位调整,时间档调整开关,3.2.1 时间挡位调整,扫描时间为每大格1ms,扫描时间为大格200s,返回,3.2.2 时间参数测量,调整X轴位移旋钮，使被测信号波形的后沿（或者前沿）对准 X=0的轴线,被侧信号的周期 T= 时间档位值 格数 = 500s 2 = 1000s,时间档位值指示,返回,3.3稳定触发调整,3.3.1 触发调节的作用 3.3.1 触发源选择 3.3.2 触发电平调整,返回,3.3.1 触发调节的作用,示波器触发调节的作用 当触发调节不当时，显示的波形将出现不稳定现象。所谓波形不稳定，是指波形左右移动不能停止在屏幕上，或者，出现多个波形交织在一起，无法清楚地显示波形。 触发调节是示波器操作的难点和易错点，触发部分调节的关键是正确选择触发源信号。,3.3稳定触发调整,3.3.1 触发调节的作用,波形稳定，静止清晰,波形不稳定，轻则波形或向左或向右移动不止，重则多个波形交织重叠在一起,返回,3.3.2 触发源选择,按触发菜单键调出触发菜单,用屏幕菜单键选择触发源,触发源选择菜单,3.3.2 触发源选择,触发源选择原则 单路测试时，触发源必须与被测信号所在通道一致，例如，Y通道CH1测试时触发源必须选CH1，否则波形将不稳定。 两个同频信号双路测试时，应选信号强的一路为触发信号源。 两个有整倍数频率关系的信号，应选频率低的一路作为触发信号源。 两路没有整倍数频率关系的信号，无法同时稳定显示，除非用存储方式。,3.3.2 触发源选择,触发源指示,触发电平指示线，这条线只有在调“LEVEL”旋钮时才出现，随后自动消失,触发电平数值,返回,3.3.3 触发电平调整,调整电平旋钮使触发电平线进入被测信号电压范围内，可使波形稳定,按50%按钮可使触发电平自动调整到被测电压值的中点，从而使波形稳定,3.3.3 触发电平调整,当两个被测信号同频时，触发源应选其中较为稳定的一路,3.3.3 触发电平调整,数字示波器面板控制部分局部图,当选择正弦波信号为触发源时，仅正弦波一路信号稳定,此时方波信号不稳定,经同步触发的显示,未经同步触发的显示,示波器的使用方法触发模式,自动：即使没有触发，由示波器中的定时器触发扫描。 正常：当输入信号不能满足触发条件示波器没有任何显示，如符合触发条件，再次进行捕获，并刷新显示的波形。 单次：当输入的单次信号满足触发条件时，只进行一次捕获（扫描），将波形存储和显示在屏幕上。 滚动：是一种可以应用于完全连续显示的方式,注：在实际应用中，采用正常触发模式即使触发以很慢的速率发生，也能观测感兴趣的内容。对低重复的信号捕获是非常有意义。,边缘触发功能：使重复信号同步、稳定显示 触发位置、沿和触发电平决定每次扫描的开始时刻。 边缘触发控制器是使每一次扫描起始都从信号的相同触发位置开始，不断的显示输入信号的相同部分，并使每次捕获的波形相重叠显示。 波形边缘触发电平的设置成为重复信号显示的标准条件,触发条件不符合,满足触发条件,示波器的使用方法,对于重复信号AUTOSET(自动设置）是最简单的触发方式。,边缘触发和单次触发：使简单单次信号得到捕获 为使单次信号（包括重复信号中的过冲异常）得到捕获。边缘触发条件是基本的触发方式。但要同时设定单次触发模式进行配合。,示波器的使用方法,3.4 校准信号的使用,3.4.1 校准信号的作用 3.4.2 校准信号的使用,返回,3.4.1 校准信号的作用,3.4.1 校准信号的作用 示波器提供一个频率为1KHZ,电压为3V的校准信号，其作用是： 可以用于检查示波器自身的测量是否准 确。 可以检查输入探头是否完好。 当使用比较法测量其他信号时，统一 个标准作为参考信号。,返回,3.4 .2 校准信号的使用,校准信号接入示意图,3.4.2 校准信号的使用,校准信号接入方法局部放大示意图,校正信号地线,校准信号输出端,3.4.2 校准信号的使用,校准信号的测量,返回,4.小 结,示波器是电子测量中必备的仪表，每一个电子技术行业的从业者都必须熟练掌握。 所谓“熟练”掌握有三个标准：每调节一个开关或旋钮都有明确的目的； 调节顺序正确没有无效动作； 快速。 对初学者而言示波器使用有两个难点： Y轴输入耦合开关的正确选择； 触发源的正确选择。希望同学们在操作练习时格外注意。,函数信号发生器简介,本实验所用函数信号发生器可以输出频率在0.2Hz-2MHz的正弦波、三角波、方波信号。,面板主要控制件的作用：,电源开关,频率显示,幅度显示,波形选择,频率范围选择,频率微调,幅度衰减,幅度微调,函数信号输出,4、测量前示波器面板控件的位置,注意：测量时对控件进行适当的调节,四、实验内容,1、观察波形,打开信号发生器电源开关，将其输出接CH1。调节信号发生器的输出频率和电压，调节示波器CH1通道偏转因数、扫描速率、电平等，使示波器显示稳定的波形。观察并画出示波器上的波形。,2、测量正弦信号电压与周期,调好信号发生器的输出信号，选择示波器CH1通道合适的偏转因数、选择合适的扫描速率值，使屏上刻度范围内出现完整波形，将实验数据记录入下表,例: 幅度测量读数,偏转因数：1V/格；,测量原理,偏转因数,时基因数,周期测量读数,扫描时因数：1ms；,峰峰值垂直距离：4.02格,一个波长的水平距离：5.10/31.70格,将信号分别输入CH1和CH2通道，扫描速率旋钮置X-Y（逆时针到底），调节信号幅度或改变通道偏转因数，使图形不超出荧光屏视场，观察李萨如图,3、测量信号的频率,观察李萨如图形,两个相互垂直的谐振动合成时，若其频率fx与fy 成简单的整数比，合成的轨迹是封闭的稳定几何图形，称为李萨如图,测量原理,测量信号频率,调出 =1:1、1:2、2:3、3:4的李萨如图形，在下表中描下李萨如图形并记下相应CH2通道信号的频率fy,nx2，ny3,nx3，ny4,4、观察“拍”现象,两个同方向的谐振动合成时，若其频率f1与f2 的差值远小于f1、f2，合成振动的振幅随时间缓慢的呈周期性变化，这种现象称为“拍”,“拍”频：,垂直方式选ADD，通道2极性选NORM，扫描速率调到合适值，调可调标准信号源信号频率，使屏上出现稳定的“拍”波形，观察 “拍”现象。,四、注意事项,测信号电压和周期时，一定要将电压衰减旋纽的微调和扫描速率旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）。,五、思考题,1、如果打开示波器电源后，看不到扫描线也看不到光点，可能有那些原因？,2、当Y轴输入端有信号，但屏上只有一条水平线时，是什么原因？应如何调节才能使波形沿Y轴展开？,3、如何用示波器测量两正弦信号的相位差？(选做),
