數字示波器的調理與使用一、實驗目的認識示波器的構造與示波原理掌握示波器的使用方法，學會用示波器觀察各樣電信號的波形學會用示波器測正弦溝通信號的電壓幅值及頻次學會用李薩如圖法，丈量正弦信號頻次二、實驗儀器RIGOLDS1000E型數字儲存示波器，ＤＧ１０２２函數波形發生器三、實驗原理1、雙蹤示波器的原理：雙蹤示波器控制電路主要包含：電子開關、垂直放大電路、水平放大電路、掃描發生器、同步電路、電源等。Y圖1.雙蹤示波器原理方框圖此中，電子開關使兩個待測電壓信號YCH1和YCH2周期性地輪番作用在Y偏轉板，這樣在熒光屏上忽而顯示YCH1信號波形，忽而顯示YCH2信號波形。因為熒光屏熒光物質的余輝及人眼視覺滯留效應，熒光屏上看到的是兩個波形。假如正弦波與鋸齒波電壓的周期略不同，屏上出現的是一挪動的不穩固圖形，這是因為掃描信號的周期與被測信號的周期不一致或不呈整數倍，致使每次掃描開始時波形曲線上的起點均不同樣所造成的。為了獲取必定數目的完好周期波形，示波器上設有“time/div”調理旋鈕，用來調理鋸齒波電壓的周期，使之與被測信號的周期呈適合的關系，進而顯示出完好周期的正弦波形。當掃描信號的周期與被測信號的周期一致或是整數倍，屏上一般會顯示出完好周期的正弦波形，但因為環境或其余要素的影響，波形會挪動，為此示波器內裝有掃描同步電路，同步電路從垂直放大電路中拿出部分待測信號，輸入到掃描發生器，迫使鋸齒波與待測信號同步，此稱為“內同步”。假如同步電路信號從儀器外面輸入，則稱為“外同步”。2．示波器顯示波形原理：假如在示波器的YCH1或YCH2端口加上正弦波，在示波器的X偏轉板加上示波器內部的鋸齒波，當鋸齒波電壓的變化周期與正弦電壓的變化周期相等時，則在熒光屏大將顯示出完好周期的正弦波形，如圖2所示。假如在示波器的YCH1、YCH2端口同時加上正弦波，在示波器的X偏轉板加上示波器內部的鋸齒波，則在熒光屏上將獲取兩個正弦波。圖2.示波器顯示正弦波形的原理3、數字儲存示波器的基來源理數字儲存示波器的基來源理框圖如圖3所示：圖3.數字儲存示波器的基來源理框圖數字示波器是依據采樣原理，利用A/D變換，將連續的模擬信號轉變為失散的數字序列，而后進行恢復重修波形，進而達到丈量波形的目的。輸入緩沖器放大器（AMP)將輸入的信號作緩沖變換，起到將被測體與示波器隔離的作用，示波器工作狀態的變換不會影響輸入信號，同時將信號的幅值切換至適當的電平范圍（示波器能夠辦理的范圍），也就是說不同幅值的信號在經過輸入緩沖放大器后都會轉變為同樣電壓范圍內的信號。A/D單元的作用是將連續的模擬信號轉變為失散的數字序列，而后依據數字序列的先后次序重修波形。因此A/D單元起到一個采樣的作用，它在采樣時鐘的作用下,將采樣脈沖到來時刻的信號幅值的大小轉變為數字表示的數值。這個點我們稱為采樣點。A/D變換器是波形收集的重點零件。多路選通器（DEMUX）將數據依據次序擺列，馬上A/D變換的數據依據其在模擬波形上的先后次序存入儲存器，也就是給數據安排地點，其地點的次序就是采樣點在波形上的次序，采樣點相鄰數據之間的時間間隔就是采樣間隔。數據收集儲存器（AcquisitionMemory)是將采樣點儲存下來的儲存單元，他將采樣數據依據安排好的地點儲存下來，當收集儲存器內的數據足夠還原波形的時候，再送入后級辦理，用于還原波形并顯示。辦理器（μP）及顯示內存（DisplayMemory)。辦理器用于控制和辦理全部的控制信息,并把采樣點還原為波形點，存入顯示內存區，并用于顯示。顯示單元（Display)將顯示內存中的波形點顯示出來，顯示內存中的數據與LCD顯示面板上的點是一一對應的關系。4、李薩如圖形的基來源理假如在示波器的CH1通道加上一正弦波，在示波器的CH2通道加上另一正弦波，當兩正弦波信號的頻次比值為簡單整數比時，在熒光屏大將獲取李薩如圖形，以下圖所示。這些李薩如圖形是兩個互相垂直的簡諧振動合成的結果，它們知足此中，f

x代表

CH1通道上正弦波信號的頻次，

f

y

代表

CH2通道上正弦波信號的頻次，nx

代表李薩如圖形與設想水平線的切點數目，

ny

代表李薩如圖形與設想垂直線的切點數目。四、實驗內容與步驟1、察看各樣波形并丈量正弦波形的電壓、周期和頻次。調理信號發生器，分別察看三角波、方波、正弦波形三種，熟習信號發生器和示波器的使用。選擇三個頻次段正弦波形，分別丈量對應波形電壓（峰-峰值）、周期和頻次。將數據填入表格，并計算絕對偏差。（注：標準值即信號發生器顯示的值）2、利用李薩如圖形測頻次將兩信號發生器分別從示波器的CH1輸入端和CH2輸入端輸入,將CH1和CH2輸入端信號置于XY模式，可保持CH1輸入端信號發生器的頻次不變（比如fx=100Hz）,調理CH2輸入端信號發生器的頻次,使屏中出現大小適中的圖形，即出現如講義中所示的李莎如圖形,計算出fy，讀出信號發生器上CH2輸入端信號的頻次fy?,比較fy和fy?。1、察看各樣波形正弦波、鋸齒波和三角波，丈量3種正弦波形的電壓、頻次和周期，計算相對偏差。（注：標準值即信號發生器顯示的值）丈量值標準值丈量值標準值丈量值標準值信號1相對偏差信號2相對偏差信號3相對偏差2、利用李薩如圖形測頻次（攝影片）1：12：13：1fx（CH1）(Hz)100100100李薩如圖形fy(Hz)（計算值）fy?(Hz)（丈量值）五、思慮題若在示波器上看到的波形幅度太小，應調理哪個旋鈕，使波形的大小適中？如何用示波器定量地丈量溝通信號的電壓有效值和頻次？察看兩個信號的合成李薩如圖形時，應如何操作示波器？實驗儀器RIGOLDS1000E型數字儲存示波器觸發中狀態邊緣觸發脈寬觸發有關知識儲示波器的主要技術指標：1．最大取樣速率fmax定義：單位時間內達成的完好A／D變換的最高次數。最大取樣速率主要由A／D變換器的最高變換速率來決定。最大取樣速率愈高，儀器捕獲信號的能力愈強。數字儲存示波器在某個丈量時刻的實質取樣速率可依據示波器當時設定的掃描時間因數（t/div）計算。其計算公式為式中，N——每格的取樣數，t/div——掃描時間因數，掃描一格所占用的時間，亦稱掃描速度。2．儲存帶寬：儲存帶寬與取樣速率親密有關。依據奈奎斯特取樣定理，假如取樣速率大于或等于信號最高頻次重量的2倍，即可重現原信號波形。實質上，在數字存儲示波器的設計中，為保證顯示波形的分辨率，常常要求增添更多的取樣點，一般一個周期取4～10點。帶寬是決定示波器正確丈量信號的能力的基本參數之一。帶寬是表征示波器能正確丈量的頻次范圍。帶寬的定義是指正弦輸入信號衰減至真切幅值的70.7%(-3dB)的頻次點。沒有足夠的帶寬，示波器就不可以觀察到高頻的變化。幅值將會失真，信號沿將會變得緩和，細節將會丟掉。5倍原則：示波器需要的帶寬=丈量信號的最高頻次重量的頻次X55倍原則能夠供給+/-2%的丈量偏差，關于往常的應用已足夠。3．分辨率：分辨率用于反應儲存信號波形細節的綜合特征。分辨率包含垂直分辨率和水均分辨率。垂直分辨率與A/D變換器的分辨率相對應，常以屏幕每格的分級數(級/div)表示。水均分辨率由儲存器的容量來決定，常以屏幕每格含多少個取樣點（點/div）表示。4．儲容量：儲存容量又稱記錄長度，用記錄一幀波形數據據有的儲存容量來表示，常以字（word）為單位。儲存容量與水均分辨率在數值上互為倒數關系。數字儲存器的儲存容量往常采納256B，512B，1KB，4KB等。儲存容量愈大，水均分辨率就愈高。但儲存容量并不是越大越好，因為儀器最高取樣速率的限制，若儲存容量選用不適合，常常會因時間窗口縮短而失掉信號的重要成分，或許因時間窗口增大而使水均分辨率降低。5．讀出速度：讀出速度是指將儲存的數據從儲存器中讀出的速度，常用(時間)/div表示。此中，時間等于屏幕中每格內對應的儲存容量×讀脈沖周期。使用時，示波器應依據顯示器、記錄裝置或打印機等對速度的不同要求，選擇不同的讀出速度。注意事項1、AC電源輸入應當在100V-240V，47-63Hz±10%的選擇電壓范圍之內。2、第一次使用前先確認安裝正確的保險絲值

:100V-240VAC

輸入電壓

:T2A/250V。3、接地警示:為防止電擊，電源線的地線一定接地。使用本機時，為保證使用者的安全及周邊儀器安全，在與產品