实验四示波器应用二

电子线路实验报告实验名称：实验四（二）——多个波形测量示波器的应用系别：电子科学系班号：电科2班组别：第23组实验者姓名：江东华学号：19720132203337实验日期：2014年11月04日实验报告完成日期：2014年11月07日指导老师意见：一、实验目的1、熟悉多功能电路实验箱的使用方法；2.掌握双踪示波器函数信号发生器的使用；3、掌握用示波器观察测量多个相关波形的正确方法。二、实验仪器示波器、函数信号发生器、多功能电路实验箱三、实验原理1、脉冲波形参数的测量：(1)高电平HV：信号最高点相对零电平的电压值：(2)低电平LV：信号最低点相对零电平的电压值；(3)脉冲最大幅度mV：电压从起始稳态值到峰值的变化幅度LHmVVV；(4)上升时间rt：从0.1mV上升到0.9mV所需时间；(5)下降时间ft：从0.9mV下降到0.1mV所需时间；(6)正脉冲宽度tu：正脉冲两次到达0.5mV的时间间隔；(7)负脉冲宽度-tu：负脉冲两次到达0.5mV的时间间隔；(8)周期T：周期性连续脉冲中相邻两个脉冲波形相位相同点间的时间间隔；T=tu+-tu;(9)频率f：周期性连续脉冲中，每秒出现脉冲波形的次数；f=1/T;(10)占空比D：正脉冲宽度与重复周期的比值D=tu/T.2、示波器观测多个相关波形的方法由于双踪示波器在“内触发状态”双通道显示情况下，示波器的扫描信号的起始时刻由“触发源选择开关”所选的CH1、CH2输入信号及“触发极性开关”所选的“+”、“一”来决定。即：CH1的上升、下降沿或CH2的上升、下降沿决定扫描信号的起始时刻。因此，当示波器触发信号选择不当时，如：信号仅由CHI输入，而触发源选择CH2；由于触发源所选的CH2没有信号输入，示波器的扫描信号起始时刻不能决定，导致CHI输入信号不能同步而使波形不能稳定显示。而当示波器双通道显示两相关信号时，不论两信号是否同频，由于两相关信号间的相位由电路决定，故，不论“触发源选择”CH1或CH2，示波器的扫描信号起始时刻均能决定，示波器能稳定地显示两相关波形。然而，当所需观测的相关信号超过两个时，双踪示波器将如何观察，保证观察信号之间的相位正确呢？下面以双踪示波器观察图2所示的三个相关工作波形为例，说明双踪示波器观察多个相关波形的方法。由于双线示波器每次只能观测两个波形，要把三个波形之间正确的相位关系描绘出来，就必须恰当地选取“触发信号”。如果第一次同时观测VI、V2波形，选V1作内“+”触发，则V1的每一个上升沿均有可能被选作扫描的起始时刻。那么V2波形的起始时刻将随着V1的不同上升沿而改变，对V2来说，起始时刻就不确定了。当第二次同时观测V1、V3波形时，仍选V1作内“+触发，同理，对V3来说起始时刻也不确定的。这样画出的V2、V3波形的相位关系可能发生移动，就不符合图1的实际情况。如果第一次同时观测V1、V2波形，选V2作内“+触发，则在Vl的十个周期内，V2只有一个上升沿被选用扫描的起始时刻。那么V2波形的起始时刻确定了，VI波形的起始时刻也就确定了。当第二次同时观测V2、V3波形时，仍选V2作内“+触发，同理，V2和V3波形的起始时刻也是确定。这样画出的V1.V2、V3波形的相位关系就不会发生移动。由上述讨论可知：V2波形的边沿数最少（信号周期等于系统周期）o决定扫描的起始刻数最少（只有一个）。因此就不会产生各个波形之间的相位移动。因此，若要观测三个或三个以上的相关波形时，必须选择系统中边沿数最少的波形作为触发信号，才台皂无误地画出各个波形之间的时序关系。但是，在内触发的情况下，每一次都必须用同一线来观测周期最大的V2信号波形，若要同时观测Vl、V3波形，则选不到V2用内触发信号。因此，通采用外触发方式，即把边沿数最少的V2作为外触发信号。这样，示波器的两根测试笔就可以随意观测V1、V2、V3之间任意两个波形，因为这时已固定V2作为外触发信号了。这样就增加了观测的灵活性，并能准确无误地画出各个波形之间的时序关系。3、多功能电路实验箱简介四、实验内容1、多功能电路实验箱功能的检查：(1)接通电源后，将任一逻辑电平指示灯逐个与Si(A)相接，拨动Si，观察灯的变化；(2)用示波器“DC耦合观察P（一）、P(+)电平，按下P，观察电平变化；(3)按图5(如下)搭接电路，按动P，观察L16、L15、L14、L13及LED1数码管显示。按图连接好电路，将1Cp0于脉冲信号A连接，在于LED数码管如下连接：1Q3接D,1Q2接C,1Q1接B,1Q0接A。可观察到每按一次A，数码管显示数字将从1至9增加。2、双踪示波器观察TTL波形：按图4搭接电路，用函数信号发生器的TTL方波信号（f=5KHz,占空比为1/2，高低电平分别为3.6V、0.2V）作Vi，用双踪示波器观察Vi，Vo的波形，并从示波器上测出Vi，Vo的脉冲参数，记录在表1，比较Vi，Vo的脉冲参数，说明电路作用。表1：测量计算测量计算测量VH(V)VL(V)Vm(V)tu+(μs)tu-(μs)T(μs)trtfVi5.01-0.095.11100.00100.02200.0260ns60nsVo5.170.2205.3999.92100.08200.0021.34μs21.50μs电路作用：滤波的作用，隔直流。3.用双踪示波器观测多个相关波形：（1）在图5电路基础上，将1Cpo由原来接P(+)改接函数信号发生器的TTL信号（f=10KHz，占空比为1/2）（2）用双踪示波器观测如下列3种情况下1Q3,1Q2，1Q1，1Q0，1Cpo的工作波形：I.选1Q3作为外“-”触发。观测波形，并画出1Q3作为外“-”触发下1Q3、1Q2、1Q1、1Q0、1Cpo的相位关系的工作波形。注意应使各信号的时间轴起点对齐。波形如下图所示：检测方法：五、实验故障与排除方法1、tr与tf数值较难从图中读出，可直接用快照。2、示波器上不显示波形。原因有以下几种：信号发生器没有按输出：电路没有连接好，某处松动；没有按Autoscale;触发源没有选择正确。3、最后一个实验，应选外触发，触发接与1Q3处；参考信号选择Cp0（边沿数最多），接于CH1处；1Q0,1Q1,1Q2依次接CH2，过程中触发源和参考信号都不能改变。六、思考题1、在实验中如何确定不同频率的相关波形的触发源信号?答：如果以较低的频率信号作为触发源，在低频率信号的一个周期内，同时也很容易看到较高频率的另一个信号完整的一个周期以上的信号情况。而反过来如果是以较高的频率信号作为触发源，那么由于周期短，需要数个周期才能容纳小低频信号的一个完整波形，所以就不易稳定下来。所以触发源的选择——最好在一个周期内只有一个上升或者下降沿。2、对于同频的多个相关波形，是否可以随意改变触发源信号。答：不可以,这样会使得波形不稳定，影响观察。3、在内触发的条件下，当改变观察信号时，是否可以改变示波器位移。答：可以，示波器的位移旋钮和触发没有关联。4、总结多个相关信号观察及波形画法。答：用CH1顺次观察每个待测信号确定每个待测信号都存在，找出一个周期之内变化最少的信号，CH1始终接时钟信号作为画图的参考，然后用CH2顺次观察各路信号以CH1作为参考作出至少一个周期内的图像。七、小结1、外触发信号的选择：触发源选择周期最大，边沿数最小的信号。参考信号（时钟信号）选择边沿数最多，周期最小的信号。2、时钟信号接CH1，当示波器能正确显示波形后，不要再调节电路或示波器的参数。3、最后一个实验结果可按上图检查对错。