常用电子仪器使用-数字示波器

2020/2/25长江大学龙从玉11、实验目的3、常用电子仪器的工作原理与主要功能1.1、掌握数字示波器与函数信号发生器的基本使用方法。1.2、掌握用数字示波器对电信号参数的多种测量方法。*1.3、掌握数字示波器对双踪信号及其相位差的测量方法。2、实验设备与实验器材2.1、函数信号发生器EE1641D(B)；2.2、数字示波器TDS1002；2.3、模拟实验箱；2.4、数子万用表UT58A。2、常用电子仪器的使用--数字示波器3.1、示波器是显示信号波形并测量波形参数的设备。示波器由垂直、水平、触发及显示四大部分构成。以数字示波器TDS1002为例，分述各部分的功能如下：2020/2/25长江大学龙从玉21）示波器Y轴(垂直轴)：Y轴由信号电压驱动，输入电压大小决定波形垂直幅度(电压基准：V/格)。Y轴输入通道：CH1、CH2(习惯称为Y1,Y2)两路输入通道。Y轴输入耦合：DC耦合/AC耦合/接地短路三种耦合方式。其中AC耦合可过滤信号中的直流分量，观测信号中的交变分量；DC耦合用于观测直流及动态信号全貌。Y轴信号显示：CH1、CH2、DUAL双踪/MATH四种显示方式。MATH作两信号加减运算，还可作波形分析。Y轴调节：①Y轴垂直电压基准（Volts/Div），电压基准分粗调与细调，可在Y轴菜单下选择。②Y轴位移旋钮，使波形上下移动，不改变幅度。以上的输入耦合与显示调节均可在Y轴菜单下选择进行操作。☆Y轴调节旋钮在光标测量选项中：在测量电压时，为垂直电压光标位移；在测量时间时，为水平时间光标位移。2020/2/25长江大学龙从玉32）示波器X轴(水平轴)：X轴由锯齿波驱动，锯齿波上升速度(时间)决定波形水平宽度(时间基准：ms/格).X轴调节：①X轴时间基准：(Time/Div)。时间基准分主时间基准与窗口时间基准，窗口时间基准相当于X轴的区间扩展，时间基准在X轴菜单下转换。②X轴水平位移调节旋钮，不改变波形。③X轴归0键，按下此键，使初始时间居中归0。便于观测阶跃信号（如测量信号上升时间）。X轴输入端：在示波器为YT显示时，可外接同步触发信号。3）示波器的同步触发系统：使X轴锯齿波电压与Y轴信号电压在时间上同步，这波形稳定显示关键！！！※触发/释抑旋钮：触发电平的调节:调触发电平(释抑时间)旋钮可获稳定波形。※触发菜单键：①触发源：CH1、CH2、LINE电源、EXT外部。②触发模式：边缘/视频、极性：上升/下降、自动/正常。※强制触发键：2020/2/25长江大学龙从玉4※自动设置菜单：自动判断波形类别，自动设置并测量波形特征参数（俗称傻瓜键）。※自动测量菜单：自动测量待测波形的频率、周期、正频宽、上升时间、电压峰峰值、电压均方根值、平均值等11种参数。采用选项菜单按键循环显示各参数测量值。*要根据测量需求，合理设置Y轴/X轴基准！否则测量波形参数的误差较大！※光标测量菜单：采用光标测量就是手动测量。在电压测量选项中两Y轴位移旋钮调电压光标，其增量为测量电压；在时间测量选项中两Y轴位移旋钮调时间光标，其增量为测量时间。※采集菜单：可选择取样采集、峰值采集（观测阶跃信号）或平均值采集。※显示菜单：可选择YT显示或XY显示；对比度增强或减弱等。※辅助功能菜单：数字示波器可在此菜单下进入自校准。…数字示波器的循环选项菜单按键：在功能主菜单或专用菜单下，根据显示屏提示，进行循环选项操作。4）数字示波器的功能菜单2020/2/25长江大学龙从玉5输出信号Ch1输入端自动设置键光标测量自动测量存储/调出采集键显示键帮助键默认键x轴输入端耦合直流带宽限制关/60M伏/格粗调探头1×主时基视窗设定视窗扩展触发钮电平辅助功能边沿视频斜率上升信号CH1触发方式自动耦合噪声抑制信源类型CH1频率…CH1峰峰值…CH2平均值…CH2周期…类型时间信号源CH1相对值100us10khz游标１－50us游标２50us取样峰值检测平均值取样次数64形式向量持续无限格式YT对比↓增强对比减弱设置波形信号CH1RETA储存RETB关闭系统状态选件自校正故障记录Language中文(简)探运算键CH1旋钮位移光标CH1菜单键CH1幅度钮水平位移钮水平菜单键归0键时间基准钮触发菜单键触发/释抑钮观察键图-1数字示波器面版3.2、TDS1002示波器操作面板2020/2/25长江大学龙从玉6选项菜单显示采集模式触发电平2）TDS1002显示屏说明水平触发位置CH1垂直电压基准主时间基准CH2零电平触发源触发电平触发频率文字显示有关信息(3秒)CH2垂直电压基准带宽限制取消自动设置峰峰值…均方根值…周期…频率…CH1零电平触发状态窗口时间基准图-2示波器显示屏2020/2/25长江大学龙从玉7EE1641B1与EE1641D函数信号发生器主要性能相似。EE1641B1函数信号发生器具有：1）输出信号波形选择：正弦波、三角波、方波。可按键循环选择输出波形，有发光管指示波形。2）信号频率调节：频率范围分段按键，可循环选择，发光管指示频段，频率微调旋扭，可连续调节频率。输出频率有数字显示。3）信号波形调节：①信号电压幅度调节旋扭，可连续调节输出电压。②输出电压衰减按键，可选衰减：20db(1/10)、40db(1/100)。③波形对称性调节旋扭,可调节方波的占空比或不对称波的正/负半波比。关断调节旋扭：则输出波形对称。④信号直流电平调节旋扭，旋扭逆旋至关断为直流零电平。★输出电压峰峰值有数字显示。3.3、函数信号发生器的性能2020/2/25长江大学龙从玉84）输出端选择：①TTL输出端：仅输出TTL5V信号，电压不可变。输出频率可调：0.3Hz--3MHz。②函数输出端：输出可选择正弦波/三角波/方波。输出频率可调：0.3Hz--3MHz。输出电压可调：VPP:0--20V、内阻：50Ω。EE1641D函数发生器输出频率为0.2-2MHz，有以下输出端:③功率输出端：仅输出正弦波;输出频率：f可调范围：500hz--15Khz。输出电压：VPP可调范围：0-20V、内阻：4Ω。④单脉冲输出端：5）扫频（描）信号：输出频率在一定范围内变化的的信号。扫频源选择：内部对数/内部线性/外部扫描。扫频信号调节：扫频宽度可调、扫频速率可调。扫频信号输出端：用函数输出端或TTL输出端。6）计数器：测量信号源（或外部）信号的频率（略）。2020/2/25长江大学龙从玉94.1、用数字示波器与数字万用表测量校准信号与电源电压。先将数字示波器本机Vpp=5V的信号，分别以AC/DC耦合输入CH1或CH2，用自动设置功能进行探头倍率校准。可在Y轴菜单下按选项按键修正。按表-1要求，分别调节直流稳定电源电压。按下输出键输出电压，再用数字示波器的自动设置功能，分别以AC/DC耦合测量各电压。用数字万用表的交流/直流电压档测量220V交流电压与上述直流电压。并记录在表-1中。4、数字示波器的使用表-1数字示波器与万用表测量电压待测信号源测量工具示波器信号（5Vpp+2.5V¯）直流稳压电源电压峰峰值平均值波形3V6V12V示波器测量值DC耦合5.122.483.0AC耦合5.120.0万用表测量值V交流交流电源12V~12.8V0V直流03.0００2020/2/25长江大学龙从玉104.2、用数字示波器的自动测量与光标测量功能，分别测量信号发生器输出f=200Hz、Vpp=5V和f=1000Hz、Vpp=0.3V的正弦/三角/方波信号，记录在表-2中。表-2数字示波器与信号发生器使用记录表函数发生器输出信号数字示波器测量值波形电压VPP频率Hz自动测量值光标测量值VPPV周期mS频率HzVPPV周期mS频率Hz正弦波0.3V1K5.0V200三角波5.0V200方波5.0V200表-3数字示波器测量阻容电路相位差电路参数周期T相差时间△t相位差角C/FR/Ωus/格格数T/usus/格格数△t/us/00.1u(104)1K250410001001100363K1002200722020/2/25长江大学龙从玉114.3、数字示波器测量阻容电路相位差图-3阻容电路的相位差测量图数字示波器CH1CH2uc0.1u1KR4v1kHz信号源在图-3阻容电路上接入Vpp=4V、f=1KHz的正弦信号。用双踪示波器测量电容端输出的相位差。改取R=3K，再测量之。将测量值记录在表-3中。△tucuT0设信号周期：T两信号的相差时间:△t两信号相位差角Tt/3600u2020/2/25长江大学龙从玉125、数字示波器与信号发生器的使用说明2020/2/2512长江大学龙从玉1）函数信号频率的调节：先选择频率范围，再用频率调节旋钮调节输出频率。2）函数信号发生器输出端的选择：TTL输出、函数输出及功率输出。3）在函数输出波形的选择：可选正弦波、方波或三角波。*函数信号波形的调节：调节波形对称性旋钮，分别使输出波形为最小与最大脉冲宽度，（关断为对称波形）。4）信号输出电压的调节：用输出电压幅度旋钮调节电压；还可用输出衰减按键降低输出电压！5）函数信号的直流电平的调节：调节直流电平旋钮，用万用表直流电压档测量输出信号的直流电平（关断为直流零电平）。*6）在信号源正常定频输出时，不要按下扫频选择按键，否则输出频率会不断变化！5.1、函数信号发生器的调节方法与操作步骤2020/2/25长江大学龙从玉13①在Y轴菜单下确定探头倍率、根据信号选择输入耦合方式，电压与时间基准。②按自动测量功能键：③按选项菜单中对先确定测量信号通道，在选择波形有关参数值读取(电压、周期、频率、正频宽、上升时间等)。注意：在测量脉冲上升时间时，应调整时间基准，否则，测量误差极大。①在Y轴菜单下，确定探头倍率，根据信号选择输入耦合方式。②按自动设置功能键：可直接读取有关参数；自动设置功能会根据检测到不同信号，显示相应测量参数！如：对正弦信号参数：电压峰峰值、均方根值、周期、频率等值。对脉冲信号测量参数：电压峰峰值、平均值、周期、频率等值。③可在选项菜单中按对应键，可选择相应参量的测量。如：对脉冲信号，在选项菜单中按上升时间或正频宽可读取相应值。1）采用自动设置功能的测量步骤2）采用自动测量功能的测量步骤5.2、数字示波器的测量方法与操作步骤2020/2/25长江大学龙从玉14①在Y轴菜单下，根据信号选择耦合方式、电压与时间基准。②按光标测量功能键，在选项菜单中，用第1循环选择键：关闭/电压/时间的进入测量（测量时，光标灯会亮）。③调节Y1与Y2光标位移旋钮，对准被测波形相关位置，就在屏幕显示栏中读取测量的电压或时间的增量值△Y=(Y2-Y1)。④测量信号上升时间：先按X轴归零键使初始时间归0，再调小时间基准。调光标对准波形位置，准确测量微小时间。3）采用光标测量功能的测量步骤4.3、方波与脉冲信号的测量方法图-3方波信号参数的测量周期正频宽电压光标2光标1△T光标1光标210%90%△U2020/2/25长江大学龙从玉155.4、数字示波器与信号发生器的操作故障分析开关频段选择频率细调频率指示波形选择函数/功率电压调节电压指示函数信号功率输出TTL输出单脉冲输出波形调节关:对称直流调节关:0电平函数/功率电压衰减扫描计数计数输入扫描速度扫描宽度B1开关输入CH1自动设置测量光标幅度调节CH1菜单Y位移X位移触发/释抑钮自测信号选项菜单键功能菜单区波形不稳定？1.检查触发源2.调节触发电平输出电压太小？检查是否按衰减！波形不对称？波形调节没关断输出频率不稳是否错按扫描键没有扫描基线？1.检查YX位移是否居中2.检查显示菜单！输入5V信号显示为500V检查探头补偿倍率！输入方波却显示斜方波将AC耦合换成DC耦合无输出波形？检查直流电平钮水平调节在小信号测量时,可在采集菜单下,选用平均值采集!2020/2/25长江大学龙从玉166.1、阐述数字示波器的使用注意事项，示波器主要操作实习中的操作要点，整理实验中的测量数据；6.2、总结实验中所用函数信号发生器的调节与使用方法；6.3、总结实验中所用数字存储示波器与模拟示波器