數(shù)字存儲示波器的使用

加灰色底紋部分是預(yù)習(xí)報告必寫部分示波器是一種常用的電子儀器，主要用于觀察和測量各種電信號。配合各種傳感器把非電量轉(zhuǎn)換成電量，示波器也可以用來觀察各種非電量的變化過程。示波器有多種類型和型號，但它們基本原理是相同的。本實驗是用雙信號發(fā)生器的輸出信號在示波器中合成李薩如圖形。［實驗?zāi)康模?．了解示波器的主要結(jié)構(gòu)和顯示波形的基本原理。2．學(xué)會使用函數(shù)信號發(fā)生器。3．學(xué)會用示波器觀察波形以及測量電壓、周期和頻率等。4、理解李薩如圖形合成原理及方法。［實驗儀器］DS1052E型數(shù)字存儲示波器、DG1022雙通道函數(shù)/任意波形發(fā)生器、連接線（2根）【示波管的簡單介紹】示波管如圖1所示示波管包括有：（1）一個電子槍，它發(fā)射電子，把電子加速到一定速度，并聚焦成電子束；（2）一個由兩對金屬板組成的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)；（3）一個在管子末端的熒光屏，用來顯示電子束的轟擊點。所有部件全都密封在一個抽成真空的玻璃外殼里，目的是為了避免電子與氣體分子碰撞而引起電子束散射。接通電源后，燈絲發(fā)熱，陰極發(fā)射電子。柵極加上相對于陰極的負(fù)電壓，它有兩個作用：①一方面調(diào)節(jié)柵極電壓的大小控制陰極發(fā)射電子的強度，所以柵極也叫控制極；②另一方面柵極電壓和第一陽極電壓構(gòu)成一定的空間電位分布，使得由陰極發(fā)射的電子束在柵極附近形成一個交叉點。第一陽極和第二陽極的作用一方面構(gòu)成聚焦電場，使得經(jīng)過第一交叉點又發(fā)散了的電子在聚焦場作用下又會聚起來；另一方面使電子加速，電子以高速打在熒光屏上，屏上的熒光物質(zhì)在高速電子轟擊下發(fā)出熒光，熒光屏上的發(fā)光亮度取決于到達(dá)熒光屏的電子數(shù)目和速度，改變柵壓及加速電壓的大小都可控制光點的亮度。水平偏轉(zhuǎn)板和垂直偏轉(zhuǎn)板是互相垂直的平行板，偏轉(zhuǎn)板上加以不同的電壓，用來控制熒光屏上亮點的位置?！緦嶒瀮x器功能介紹】熟悉示波器上各旋鈕的功能和用法設(shè)置垂直系統(tǒng)VERTICAL（CH1、CH2、MATH、REF、OFF、POSITION（垂直位置）、SCALE（垂直范圍））CH1、CH2①可設(shè)置耦合的方式：直流、交流、接地②探頭的衰減系數(shù)③數(shù)字濾波的頻率上線MATH為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)運算界面REF為導(dǎo)入導(dǎo)出已保存的文件菜單或保存文件，但不存儲X-Y方式的波形設(shè)置水平系統(tǒng)HORIZONTAL（MENU、POSITION(水平位置)SCALE(水平范圍)MENU①延遲掃描：用來放大一段波形，以便查看圖形細(xì)節(jié)②時基：Y-T、X-Y（水平軸上顯示通道1電壓，垂直軸上顯示通道2電壓）、Roll③采樣率：顯示系統(tǒng)采樣率設(shè)置觸發(fā)系統(tǒng)TRIGGER（LEVEL、MENU、50%、FORCE）MENU中的觸發(fā)模式有邊沿觸發(fā)、脈寬觸發(fā)、斜率觸發(fā)、視頻觸發(fā)、交替觸發(fā)（穩(wěn)定觸發(fā)雙通道不同步信號，此觸發(fā)模式下，不能產(chǎn)生X-Y波形，且交替觸發(fā)菜單中觸發(fā)類型為視頻觸發(fā)時它的同步分為：所有行、指定行、奇數(shù)場、偶數(shù)場）。觸發(fā)方式：自動、普通、單次，如在自動下無法穩(wěn)定兩波形，可選擇單次穩(wěn)定波形。觸發(fā)設(shè)置：靈敏度、觸發(fā)抑制：設(shè)置重新啟動觸發(fā)電路的時間間隔，時間范圍為：500ns-1.5s、觸發(fā)釋抑：使觸發(fā)釋抑復(fù)位到500ns.設(shè)置采樣系統(tǒng)（Acquire）獲取方式：普通、平均、峰值檢測，其中平均采樣方式圖像更細(xì)，期望減少所顯示信號中的隨機(jī)噪聲。如期望觀察信號的包絡(luò)，避免混淆，選用峰值檢測方式；采樣方式：觀察單次信號選用實時采樣方式，觀察高頻周期性信號選用等效采樣方式。設(shè)置顯示系統(tǒng)(Display)顯示類型：矢量（采樣點之間通過連線的方式顯示）、點（直接顯示采樣點）清除顯示：（清除所有先前采集的顯示及任何從內(nèi)部存儲區(qū)或USB存儲設(shè)備中調(diào)出的軌跡存儲和調(diào)出（Storage）存儲類型：位圖存儲與CSV存儲（適用于外部存儲器）波形存儲與1．觀察信號發(fā)生器波形（1）將兩探頭上的衰減系數(shù)調(diào)為10X檔，使探勾連接到示波器右下角的接頭上，探頭上的夾子接地，調(diào)節(jié)探頭上的十字接口分別對CH1和CH2進(jìn)行補償，直到波形為補償正確圖示。（2）拔出探頭，將信號發(fā)生器的輸出端CH1或CH2接到示波器對應(yīng)的CH1和CH2通道輸入端上，開啟信號發(fā)生器，按下發(fā)生器的Output按鈕，啟動AuTo鍵。調(diào)節(jié)示波器（注意信號發(fā)生器頻率與掃描頻率），觀察波形，并使其穩(wěn)定。2．測量周期、頻率、電壓在示波器上調(diào)節(jié)出大小適中、穩(wěn)定的波形，選擇按下正弦波、方波、鋸齒波、脈沖波、噪聲波、任意波中其中一個，按下Measure鍵打開全部測量，從表中讀出周期Prd、頻率Freq、電壓值Upp，正弦波電壓峰峰值=Upp×（探頭衰減率）理論上波形發(fā)生器的幅值=正弦波電壓峰峰值也可以選擇Cursor光標(biāo)鍵進(jìn)行手動或追蹤測量。注意：每換一種波形，示波器屏幕上的波形如不自動轉(zhuǎn)換，可按RUN/STOP鍵轉(zhuǎn)換對應(yīng)選擇的波形。3．李薩如圖形合成如果，示波器的X、Y偏轉(zhuǎn)板都加上隨時間變化的正弦信號，電子束在熒光屏上形成的軌跡是兩個互相垂直的振動的合成。當(dāng)兩個正弦信號或一個正弦信號與一個鋸齒波信號合成，二者頻率簡單整數(shù)比利時，亮點軌跡為一穩(wěn)定的閉合曲線——李薩如圖形。（1）接上示波器CH1、CH2通道探頭。并按下CH1和CH2將衰減系數(shù)設(shè)定為1X（與補償值一致）（2）打開兩臺函數(shù)信號發(fā)生器，保持兩臺信號發(fā)生器的頻率基本相同。（3）將CH1、CH2通道探頭各自與信號發(fā)生器相連。并按下CH1和CH2的Output鍵。（4）若通道未被顯示，則按下CH1和CH2菜單按鈕。（5）按下AUTO（自動設(shè)置）按鈕。如圖形不穩(wěn)定按下觸發(fā)設(shè)置TRIGGER中的MENU鍵中選擇觸發(fā)方式自動選為單次。（6）調(diào)整垂直SCALE旋鈕使兩路信號顯示的幅值大約相等。（7）按下水平控制區(qū)域HORIZONTAL的MENU菜單按鈕以調(diào)出水平控制菜單。（8）按下水平控制區(qū)域的MENU按鈕選擇時基中的X-Y模式。（9）調(diào)整垂直SCALE、垂直POSITION和水平SCALE旋鈕使波形達(dá)到最佳效果。（10）用發(fā)生器中的旋鈕改變CH1或CH2的頻率，會得到一系列的李薩如圖形，CH1和CH2通道輸入成倍數(shù)關(guān)系的頻率信號，測試如下倍數(shù)的李薩如圖形（CH1：CH2）：1：1、1：2、1：3、2：3。令fx、fy分別代表Y軸和X軸電壓的頻率，nx代表X方向的切切線和圖形相切的切點數(shù)，ny代表Y方向的切線和圖形相切的切點數(shù)。當(dāng)CH1：CH2=1：2時（fy/fx=nx/ny=2/1），李薩如圖形形成原理如下：fy/fx=1/1,2/1,3/1,3/2李薩如圖大致形狀如下：［實驗記錄］1.觀察與測量示波器電壓及波形波形電壓峰-峰值周期頻率fy/kHzV/divdivUp-p/Vms/divdivTy/ms正弦波方波鋸齒波脈沖波2．電壓測量I正弦波方波鋸齒波脈沖波示波器測量波形幅值Up-p/V信號發(fā)生器顯示幅值U(V)百分差（%）3．李薩如圖形觀察參數(shù)選擇fx：fy1：11：21