數(shù)字存儲示波器的使用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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)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）【實(shí)驗(yàn)儀器功能介紹】（1）熟悉示波器上各旋鈕的功能和用法多功能旋鈕常用菜單運(yùn)行控制J(D“畑)Qrl*〕(3[MLNU]MAINo^0*!CfJlo統(tǒng)HORIZONTAL「<|PCBOiaN[>■siA"HUGCEft■AlE>LlVERTICALPCG-i-iOh觸發(fā)控制水平控制垂直控制設(shè)置垂直系sCale（垂CHI、’CH2J(D“畑)Qrl*〕(3[MLNU]MAINo^0*!CfJlo統(tǒng)HORIZONTAL「<|PCBOiaN[>■siA"HUGCEft■AlE>LlVERTICALPCG-i-iOh觸發(fā)控制水平控制垂直控制設(shè)置垂直系sCale（垂CHI、’CH2ICAL(CHH2、MA頻率上線、交流、接地|SUVHH1：匚町i2'③數(shù)字濾波的合的方式matH為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算REF為導(dǎo)入導(dǎo)出已保存、Ref、_off、poLtlSITION（垂直位置）、界面的文件菜單或保存文件儲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）" …一宀」?…「細(xì)節(jié)②時基償-T、X-Y（水平軸，但不存MENU①延遲掃描：用來放大一段波形，以"匚上顯示通道1電壓，垂直軸形上顯示通道2電壓）Ro11③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(shí)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(diǎn)之間通過連線的方式顯示)、點(diǎn)(直接顯示采樣點(diǎn))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、波形存儲與設(shè)置存儲(適用于內(nèi)部存儲)，可從存儲位置中調(diào)出或刪除已存文件。出廠設(shè)置則設(shè)置調(diào)出出廠設(shè)置操作設(shè)置輔助系統(tǒng)(Utility)接口設(shè)置、聲音、頻率計、Language(1/3)通過測試、波形錄制、打印設(shè)置(2/3)參數(shù)設(shè)置、自校正(3/3)按Utility-通過測試一規(guī)則設(shè)置中的Mask可進(jìn)行設(shè)置水平容限范圍與垂直容限范圍，均為(0.04div-4.00div)按Utility—波形錄制一模式一錄制可對波形進(jìn)行錄制，最大幀數(shù)為1000,各幀之間時間間隔設(shè)置為1.00ms-1000s按Utility—波形錄制一模式一回放執(zhí)行RUN/ST0P鍵停止或繼續(xù)波形回放功能按Utility—波形錄制一模式一存儲根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的幀數(shù)存儲或調(diào)出當(dāng)前錄制的波形按Utility—參數(shù)設(shè)置可設(shè)置屏幕保護(hù)、界面方案、鍵盤密碼設(shè)置等運(yùn)行自校正程序以前，請確認(rèn)示波器已預(yù)熱或運(yùn)行達(dá)30分鐘以上。如果操作溫度變化范圍達(dá)到或超過5°C,必須打開系統(tǒng)功能菜單，執(zhí)行“自校正”程序。自動測量(Measure)該示波器提供20種自動測量的波形參數(shù)，包括10種電壓參數(shù)和10種時間參數(shù)：峰峰值(Vpp)、最大值(Vmax)、最小值(Vmin)、頂端值(Vtop)、底端值(Vbase)、幅值(Vamp)、平均值(Average)、均方根值(Vrms)、過沖(Overshoot)、預(yù)沖(Preshoot)、頻率、周期、上升時間(RiseTime)、下降時間(FallTime)、正占空比(+Duty)、負(fù)占空比(-Duty)、延遲、正脈寬(+Width、和負(fù)脈寬(-Width)。光標(biāo)測量(Cursor)手動模式：出現(xiàn)水平調(diào)整或垂直調(diào)整的光標(biāo)線。追蹤模式：水平與垂直光標(biāo)交叉構(gòu)成十字光標(biāo)。自動測量模式：系統(tǒng)會顯示對應(yīng)的電壓或時間光標(biāo)。此方式在未選擇任何自動測量參數(shù)時無效。使用執(zhí)行按鍵(AUTO、RUN/STOP)AUTO(自動設(shè)置)：自動設(shè)定儀器各項(xiàng)控制值，以產(chǎn)生適宜觀察的波形顯示。RUN/STOP(運(yùn)行/停止)：運(yùn)行和停止波形采樣。(2)DG1022型函數(shù)/任意波形發(fā)生器、視圖切換通道切換CH1輸出使能電源開關(guān) 菜單鍵波形選擇鍵數(shù)字鍵盤、視圖切換通道切換CH1輸出使能電源開關(guān) 菜單鍵波形選擇鍵數(shù)字鍵盤CH2輸出使能CH1輸出端頻率計輸入端發(fā)生器提供了3種界面顯示模式：單通道常規(guī)模式、單通道圖形模式及雙通道常規(guī)模式。這3種顯示模式可通過前面板左側(cè)的View按鍵切換。用戶可通過CH1來切換活動通道，CH2以便設(shè)定每通道的參數(shù)及觀察、比較波形。操作面板左側(cè)下方有一系列帶有波形顯示的按鍵，它們分別是：Sine（正弦波）、Squar（方波）、Ramp（鋸齒波）、Pulse（脈沖波）、Noise（噪聲波）、Arb（任意波）輸出設(shè)置Output調(diào)制/掃描/脈沖串設(shè)置Mod（調(diào)制）、Sweep（掃描）、Burst（脈沖串）。在本信號發(fā)生器中，這三個功能只適用于通道1。使用Mod鍵，可輸出經(jīng)過調(diào)制的波形。并可以通過改變類型、內(nèi)調(diào)制/外調(diào)制、深度、頻率、調(diào)制波等參數(shù)，來改變輸出波形。DG1022可用AM、FM、FSK或PM調(diào)制波形。使用Sweep按鍵掃描，可調(diào)制或掃描正弦波、方波、鋸齒波或任意波形（不能調(diào)制或掃描脈沖、噪聲）在掃描模式中，可在指定的掃描時間內(nèi)從開始頻率到終止頻率而變化輸出。使用Burst按鍵，可以產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波、脈沖波或任意波的脈沖串波形輸出，噪聲只能用于門控脈沖串。存儲和調(diào)出/輔助系統(tǒng)功能/幫助功能使用Store/Recall按鍵，存儲或調(diào)出波形數(shù)據(jù)和配置信息。使用Utility按鍵，可以進(jìn)行設(shè)置同步輸出開/關(guān)、輸出參數(shù)、通道耦合、通道復(fù)制、頻率計測量；查看接口設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置信息；執(zhí)行儀器自檢和校準(zhǔn)等操作。使用Help按鍵，查看幫助信息列表。獲得任意鍵幫助：要獲得任何面板按鍵或菜單按鍵的上下文幫助信息，按下并按住該鍵2?3秒，顯示相關(guān)幫助信息。用戶自定義任意波形按Arb-編輯一創(chuàng)建1?選擇點(diǎn)數(shù)，設(shè)置任意波形的初始化點(diǎn)數(shù)，在默認(rèn)情況下，點(diǎn)1設(shè)置為高電平，固定在0秒，點(diǎn)2設(shè)置為低電平，設(shè)置為指定循環(huán)周期的一半。2.設(shè)置插值，選擇插值開，啟用在波形點(diǎn)之間進(jìn)行線性內(nèi)插。選擇插值關(guān)，在波形點(diǎn)之間維持不變的電壓電平，并創(chuàng)建一個類似的數(shù)字波形。3.編輯波形點(diǎn)。4.存儲波形至非易失存儲器，波形創(chuàng)建完畢后按保存鍵進(jìn)入Store/Recall功能界面,將波形保存到非易失性存儲器或外部存儲器中。在非易失存儲器中，每個波形存儲的位置，只能存儲一個波形，只能存儲一個波形，如果有新波形存儲進(jìn)來，舊的波形將被覆蓋。存儲完畢后，按View鍵切換為圖形顯示模式，可查看所創(chuàng)建的波形。編輯已存儲波形按Arb-編輯一已存，按讀取將其讀入易失存儲器中進(jìn)行編輯，用戶可以重新編輯已存波形的頻率/周期，幅值/高電平，偏移/低電平，相位參數(shù)。調(diào)制波形設(shè)置使用Mod按鍵，可輸出經(jīng)過調(diào)制的波形。DG1022可輸出AM、FM、FSK或PM調(diào)制波形。調(diào)制波形由載波和調(diào)制波形組成，波Sine、Square、Ramp、Arb可進(jìn)行調(diào)制。幅度調(diào)制（AM）：按Mod-類型-AM，可調(diào)制振幅變化深度（0%-120%）頻率調(diào)制（FM）：按Mod-類型-FM調(diào)制波形的頻率（2mHz?20KHz）,其中設(shè)置的頻偏必須小于或等于載波頻率。頻移鍵控（FSK）按Mod—類型—FSK，可進(jìn)行跳頻，內(nèi)調(diào)制時設(shè)置跳躍頻率范圍不超過載波的頻率范圍。相位調(diào)制（PM）Mod-類型-PM，進(jìn)行相位調(diào)制（0°?360°）。四種調(diào)制波形都可以按View鍵切換為圖形顯示模式，查看波形參數(shù)。設(shè)置掃頻波形脈沖串按鍵可為用戶提供多種波形函數(shù)的脈沖串輸出，可持續(xù)特定數(shù)目的波形循環(huán)N循環(huán)脈沖串），可使用任何波形函數(shù)，但是噪聲只能用于門控脈沖串。按View鍵切換為圖形顯示模式，查看波形參數(shù)。（3）實(shí)驗(yàn)原理電子示波器（簡稱示波器）能夠簡便地顯示各種電信號的波形，一切可以轉(zhuǎn)化為電壓的電學(xué)量和非電學(xué)量及它們隨時間作周期性變化的過程都可以用示波器來觀測，示波器是一種用途十分廣泛的測量儀器。一、示波器的基本結(jié)構(gòu)示波器的主要部分有示波管、帶衰減器的Y軸放大器、帶衰減器的X軸放大器、掃描發(fā)生器（鋸齒波發(fā)生器）、觸發(fā)同步和電源等，其結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示。為了適應(yīng)各種測量的要求，示波器的電路組成是多樣而復(fù)雜的，這里僅就主要部分加以介紹。1．示波管如圖1所示，示波管主要包括電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分，全都密封在玻璃外殼內(nèi)，里面抽成高真空。下面分別說明各部分的作用。

（1）熒光屏：它是示波器的顯示部分，當(dāng)加速聚焦后的電子打到熒光上時，屏上所涂的熒光物質(zhì)就會發(fā)光，從而顯示出電子束的位置。當(dāng)電子停止作用后，熒光劑的發(fā)光需經(jīng)一A、第二陽極A五部分組成。燈絲通電后加熱陰極。陰極是一個表面涂有氧化物的金屬筒，被加熱后發(fā)射電子。控制柵極是一個頂端有小孔的圓筒，套在陰極外面。它的電位比陰極低，對陰極發(fā)射出來的電子起控制作用，只有初速度較大的電子才能穿過柵極頂端的小孔然后在陽極加速下奔向熒光屏。示波器面板上的“亮度”調(diào)整就是通過調(diào)節(jié)電位以控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變了屏上的光斑亮度。陽極電位比陰極電位高很多，電子被它們之間的電場加速形成射線。當(dāng)控制柵極、第一陽極、第二陽極之間的電位調(diào)節(jié)合適時，電子槍內(nèi)的電場對電子射線有聚焦作用，所以第一陽極也稱聚焦陽極。第二陽極電位更高，又稱加速陽極。面板上的“聚焦”調(diào)節(jié)，就是調(diào)第一陽極電位，使熒光屏上的光斑成為明亮、清晰的小圓點(diǎn)。有的示波器還有“輔助聚焦”，實(shí)際是調(diào)節(jié)第二陽極電位。放大或衰減1觸發(fā)同歩放大或衰減1觸發(fā)同歩1扌m描發(fā)生器敢大F軸輸入外觸發(fā)（3）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：它由兩對相互垂直的偏轉(zhuǎn)板組成，一對垂直偏轉(zhuǎn)板Y,—對水平偏轉(zhuǎn)板X。在偏轉(zhuǎn)板上加以適當(dāng)電壓，電子束通過時，其運(yùn)動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使電子束在熒光屏上的光斑位置也發(fā)生改變。2．信號放大器和衰減器示波管本身相當(dāng)于一個多量程電壓表，這一作用是靠信號放大器和衰減器實(shí)現(xiàn)的。由于示波管本身的X及Y軸偏轉(zhuǎn)板的靈敏度不高（約0.1—lmm/V）,當(dāng)加在偏轉(zhuǎn)板的信號過小時，要預(yù)先將小的信號電壓加以放大后再加到偏轉(zhuǎn)板上。為此設(shè)置X軸及Y軸電壓放大器。衰減器的作用是使過大的輸入信號電壓變小以適應(yīng)放大器的要求，否則放大器不能正常工作，使輸入信號發(fā)生畸變，甚至使儀器受損。對一般示波器來說，X軸和Y軸都設(shè)置有衰減器，以滿足各種測量的需要。3．掃描系統(tǒng)掃描系統(tǒng)也稱時基電路，用來產(chǎn)生一個隨時間作線性變化的掃描電壓，這種掃描電壓隨時間變化的關(guān)系如同鋸齒，故稱鋸齒波電壓，這個電壓經(jīng)X軸放大器放大后加到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上，使電子束產(chǎn)生水平掃描。這樣，屏上的水平坐標(biāo)變成時間坐標(biāo),Y軸輸入的被測信號波形就可以在時間軸上展開。掃描系統(tǒng)是示波器顯示被測電壓波形必需的重要組成部分二、示波器顯示波形的原理如果只在豎直偏轉(zhuǎn)板上加一交變的正弦電壓，則電子束的亮點(diǎn)將隨電壓的變化在豎直方向來回運(yùn)動，如果電壓頻率較高，則看到的是一條豎直亮線，如圖2所示。要能顯示波形，必須同時在水平偏轉(zhuǎn)板上加一掃描電壓，使電子束的亮點(diǎn)沿水平方向拉開。這種掃描電壓的特點(diǎn)是電壓隨時間成線性關(guān)系增加到最大值，最后突然回到最小，此后再重復(fù)地變化。這種掃描電壓即前面所說的“鋸齒波電壓”，如圖3所示。當(dāng)只有鋸齒波電壓加在水平偏轉(zhuǎn)板上時，如果頻率足夠高，則熒光屏上只顯示一條水平亮線。如果在豎直偏轉(zhuǎn)板上（簡稱Y軸）加正弦電壓，同時在水平偏轉(zhuǎn)板上（簡稱X軸）加鋸齒波電壓，電子受豎直、水平兩個方向的力的作用，電子的運(yùn)動就是兩相互垂直的運(yùn)動的合成。當(dāng)鋸齒波電壓比正弦電壓變化周期稍大時，在熒光屏上將能顯示出完整周期的所加正弦電壓的波形圖。如圖4所示。三、同步的概念如果正弦波和鋸齒波電壓的周期稍微不同，屏上出現(xiàn)的是一移動著的不穩(wěn)定圖形。這種情形可用圖5說明。設(shè)鋸齒波電壓的周期Tx比正弦波電壓周期Ty稍小，比方說Tx/Ty=7/8。在第一掃描周期內(nèi)，屏上顯示正弦信號0—4點(diǎn)之間的曲線段；在第二周期內(nèi)，顯示4—8點(diǎn)之間的曲線段，起點(diǎn)在4處；第三周期內(nèi)，顯示8—11點(diǎn)之間的曲線段，起點(diǎn)在8處。這樣，屏上顯示的波形每次都不重疊，好象波形在向右移動。同理，如果T比T稍大，則好xy象在向左移動。以上描述的情況在示波器使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)。其原因是掃描電壓的周期圖5與被測信號的周期不相等或不成整數(shù)倍，以致每次掃描開始時波形曲線上的起點(diǎn)均不一樣所造成的。為了使屏上的圖形穩(wěn)定，必須使T/T=n（n=l,2,3,…），n是屏上顯示完整波xy形的個數(shù)。為了獲得一定數(shù)量的波形，示波器上設(shè)有“掃描時間”（或“掃描范圍”）、“掃描微調(diào)”旋鈕，用來調(diào)節(jié)鋸齒波電壓的周期T（或頻率f）,使之與被測信號的周期T（或xxy頻率f）成合適的關(guān)系，從而在示波器屏上得到所需數(shù)目的完整的被測波形。輸入Y軸的被y測信號與示波器內(nèi)部的鋸齒波電壓是互相獨(dú)立的。由于環(huán)境或其它因素的影響，它們的周期（或頻率）可能發(fā)生微小的改變。這時，雖然可通過調(diào)節(jié)掃描旋鈕將周期調(diào)到整數(shù)倍的關(guān)系，但過一會兒又變了，波形又移動起來。在觀察高頻信號時這種問題尤為突出。為此示波器內(nèi)裝有掃描同步裝置，讓鋸齒波電壓的掃描起點(diǎn)自動跟著被測信號改變，這就稱為整步（或同步）。有的示波器中，需要讓掃描電壓與外部某一信號同步，因此設(shè)有“觸發(fā)選擇”鍵，可選擇外觸發(fā)工作狀態(tài)，相應(yīng)設(shè)有“外觸發(fā)”信號輸入端。4）實(shí)驗(yàn)操作步驟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(bǔ)償，直到波形為補(bǔ)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通道補(bǔ)償過度 補(bǔ)償正確 補(bǔ)償不足

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U，正弦波電壓峰峰值=UX(探頭衰減率)pp PP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(diǎn)軌跡為一穩(wěn)定的閉合曲線——李薩如圖形。接上示波器CHI、CH2通道探頭。并按下CH1和CH2將衰減系數(shù)設(shè)定為10X(與補(bǔ)償值一致)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。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。若通道未被顯示，則按下CH1和CH2菜單按鈕。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。調(diào)整垂直SCALE旋鈕使兩路信號顯示的幅值大約相等。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。按下水平控制區(qū)域的MENU按鈕選擇時基中的X-Y模式。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。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