交流信号的几种常用参数测量(仪器说明)概要

1周期信号的参数EE1641B1信号发生器DS5022数字存储示波器SX2172型交流毫伏表电平的基本概念实验内容修改《电工电子实验(1)》第三次课2一、周期信号的参数时间参数周期T频率f=1/T占空比θ=τ/(T-τ)=τ/T×100%τTT-τt通常将占空比为50%的矩形波称为方波。将占空比小于50%的矩形波称为脉冲波。3周期信号的参数电压参数正峰值UP负峰值U-P峰峰值UPP平均值U01()TUftdtT平均值亦称作直流分量UPU-PUPPTVt4周期信号的参数对称于横坐标的正弦波最大值Um=UP瞬时值u(t)有效值U()sin()mutUtVt2222mPPPUUUUUm=UP5周期信号的参数直流偏置将一个周期信号叠加一个直流电压的过程称为直流偏置。直流偏置的结果是使周期信号在坐标系中上移或下移。直流偏置的结果改变了周期信号的平均值0.8VVVV1.8V-0.2V1V-1Vttt+6二、EE1641B1信号发生器主要功能输出信号波形：正弦波，三角波，方波，TTL输出。输出信号频率：0.2Hz~2MHz。输出阻抗：函数输出50Ω,TTL输出600Ω。输出信号幅度（开路）：10mV～20Vpp可调。直流电平调节范围：关或-5V~+5V。占空比(SYM)调节范围：关或25%~75%。内扫描方式：线性/对数扫描方式。幅度显示：三位，（Vpp或mVpp）频率显示：0.200Hz~20MHz（Hz或kHz）7EE1641B1信号发生器面板图扫描速率/外测低通外输入插座TTL输出50Ω输出波形选择频段选择频率调节直流偏置电源开关显示频率显示幅度扫频范围/外测衰减幅度调节幅度衰减占空比调节扫描／计数8函数信号输出（50Ω输出）√50Ω输出插座连接测试电缆；√由波形选择按钮选定所需的输出波形；√由频率选择按钮选定输出信号的频段，由频率调√节旋钮调整输出信号频率到所需的工作频率值；√由幅度衰减和幅度调节钮调节输出信号的幅度；50Ω输出波形选择频段选择频率调节幅度衰减幅度调节9函数信号输出（50Ω输出）需要时由直流偏移钮调节信号所携带的直流电平，否则应置“关”的位置；波形对称调节器改变输出信号占空比。输出波形为三角波时可使三角波调变为锯齿波。正弦波输出时应置“关”的位置。直流偏置占空比调节10TTL脉冲信号输出•TTL输出插座连接测试电缆，输出TTL脉冲信号；•信号幅度为标准TTL电平不可调。频率、占空比可调，操作均与函数输出信号一致。TTL输出11使用注意事项输出端不可长时间短路。读取频率、幅度参数时请注意单位指示灯。本仪器电压幅度参数为开路输出峰峰值（R内=50Ω），带负载时输出插口实际输出电压小于开路输出峰峰值（受R内=50Ω的影响），且随负载阻抗值的变化而变（负载阻抗值越接近R内=50Ω受到的影响越大）。输出电缆线的红夹子连接实验电路的信号输入端，黑夹子连接实验电路的公共端。12三、DS5022数字存储示波器示波器的作用是将不可见的电信号以图形的方式显现出来并可测量、读取相关的电压和时间参数。常用的示波器有两类：模拟（阴极射线管）示波器：实时跟随被测信号的变化，由电子束在荧光屏上运动，描绘出被测信号波形。数字式存储示波器：对被测信号进行采样，变成数字信号后在液晶屏上以点（离散的采样点）或矢量（采样点间有连线）方式描绘出被测信号波形。13面板操作键分布图14显示界面说明图15波形显示的自动设置使用自动设置：1．将被测信号连接到信号输入通道。2．按下AUTO按钮。示波器将自动设置垂直，水平和触发控制。如需要，可手工调整这些控制使波形显示达到最佳。16垂直控制区（VERTICAL）垂直移位旋钮垂直POSITION旋钮控制信号的垂直显示位置。当转动垂直POSITION旋钮时，指示通道地（GROUND）的标识跟随波形而上下移动。使用垂直POSITION旋钮在波形窗口居中显示信号。17转动垂直SCALE旋钮改变“Volt/div（伏/格）”垂直档位，波形窗口下方的状态栏中对应通道的档位显示发生了相应的变化。通过按下垂直SCALE旋钮作为设置输入通道的粗调/细调状态的快捷键。“Volt/div（伏/格）”垂直档位18通道切换键按CH1、CH2、MATH、REF，屏幕显示对应通道的操作菜单、标志、波形和档位状态信息。按OFF按键关闭当前选择的通道。OFF按键具备关闭菜单的功能。当菜单未隐藏时，按OFF按键可快速关闭菜单。如果在按CH1、CH2后立即按OFF，则同时关闭菜单和相应通道。19水平控制区（HORIZONTAL）转动水平SCALE旋钮改变“S/div（秒/格）”水平档位，状态栏对应通道的档位显示发生了相应的变化。以1－2－5的形式步进。Delayed（延迟扫描）快捷键：按下水平SCALE旋钮可以切换到延迟扫描状态，在延迟扫描状态可达到10ps/div*。20水平移位旋钮使用水平POSITION旋钮调整信号在波形窗口的水平位置。转动水平POSITION旋钮时，可以观察到波形随旋钮而水平移动。21水平MENU按钮按MENU按钮，显示TIME菜单。在此菜单下，可以开启/关闭延迟扫描或切换Y－T、X－Y显示模式。此外，还可以设置水平POSITION旋钮的触发位移或触发释抑模式。触发位移：指实际触发点相对于存储器中点的位置。转动水平POSITION旋钮，可水平移动触发点。触发释抑：指重新启动触发电路的时间间隔。转动水平POSITION旋钮，可设置触发释抑时间。22触发控制区（TRIGGER）使用LEVEL旋钮改变触发电平设置。转动LEVEL旋钮，可以发现屏幕上出现一条桔红色（单色液晶系列为黑色）的触发线以及触发标志，随旋钮转动而上下移动。停止转动旋钮，触发线和触发标志在5秒后消失。在移动触发线的同时，可以观察到在屏幕上触发电平的数值或百分比显示发生了变化。（在触发耦合为交流或低频抑制时，触发电平以百分比显示）23触发操作菜单使用MENU调出触发操作菜单，改变触发的设置。可通过显示屏上菜单选择相应操作：边沿触发。信源选择。边沿类型。触发方式。耦合。注：改变前三项的设置会导致屏幕右上角状态栏的变化。24中点触发和强制触发按50%按钮，设定触发电平在触发信号幅值的垂直中点。按FORCE按钮，强制产生一触发信号，主要应用于触发方式中的“普通”和“单次”模式。25主菜单按键光标测量自动测量系统功能设置显示设置采样设置存储设置26主菜单-采样设置使用主菜单ACQUIRE按钮，弹出右表所示采样设置菜单。通过屏幕旁菜单操作键调整采样方式。27主菜单-采样设置观察单次信号，选用实时采样方式，观察高频周期性信号，选用等效采样方式。希望观察信号的包络避免混淆，选用峰值检测方式。期望减少所显示信号中的随机噪音，选用平均采样方式，平均值的次数可以选择。观察低频信号，选择滚动模式方式。希望显示波形接近模拟示波器效果，选用模拟获取方式。希望避免波形混淆，打开混淆抑制。28主菜单-显示设置（表1）使用DISPLAY按钮弹出下图所示设置菜单。通过菜单操作按钮调整显示方式。29主菜单-显示设置（表2）30主菜单-存储设置使用STORAGE按钮弹出下图存储设置菜单。通过菜单操作按钮设置存储/调出波形。31主菜单-系统功能设置（表1）使用UTILITY按钮弹出辅助系统功能设置菜单。32主菜单-系统功能设置（表2）33主菜单-自动测量（掌握重点）按MEASURE自动测量功能键，系统显示自动测量操作菜单。本示波器具有20种自动测量功能：峰峰值、最大值、最小值、顶端值、底端值、幅值、平均值、均方根值、过冲、预冲共10种电压测量频率、周期、上升时间、下降时间、正占空比、负占空比、延迟1→2（上升沿）、延迟1→2（下降沿沿）、正脉宽、负脉宽的测量，共10种时间测量。34主菜单-自动测量-主页35自动测量电压参数定义36主菜单-自动测量-电压测量分页一37主菜单-自动测量-电压测量分页二38主菜单-自动测量-电压测量分页三39自动测量时间参数定义40主菜单-自动测量-时间测量分页一41主菜单-自动测量-时间测量分页二42主菜单-自动测量-时间测量分页三43主菜单-光标测量•主菜单控制区的CURSOR为光标测量功能按键。光标测量分为3种模式：•1．手动：两个电压（或时间）光标成对出现，可手动调整光标的间距。显示的读数即为测量的电压或时间值。需首先选定所要测量的波形。•2．追踪：水平与垂直光标交叉构成十字光标，并自动定位在波形上。旋转对应的移位旋钮可以调整十字光标在波形上的位置。示波器同时显示光标点的坐标值。•3．自动测量：首先选择需自动测量的参数，在自动测量模式下，系统显示光标对应的电压或时间参数值。系统根据信号的变化，自动调整光标位置，并计算相应的参数值。44主菜单-光标测量-手动方式操作步骤如下：①．选择手动测量模式，操作顺序为：CURSOR→光标模式→手动。②．选择被测信号通道：根据被测信号的输入通道不同，选择CH1或CH2。操作顺序为：信源选择→CH1或CH2或MATH。注：当测量MATH的垂直通道时，数值的显示以“d”（格）为单位。③．选择光标类型：根据需要测量的参数分别选择电压或时间光标。按键操作顺序为：光标类型→电压或时间。45主菜单-光标测量-手动方式④．移位旋钮移动光标定位在待测波形待测位置⑤．获得测量数值：（时间以屏幕水平中心位置为基准，电压以通道接地点为基准）显示光标1或2位置的电压或时间值显示光标1、2的水平间距（△X）：即两光标间的时间值。显示光标1、2水平间距的倒数（1/△X）。显示光标1、2的垂直间距（△Y）：即两光标间的电压值。注：当光标功能菜单隐藏或显示其它功能菜单时，测量数值自动显示于屏幕右上角。46主菜单-光标测量-追踪方式光标追踪测量方式是在被测波形上显示十字光标，通过移动光标的水平位置，光标自动在波形上定位，并显示当前定位点的水平、垂直坐标和两光标间水平、垂直的增量。其中，水平坐标以时间值显示，垂直坐标以电压值显示。47主菜单-光标测量-追踪方式操作步骤如下：①．选择光标追踪测量模式，按键操作顺序为：CURSOR→光标模式→追踪。②．选择光标A、B的信源：根据被测信号的输入通道不同，选择CH1或CH2。若不希望显示此光标，则选择无光标。③．移动光标在波形上的水平位置•注意：只有光标追踪菜单显示时，才能水平移动光标。在其它菜单状态下，十字光标在当前窗口的水平位置不会改变，垂直光标可能因为波形的瞬时变化而上下摆动。48主菜单-光标测量-追踪方式④．获得测量数值：（时间以屏幕水平中心位置为基准，电压以通道接地点为基准）显示光标1或2位置的电压或时间值显示光标1、2的水平间距（△X）：即两光标间的时间值（以“秒”为单位）。显示光标1、2水平间距的倒数（1/△X）。显示光标1、2的垂直间距（△Y）：即两光标间的电压值（以“伏”为单位）。•注：当光标功能菜单隐藏或显示其它功能菜单时，测量数值自动显示于屏幕右上角。49光标自动测量模式显示当前自动测量参数所应用的光标。若没有在MEASURE菜单下选择任何的自动测量参数，将没有光标显示。本示波器可以自动移动光标测量MEASURE菜单下的所有20种参数。主菜单-光标测量-自动测量方式50设置垂直系统-CH1、CH2通道的设置•每个通道有独立的垂直菜单可单独设置。按CH1或CH2功能按键，系统显示该通道的操作菜单，说明见下表：51设置垂直系统-CH1、CH2通道的设置52设置垂直系统-CH1、CH2通道的设置1．设置通道耦合：以CH1通道为例，被测信号是一含有直流偏置的正弦信号。按CH1→耦合→交流，设置为交流耦合方式。被测信号含有的直流分量被阻隔。波形显示如下图所示。53设置垂直系统-CH1、CH2通道的设置•按CH1→耦合→直流，设置为直流耦合方式。被测信号含有的直流分量和交流分量都可以通过。波形显示如下图所示。54设置垂直系统