数字示波器实验

数字示波器实验实验目的1．熟练掌握双踪数字合成函数信号发生器和双踪数字示波器的操作；2．进一步学习用数字示波器观察和测量信号波形；3．利用数字示波器捕捉非周期性瞬态信号。什么是示波器•示波器是形象地显示信号幅度随时间变化的波形显示仪器，是一种综合的信号特性测试仪，是电子测量仪器的基本种类•示波器的用途：–电压表，电流表，功率计–频率计，相位计–脉冲特性，阻尼振荡•示波器的应用：–电子，电力，电工时间幅度示波器功能•示波器的主要功能是：精确地再现时间和电压幅度的函数波形。用它可以即时地观察电压幅度相对时间的变化情况，从而获得波形的质量信息，如幅度和频率，波形，不同波形的时间和相位的关系……•在概念上，模拟示波器和数字示波器的测量的目标是相同的，而在实际结构上它们的内部采用的技术不同，所以它们的表现形式并不相同。•数字示波器的蓬勃发展与模拟示波器的逐渐消亡将成为历史的必然趋势。数字技术的发展赋予示波器更多波形捕获能力，更多的数学运算功能，它可以是一台具有波形显示的功率计，可以进行波形参数分析，它还能存储各种波形以及相关的信息……示波器分类􀂄􀂄模拟示波器数字示波器数字存储示波器数字荧光示波器虚拟示波器混合信号示波器（MSO）模拟示波器示波管的基本结构示波器显示波形原理原理:带电粒子在电场力的作用下加速和偏转华东理工大学物理实验教学中心EastChinaUniversityofScienceandTechnology直线电子Y向偏转X向扫描图形加速光点观察外接信号，必须在X偏转板上加锯齿波信号--扫描显示稳定波形的条件：扫描电压周期应为被测信号周期的整数倍，Tx=nTy（n=1，2，3…）李萨如图形在示波器的X、Y偏转板上分别输入两个正弦波，当它们频率的比值为简单整数，荧光屏上出现的稳定封闭曲线。24434547223012相同频率不同相位时的李萨如图形应用1：利用李萨如图比较两个信号之间的相位差：李萨如图形的应用应用2：利用李萨如图形测定未知信号的频率xyyxffNN特点：xyxyfNNfxN、yN分别为李萨如图形与X、Y轴方向的切点数李萨如图形的应用不同相位差时的李萨如图形特征波形-90-90-90-90-90模拟示波器的缺陷模拟和数字示波器的比较波形显示示波器类别简单重复信号复杂动态重复信号定时测量非重复单次信号触发功能预触发示波器带宽数据处理稳定信号变化信号异常信息缓变信号随机毛刺快沿信号模拟示波器CRT显示技术好好差差差差好差不能边沿不能低不能DSO示波器等效采样技术好差差好差好差好差多种能高能DSO示波器实时采样技术好好好好好好差好好多种能高能数字示波器原理数字示波器的四个重要参数带宽采样速率存储深度波形捕获率信号波的一些基本概念对于非正弦波由最小值过渡到最大值的时间越短，所含的谐波分量也就越多，波形所含谐波的频率也越高。对于脉冲波占空比越小，波形所含谐波就越多，谐波频率分量也越高。带宽信号进入示波器首先是通过放大器，它是一个低通滤波器。放大器的带宽很宽（和基波比较），输出方波不表现失真。放大器的带宽变窄，波形中的某些谐波不能通过，输出的方波发生畸变，产生误差。放大器带宽很窄，输出的几乎完全不像方波，由于缺少主要的谐波分量，波形呈圆弧状。因此，带宽不足将导致波形幅度衰减和波形失真。示波器带宽指的是正弦输入信号衰减到其实际幅度的70.7%时的频率值。采样速率模拟信号转化为数字信号经变换后最终恢复成模拟波形显示在示波器上，通俗地说，采样实际上是在用点来描绘进入示波器的模拟信号。采样是等间隔地进行，采样率以“点/秒”来表示。采样原理采样过程采样速率对于单次事件，示波器必须具有足够的采样速率用以恢复单次捕捉所获得的波形。示波器采样率高低对波形构建的真实性有直接影响（采样率高的好处）波形失真波形混淆波形漏失存储深度存储深度：指在波形存储器中存储波形样本的数量。存储深度＝波形存储时间*采样率。示波器的存储深度将决定能采集信号的时间以及能用到的最大采样速率。波形捕获率波形刷新率（波形捕获速率）是指1秒内示波器捕获波形的次数，表示为波形数每秒（wfms/s）。采样速率表示的是示波器在一个波形或周期内，采样输入信号的频率，波形捕获速率则是指示波器采集波形的速度。刷新率的高低直接影响波形捕获偶然事件发生的概率。波形刷新率数字存储示波器（DSO）使用串行处理机制，每秒钟可以捕获10到5000个波形。仪器介绍DG1022信号发生器的面板示波器面板主要操作步骤观察各种波形并测量正弦波形的电压、频率和周期2、按下AUTO，示波器将自动设置使波形显示达到最佳状态；1、信号发生器输出以正弦信号，示波器通道1连接信号发生器；3、可进一步调节水平或者垂直位置，使波形显示符合自己要求；4、按下MEASURE，再结合F1-F5，可以得到输入波形的相关参数；各种波形参数的手动测量-1、按下CURSOR光标测量键，结合MULTIPURPOSE旋钮，可以手动测量波形的相关参数；李萨如图形1、信号发生器输出以正弦信号，示波器通道1和2分别连接信号发生器；2、按下Display按钮；把F2的时基菜单从原来的“Y-T”改为“Y-X”，即可观察到两通道信号合成的李萨如图形。实验内容•1、观察各种波形并测量正弦波形的电压、频率和周期。（注：标准值即信号发生器显示的值）实验内容2、利用李萨如图形测频率实验内容3、绘下半波整流、全波整流、C滤波、π滤波的波形4、利用实验室提供的设备，通过示波器观察实验者的脉搏信号，测量实验者的心率。实验者脉搏信号周期为：实验者心率为：。实验报告要求（简化报告）1.完成预习报告问题。2.根据预习报告表格填写实验结果，写出测量待测信号的频率、周期和幅度结果。3.简述示波器面板上各个主要旋纽的作用。4.分析讨论注意事项1、掌握所使用的示波器、信号发生器面板上各旋钮的作用后再操作。2、示波器上所有开关与旋钮应轻柔缓缓旋转，不能用力过猛或随意乱旋转。3、插卸电缆必须拿着接头小心操作，绝不能硬拉缆线。4、测量脉搏时压电传感器务必轻拿轻放，注意接线不被拉扯断；注意压电传感器与个人脉搏的良好接触，以便获得最佳强度信号；