数字存储示波器原理及使用.doc

整理)数字储存示波器的原理及使用精选文档数字储存示波器的原理及使用示波器是一种用途十分广泛的电子丈量仪器它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程目前大批使用的示波器有两种：模拟示波器和数字示波器模拟示波器发展较早，技术也特别成熟，其长处主若是带宽宽、成本低但是跟着数字技术的飞速发展，数字示波器拥有了好多模拟示波器不具备的长处：不但拥有可储存波形、体积小、功耗低，使用方便等长处，并且还拥有强盛的信号及时办理解析功能；拥有输入输出功能，可以与计算机或其余外设相连实现更复杂的数据运算或解析跟着相关技术的进一步发展，数字示波器的频率范围也愈来愈高了，其使用范围将更为广泛所以，学习数字示波器的使用拥有重要的意义实验目的1. 认识数字示波器的工作原理；2. 掌握数字示波器的使用方法；3. 会用数字示波器丈量未知信号的参数实验原理数字储存示波器与模拟示波器不一样在于信号进入示波器后马上经过高速A/D变换器将模拟信号前端快速采样，储存其数字化信号并利用数字信号办理技术对所储存的数据进行及时快速办理，获取信号的波形及其参数，并由示波器显示，从而实现模拟示波器功能并且丈量精度高，还可以储存和调用显示特准时刻信号。

一个典型的数字储存示波器原理框图如图1所示，模拟输入信号先合适地放大或衰减，而后再进行数字化办理数字化包含“取样”和“量化”两个过程，取样是获取模拟输入信号的失散值，而量化则是使每个取样的失散值经A/D变换成二进制数字，最后，数字化的信号在逻辑控制电路的控制下挨次写入到RAM（储存器）中，CPU从储存器中挨次把数字信号读出并在显示屏上显示相应的信号波形GPIB为通用接口总线系统，经过它可以程控数字储存示波器的工作状态，并且使内部储存器和外面储存器交换数据成为可能/因而可知，数字示波器一定要完成波形的取样、储存和波形的显示，别的为了满足一般应用的需求，几乎全部微机化的数字示波器都供给了波形的丈量与办理功能1.波形的取样和储存因为数字系统只好办理失散信号，所以一定对模拟连续波形先进行抽样，再进行变换依据Nyquist定理，只有抽样频率大于要办理信号频率的两倍时，才能在显示端理想地复现该信号A/D因而可知，数字示波器一定要完成波形的取样、储存和波形的显示，别的为了满足一般应用的需求，几乎全部微机化的数字示波器都供给了波形的丈量与办理功能精选文档精选文档连续信号失散化经过如图2所示的取样方法完成，把模拟波形送到加有反偏的取样门的a点，在c点加入等间隔的取样脉冲，则对应时间tn(n=1,2,3,)，取样脉冲打开取样门的一瞬时，在b点就获取相应的模拟量an(n=1,2,3,)，这个模拟量就是失散化了的模拟量，把每一个模拟量进行A/D变换，就可以获取相应的数字量，如a1→A/D→01H；a2→A/D→02H；a3→A/D→03H。

假如把这些数字量挨次存放在储存器中就相当于把一幅模拟波形以数字量储存起来输入放大取样与储存器显示与衰减A/D变换触发逻辑控控制外触发CPU电路制电路地址GPIB图1典型数字储存示波器原理框图图2连续模拟波形的失散化图3双踪显示的储存方式2.波形的显示数字储存示波器一定把上边储存器中的波形显示出来以便用户进行观察、办理和丈量储存器中每个单元储存了一个抽样点的信息，在显示屏上显示为一个点，该点Y方向的坐标值决定于数字信号值的大小、示波器Y方向电压矫捷度设定值、Y方向整体偏移量，X方向的坐标值决定于数字信号值在储存器中的地址（即地址）、示波器X方向电压矫捷度的设定值、X方向的整体偏移量为了适对付不一样波形的观察、智能化的数字储存器有多种灵巧的显示方式：储存显示、双踪显示、插值显示、流动显示等精选文档精选文档储存显示是示波器最基本的显示方式它显示的波形是由一次触发捕获到的信号片断，即制下稳固地显示在CRT上储存显示还有；连续捕获显示和单次捕获显示之分，在连续捕获显示方式下,每满足一次触发条件，屏幕上本来的波形就被新储存的波形更新，而单次捕获显示只保存并显示一次触发形成的波形假如需要显示两个电压波形并保持两个波形在时间上的原有对应关系，可采纳交替储存技术以达到双踪显示。

这类交替储存技术利用储存器写地址的最低位A0来控制通道开关，使取样和A/D变换轮流对两通道输入信号进行取样和变换，其储存方式如图3所示，当A0为1时，对通道1的信号Y1进行采样和变换，并写入技术储存器单元中，读出时，先读偶数地址，再读奇数地址，Y1和Y2信号便在CRT上交替显示示波器屏幕显示的波形由一些密集的点构成，当被观察的信号在一周期内采样点数较少时会引起视觉上的混淆现象，如图4左图所示的正弦波形就很难辨识，一般以为当采样频率低于被测信号频率的2.5倍时，点显示就会造成视觉混淆，为了有效地战胜视觉的混淆现象，同时又不降低带宽指标，数字滤波器常常采纳插值显示，即在波形上两个测试点数据间进行估值估值方式平时有矢量插值法和正弦插值法两种，矢量插值法是用斜率不一样的直线段来连接相邻的点，当被测信号频率为采样频率的1/10以下时，采纳矢量插值可以获取满意的成效；正弦插值法是以正弦规律用曲线连接各数据点的显示方式，它能显示频率为采样频率的1/2.5以下的被测波形，其能力已凑近奈奎斯特极限频率图4波形的插值显示3.信号的触发为了及时稳固地显示信号波形，示波器一定重复地从储存器中读取数据并显示为使每次显示的曲线和前一次重合，一定采纳触发技术。

信号的触发也叫整部或同步，一般的触发方式为：输入信号经衰减放大后分送至A/D变换器的同时也分送至触发电路，触发电路根据必定的触发条件（如信号电压达到某值并处于上升沿）产生触发信号，控制电路一旦接收到来自触发电路的触发信号，就启动一次数据采集与RAM写入循环触发决定了示波器何时开始采集数据和显示波形，一旦触发被正确设定，它可以把不稳固的显示或黑屏变换成有意义的波形示波器在开始采集数据时，先采集足够的数据用来在触发点的左方画出波形示波器在等候触发条件发生的同时连续地采集数据当检测到触发后，示波器连续地采集足够的数据以在触发点的右方画出波形触发可以从多种信源获取，如输入通道、市电、外面触发等常有的触发种类有边缘触发和视频触发；常有的触发方式有自动触发、正常触发和单次触发精选文档精选文档实验内容1. 熟习数字储存示波器及多功能函数信号发生器各旋钮、各按键的功能；2. 观察多功能函数信号发生器输出的锯齿波、正弦波、方波信号，在显示屏上显示一个正弦波并读出其频率和幅值，并求出相对偏差E(r)3. 利用李萨如图形测频率在menu菜单中设置X-Y模式，将DG1022型函数发生器一路主信号输出（MAIN）的正弦波频率调整到约1kHz，作为已知的fx输入到CH1通道；将其另一路信号作为未知的fy信号输入到CH2通道。

分别利用nx/ny=1，2，3，3/2的李萨如图形，丈量计算频率fy值；4. 考据fy/fx=nx/ny关系式的成立附注：示波器利用李萨如图形测频率原理：假如将X轴的锯齿波扫描电压去掉，换接入正弦电压，那么在X、Y两个都是简谐振动的共同作用下，电子束运动所形成的亮点轨迹就是李萨如图形李萨如图形与Y轴方向和X轴方向的切点数量与fy和fx有以下简单的关系：fynxfxny所以经过数出李萨如图上的nx、ny，若fx已知即可求得fy，反之亦然fy/fx=nx/ny=2/1李萨如图形形成原理图精选文档精选文档fy图形与X轴的切点数fx图形与Y轴的切点数fy1fy2fy3fy3fx1fx1fx1fx2精选文档。