项目 3 波形测量

电子测量仪器

项目 3 波形测量

任务 1 校准信号测量

任务 2 示波器常规测量

任务 3 数字存储示波器测量

电子测量仪器

【任务布置】测量通用示波器的校准信号

任务 1 校准信号测量

【任务目的】

1 ．熟悉通用示波器的面板结构和功能。 2．掌握通用示波器的基本使用。3．会使用通用示波器测量校准信号。

电子测量仪器

【任务分析】

电子示波器是一种用荧光屏显示电量随时间变化过程的电子测量仪器，简称示波器。

在示波器屏幕上， X轴（水平方向）代表时间， Y轴（垂直方向）代表信号大小，示波器荧光屏可以将电信号波形随时间的变化过程直观地显示出来。

电子测量仪器

【任务分析】

一般，可将示波器按模拟和数字两大类划分，按示波器的用途可分为通用示波器、取样示波器和特殊示波器。

在示波器的实际使用过程中，需要将示波器调整到合适的工作状态，通过测量示波器自带的校准信号来进行示波器的自身校准。

电子测量仪器

【认识仪器】

1. CA9020D 型通用示波器外形图

电子测量仪器

【认识仪器】

2. CA9020D 型通用示波器面板

触发部分

垂直系统

荧光屏

电源及显示控制

水平扫描系统

电子测量仪器

【认识仪器】

2. CA9020D 型通用示波器面板（ 1）主机系统

荧光屏

校准信号

辉度聚焦光迹旋转

电源开关及指示灯

电子测量仪器

【认识仪器】

2. CA9020D 型通用示波器面板（ 2）垂直系统

垂直因数微调

输入接口

输入耦合

垂直移位

垂直偏转因数

显示方式双踪方式

CH2反相

电子测量仪器

【认识仪器】

2. CA9020D 型通用示波器面板（ 3）水平扫描系统

水平移位

水平扩展扫描时间微调

扫描时间因数

电子测量仪器

【认识仪器】

2. CA9020D 型通用示波器面板（ 4）触发部分

触发方式选择

触发电平

触发按钮

触发源选择

触发极性外触发输入

电子测量仪器

3. CA9020D 型通用示波器性能指标

【认识仪器】

电子测量仪器

【任务实施】1 ．对照仪器实物，熟悉各功能旋钮2 ．示波器测量前的准备

（ 1 ）测量步骤

电子测量仪器

【任务实施】


2 ．示波器测量前的准备

电子测量仪器

【任务实施】


3 ．测量示波器的校准信号

电子测量仪器

【任务实施】

（ 2 ）测量数据记录

3 ．测量示波器的校准信号

完成校准信号的测量后，将测量的波形数据记录在下表中。

电子测量仪器

【知识链接】1. 通用示波器的组成通用示波器一般由：垂直系统（ Y通道）、水平系统（ X通道）和主机系统（ Z通道）三部分组成，其原理框图如下图所示：

电子测量仪器

【知识链接】

1. 通用示波器的组成（ 1）垂直系统（ Y通道）

示波器的垂直系统（ Y通道）是被测信号的通道。主要完成对被测信号的整形放大、延时并送至示波管的垂直偏转部分。同时还要为水平系统的扫描电路提供内触发同步信号。

电子测量仪器

【知识链接】


探头：探头用于连接被测信号，还可以提高示波器的输入阻抗、减小波形失真、展宽示波器带宽。

电子测量仪器

【知识链接】


无源 RC探头根部带有补偿微调器，调整补偿微调器可以补偿由于示波器输入特性的差异而产生的误差。

电子测量仪器

【知识链接】


当衰减比为 10： 1时，被测信号衰减 10倍后送入示波器 Y通道，读数时要将 Y偏转灵敏度乘以 10 。

灵活应用示波器探头的衰减开关，可以扩展示波器观测大电压信号的能力。

探头手柄上带有衰减器，衰减比为 1： 1和 10 ： 1两种，读数时需要加以注意。

电子测量仪器

【知识链接】


输入耦合方式：指被测信号与示波器 Y通道的连接耦合方式，一般有 AC， DC ， GND 三种。

AC ，输入信号经电容 C耦合，只有交流分量可通过，也称为电容耦合；DC ，输入信号直接通过，也称为直接耦合；GND ，示波器输入 Y通道接地，输入信号不送入示波器。

电子测量仪器

【知识链接】


垂直偏转因数：又称为 Y灵敏度，可通过切换开关切换不同的挡位，单位为 VOLTS/DIV ，在垂直因数微调处于较准位置时，该数值表示屏幕上垂直方向每格表示的电压数值大小。

电子测量仪器

【知识链接】


双踪显示方式：双踪示波器是用一个荧光屏“同时”显示两个被测信号，一般有 5种工作方式，即 CH1 、CH2 、 ADD 和 ALT 、 CHOP。

CH1 ，显示通道 1输入信号；CH2 ，显示通道 2输入信号；ADD ，显示两个通道的“和”信号

电子测量仪器

【知识链接】


ALT ，交替显示，示波器内部扫描电子开关的转换受扫描控制电路操纵，两路被测信号按扫描周期轮流显示在荧光屏上，对于频率较高的被测信号，不会产生明显的闪烁现象。CHOP，断续显示，示波器内部扫描电子开关的转换不受扫描控制电路操纵，两路被测信号被分裂为许多光点，轮流显示在荧光屏上，每扫描一次，可同时完成两个通道的显示。

电子测量仪器

【知识链接】

1. 通用示波器的组成（ 2）水平系统（ X通道）

水平系统主要产生与时间呈线性关系的扫描锯齿波电压，并送至示波管的水平偏转部分，形成时间基线。为了显示稳定且真实的输入信号，水平系统的触发部分必须选择适当的触发同步信号。

电子测量仪器

【知识链接】


扫描时间因数：可通过切换开关切换不同的挡位，单位为 TIME/DIV ，在扫描时间因数没有扩展、扫描时间因数微调处于较准位置时，该数值表示屏幕上水平方向每格表示的时间数值大小。

电子测量仪器

【知识链接】


扫描时间因数扩展：将水平扫描时间扩展，荧光屏上波形在水平方向得到扩展，以提高示波器观察高频率信号的能力。

电子测量仪器

【知识链接】


触发方式选择：通用示波器的触发方式通常有自动、常态、电视、单次几种。 AUTO ，自动触发，不论有无输入信号，示波器一直处于扫描状态，扫描线一直有，一般测量均使用自动触发方式。 NORM，常态触发，这种触发方式下，在无输入信号或触发电平调节不适当时，就没有触发脉冲，也无扫描基线。

电子测量仪器

【知识链接】


TV ，电视触发，分为 TV-H电视行、 TV-V 电视场触发，在原有触发扫描电路的基础上，插入电视行、场同步分立电路，利用电视信号中的行、场同步信号来实现电视信号的触发扫描，适合于电视信号的观测。 SINGLE，单次触发，是指满足触发条件时触发采样一次，然后停止，每次触发仅刷新荧光屏一次，直到下一次触发开始。采用该触发方式时，需要先设置好触发条件，然后按下 TRIG 按钮，触发采样一次。

电子测量仪器

【知识链接】


触发源选择：确定触发信号的来源，有 ALT 、 INT 、EXT及 LINE 几种。

ALT ，交替采用通道 1和通道 2的信号作为触发信号；INT ，用 Y通道放大器输出的被测信号作为触发信号；EXT ，用从外触发输入口输入的信号作为触发信号；LINE，用 50Hz工频信号作为触发信号。

电子测量仪器

【知识链接】

1. 通用示波器的组成（ 3）主机系统（ Z通道）

主机系统主要包括电源、示波管及显示电路、校准信号发生器电路等。较准信号发生器可以产生基准方波信号，它为仪器提供标准信号，可用于示波器的较准。

电子测量仪器

2. 通用示波器的主要技术指标

（ 1）带宽

示波器的带宽通常为 3dB带宽，它决定了示波器可以观测的信号最高频率，一般要求示波器带宽为被测信号最高频率的 3倍以上。

电子测量仪器


（ 2）垂直灵敏度

是垂直偏转因数的倒数，它决定了示波器对被测信号在垂直方向的展示能力，垂直灵敏度越大，对被测信号垂直方向的展示能力越强。

电子测量仪器


（ 3）扫描速度

是扫描时间因数的倒数，它决定了示波器对被测信号在水平方向的展示能力，扫描速度越高，示波器对高频信号或窄脉冲的展开能力就越强。

电子测量仪器

【任务布置】使用通用示波器测量常规波形的参数。

任务 2 示波器常规测量

【任务目的】

1 ．熟练掌握通用示波器的使用。2．熟练掌握示波器测量常规波形的电压、幅度、频率、周期等电参数。

电子测量仪器

【任务分析】

我们利用示波器可以显示被测信号的时域波形这一特性，可以对信号的电压、幅度、频率及周期等参数进行测量。

电子测量仪器

【任务分析】

如果发现波形不同步（连续左移或右移），就调整触发同步部分；如果需要改变波形在屏幕上显示的“高低”，需要调整垂直偏转因数；如果需要改变波形在屏幕上显示的“宽窄”，则需要调整扫描时间因数。

1．测量在示波器荧光屏上显示清晰稳定的被测信号的波形；调整垂直偏转因数和扫描时间因数来优化波形显示。

电子测量仪器

【任务分析】

2 ．读数确保垂直偏转因数微调、扫描时间因数微调等旋钮处于校准（ CAL ）位置，记录波形的高度 H，单个周期所占的宽度 D。

电子测量仪器

【任务分析】

测量直流电压或含直流分量的交流电压时，我们先将通道的输入方式开关置于“ GND”，屏幕上水平扫描线所处的位置即表示“ 0”电平的位置，再将输入方式开关置于“ DC”，就可观察直流电压的大小和交直流电压的正峰值、负峰值和直流分量的大小。

电子测量仪器

【认识仪器】

本任务实施所需用到的仪器

电子测量仪器

【任务实施】

1. 测量步骤

测量直流电压

——准备工作1．完成示波器测量前的准备工作；2．观测示波器的校准信号，校准示波器。

电子测量仪器

【任务实施】

1. 测量步骤

电子测量仪器

【任务实施】

1. 测量步骤

测量交流电压

——准备工作1．完成示波器测量前的准备工作；2．观测示波器的校准信号，校准示波器；3．调整信号发生器输出一正弦交流信号，并与示波器连接。

电子测量仪器

【任务实施】

1. 测量步骤

电子测量仪器

【任务实施】

2. 测量结果记录

完成测量后，将测量的波形及数据记录在下表中：

电子测量仪器

【巩固练习】

1 ．利用示波器测量信号发生器输出的方波，三角波信号。

2．改变信号的频率、幅度、直流分量等参数，用示波器测量。

电子测量仪器

【任务布置】使用数字存储示波器测量波形。

任务 3 数字存储示波器的测量

【任务目的】

1 ．熟悉数字存储示波器的面板结构和功能。2．掌握使用数字存储示波器测量波形。2．掌握使用数字存储示波器测量波形的其他参数

电子测量仪器

【任务分析】

具有存储功能的示波器称为存储示波器，而将信号以数字形式存储的示波器，称为数字存储示波器。数字存储示波器主要是以数字存储器为核心配以模 /数和数 /模转换器构成的。通常采用大规模集成电路和微处理器，在微处理器统一指挥下工作。

电子测量仪器

【任务分析】

1 ．可用数字、字符显示测量结果；2．测量波形可以存储在半导体媒介中，便于数据计算、交换与处理；3．便于程控和多种方式输出；4．便于进行功能扩展。

数字存储示波器的优点：

电子测量仪器

【认识仪器】

1 ．泰克 TDS1012B 型示波器外形图

电子测量仪器

【认识仪器】

2 ．泰克 TDS1012B 型示波器面板功能

（ 1）垂直系统

电子测量仪器

【认识仪器】


（ 2）水平系统

电子测量仪器

【认识仪器】


（ 3）触发部分

电子测量仪器

【认识仪器】


（ 4）功能菜单

电子测量仪器

【认识仪器】


（ 5）其他

电子测量仪器

【认识仪器】


（ 6）屏幕及显示区域

电子测量仪器

【认识仪器】

3 ．泰克 TDS1012B 型示波器性能指标

电子测量仪器

【任务实施】（ 1）使用前的功能检查

电子测量仪器

【任务实施】（ 2）使用“自动”功能测量信号

数字存储示波器均带有“自动设置”、“自动量程”、“自动测量”、“光标测量”等功能。这些“自动”功能可以根据输入信号自动调整垂直偏转因数、扫描时间因数和触发设置，获得稳定的显示波形。

电子测量仪器

【任务实施】

1. 测量步骤

电子测量仪器

【知识链接】

数字存储示波器是由系统控制、取样存储和读出显示三大部分组成，它们之间通过总线相互联系和交换信息，以完成各种测试功能。

电子测量仪器

【知识链接】数字存储示波器基本组成框图

电子测量仪器

【知识链接】

系统控制部分：主要由 CPU、控制器、存储器、键盘及 I/O 接口等组成。 CPU在内置系统控制程序的控制下完成对键盘、显示信息的处理，完成各种测试设置、测试功能。

电子测量仪器

【知识链接】

取样存储部分：主要由输入通道、取样保持电路、取样脉冲形成电路、 A/D 转换器、信号数据存储器等组成。读出显示部分：主要由显示缓冲存储器、 D/A 转换器、扫描发生器、 X放大器、 Y放大器和示波管（屏幕）等组成。

电子测量仪器

【任务拓展】

数字存储示波器因其结构原理特性、使用过程与操作思路与模拟示波器有很大的不同，灵活运用操作菜单的各项功能，可以极大地方便我们进行波形测量。

测量脉冲信号参数

调节信号发生器输出一定频率的脉冲方波，并送入数字存储示波器，作如下测量：

电子测量仪器

【任务拓展】

项目 3 波形测量

Documents

Transcript of 项目 3 波形测量