示波器函数发生器的介绍公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

示波器函数发生器简介示波器函数发生器简介第1页第1页模拟示波器原理及基本结构将电信息变为光信息，用来显示波形和参数待测信号输入和预处理通道，用来耦合、放大、衰减和切换（多通道输入时）被测信号用来产生代表时间轴扫描时基信号，并提供同时、触发信号，确保波形清楚、稳定地显示第2页第2页数字存储示波器原理及基本结构转变为数字信号第3页第3页n水平通道n垂直通道示波器中几种主要概念第4页第4页n时基n触发示波器中几种主要概念-水平通道第5页第5页示波器水平通道-时基正程期间，扫描电压从0v线性地增大到Uxm，相应光点从显示器左端移到右端逆程期间光点又不久地从右端返回到左端（称之为回扫线），然后开始下一个周扫描，周而复始，形成一条代表时间改变水平扫描线。实际示波器都会将逆程期回归线消隐而不显示出来时基发生器产生锯齿波第6页第6页示波器水平通道-时基第7页第7页示波器水平通道-时基第8页第8页示波器水平通道-时基第9页第9页示波器水平通道-时基“时基旋钮”:通惯用“Time/div”标出，它代表光点每扫过显示器一个分度（一格）所需要时间。第10页第10页示波器水平通道-触发n触发：决定了时基信号扫描起点时刻，确保波形稳定显示；n触发扫描：目的是将触发信号作用于时基发生器，来控制扫描信号起点，强制扫描电压与被测信号同时，从而确保稳定而清楚地显示波形；第11页第11页示波器水平通道-触发n同时第12页第12页示波器水平-触发n不同时第13页第13页示波器水平通道-触发触发源（Trigger Source）：内触发（INT Trig）CH1CH2交替电源触发（AC Trig）外触发（EXT Trig）第14页第14页示波器水平通道-触发触发类型（Trigger Type）：边沿触发（Edge Trig）视频触发（TV Trig）分为上升沿触发（或正斜波触发）和下降沿触发（或负斜波触发）。普通情况下，都采用边沿触发第15页第15页示波器水平通道-触发扫描方式（Sweep Mode）（触发方式）：自动（Auto）常态（Norm）单次（Single）普通情况下，将示波器置于自动方式，使显示器始终有扫描线存在在没有触发信号（如观测直流信号时）或信号不够触发电平时，为避免显示器出现一个点或一条竖线显示，“时间基线发生器”自激产生扫描信号，用户能够看到扫描线，然后调整触发电平，使波形稳定显示。在无触发信号时，扫描电路处于等待（准备）状态，此时屏幕不出现扫描线。一旦触发信号到来，才出现扫描线，并马上进入正常显示波形。接到触发信号后，启动单次扫描，扫描一周后又马上停止（不产生周期重复锯齿波）。单次扫描方式用于捕获突发、非重复性瞬态信号。第16页第16页示波器几种主要概念垂直通道垂直灵敏度通道切换开关耦合方式（Coupled Mode）位置（Position）探头带宽第17页第17页示波器垂直通道垂直灵敏度垂直通道示意图 比如：示波器上垂直灵敏度选为0.2V/div，波形在显示器上垂直偏转为5.3div，那么输入信号峰峰值为：Uipp=5.3（div）0.2（V/div）=1.06V第18页第18页示波器垂直通道通道切换开关垂直通道示意图 单踪显示 双踪显示 CH1+CH2 CH1-CH2 必须将CH1、CH2两个通道电压灵敏度旋钮调到同样大第19页第19页接地方式。当耦合开关置“接地”时，输入信号与示波器断开，示波器垂直通道输入端接地，此时扫描时基线将出现在显示器正中间。示波器垂直通道耦合方式垂直通道示意图交流耦合方式（AC耦合）。信号通过隔直流电容耦合到示波器上，信号中直流分量被阻挡，信号中含有频率很低分量也将产生畸变。直接耦合方式（DC耦合）。此时信号是直通，信号中所有成份，包括直流分量都能够加到示波器上。“接地方式”非常实用，比如一时找不到扫描线时（也许偏到显示器外边），可将耦合方式置“地”，扫描线就会马上回到显示器中央，而被发觉。第20页第20页示波器垂直通道耦合方式经AC耦合后，直流电平被革除，信号平均值变为0当输入信号频率很低，脉宽很宽时，由于电容器充放电影响，使信号顶部降落而产生畸变（失真）这是DC耦合信号，含直流电平在需要观测信号直流电在需要观测信号直流电平或极低频率分量时，平或极低频率分量时，必须置必须置“DC”挡；当不挡；当不需要观测直流分量，信需要观测直流分量，信号频率又不很低时（普号频率又不很低时（普通高于几十赫兹），用通高于几十赫兹），用AC耦合；当直流分量很耦合；当直流分量很大，交流分量很小时，大，交流分量很小时，必须用必须用AC耦合，以将直耦合，以将直流成份隔掉，将交流分流成份隔掉，将交流分量放大。量放大。第21页第21页示波器垂直通道耦合方式A+aatU0U=Asint V1U=(a+A sin t)V2AtU0第22页第22页示波器垂直通道耦合方式AC耦合:DC耦合:A+aatU0U=A sin t V1U=(a+A sin t)V2U=(a+A sin t)V2U=A sint V1AtU0第23页第23页U=(10+0.1 sin t)VDC耦合AC耦合示波器垂直通道耦合方式U0t第24页第24页探头是示波器与被测电路连接电缆；探头屏蔽要好，以减小外来杂波干扰；所选取探头要与示波器输入阻抗相匹配。1：1探头，也称1探头，它是一根直接将被测电路与示波器相连电缆，其长处是信号不会衰减，缺点是频率响应差。10：1探头，也称10探头，它存在10倍衰减，因此测量时要将测量值10。补偿电容电容值普通在几十个pF左右。这个电容能够对信号幅度和上升时间测量造成影响。依据电路知识我们知道电容对于低频信号等效为一个非常高电阻，因此不会对信号幅度有大影响。但当信号频率增长时，电容呈现电抗减小，看待测信号影响将伴随信号频率增长而加大。当要观测高频信号或宽带信号时，一定要用10：1探头，而不能用1：1探头，并适当调整补偿电容值，使探头在整个频段内有平坦10倍衰减特性 示波器垂直通道探头有一个开关，能够控制探头在1：1和10：1之间切换补偿电容第25页第25页示波器垂直通道探头（a）过补偿探头 （b）欠补偿探头 （c）正确补偿探头 第26页第26页示波器垂直通道带宽示波器带宽决定了示波器能观测多高频率和多宽频带信号；在选择示波器时候，应当选择不小于最高正弦信号频率35倍带宽。我们电子技术试验室模拟示波器带宽是20MHz。第27页第27页数字示波器使用办法n波形显示nAUTOSET:自动显示输入信号波形方式（以校准信号自动设置为例）第28页第28页数字示波器使用办法n波形显示n手动设置（以信号从CH1通道输入为例）nTRIG MENU 触发菜单设置信源指触发源，信号从哪通道输入即选择该通道为触发源第29页第29页数字示波器使用办法n波形显示n手动设置（以信号从CH1通道输入为例）nch1 menu 设置 需要同时观测输入信号交、直流情况，耦合选“直流”；只观测输入信号交流情况，耦合选“交流”第30页第30页数字示波器使用办法n波形显示n手动设置（以信号从CH1通道输入为例）n调整VOLTS/DIV、SEC/DIV、LEVEL旋钮，使信号波形稳定显示适当大小 第31页第31页数字示波器使用办法n信号波形测量nMEASURE测量功效（对ch1通道输入校准信号进行测量为例）n确认示波器探头上衰减开关设为1，ch1 menu中“探头”设置为1档 n按“MEASURE”键，可读取信号峰峰值、频率等各种参数 第32页第32页数字示波器使用办法n信号波形测量n用CURSOR光标测量电压、时间n按CURSOR，测量类型为电压、时间可选n垂直POSITION键调整2条光标位置第33页第33页数字示波器使用办法n其它按键功效nDISPLAY:显示方式按钮，可选择“格式”为YT信号波形显示和XY方式显示第34页第34页数字示波器使用办法n其它按键功效nMATH:计算显示方式按钮，可选择显示CH1+CH2,CH1-CH2等波形n在进行2个通道波形加、减后幅度测量时，注意CH1、CH2电压灵敏度处于同一档位 第35页第35页数字示波器使用办法nACQUIRE:波形获取方式 n若输入信号幅度为毫伏级，受干扰信号影响，可选择“平均值”显示，平均次数选择较大数值，可使波形显示清楚一些 第36页第36页信号源信号源n主要功效：信号源主要给被测电路提供所需要已知信号（各种波形）第37页第37页信号源分类信号源分类逻辑信号源 从广义上分 混合信号源函数信号发生器任意函数发生器(AFG)码型发生器 脉冲信号发生器模拟式数字合成式任意发生器任意波形发生器(AWG)第38页第38页信号源分类信号源分类按照输出信号类型分射频信号发生器扫描信号发生器频率合成器噪声信号发生器按照使用频段分高频信号源低频信号源第39页第39页模拟式函数发生器简要框图三角波发生器是利用电容恒流充放电产生三角波，改变电容器电容值可实现频率波段转换，控制恒流源大小可实现频率微调和扫频功效。方波是三角波经电压比较器整形后得到。正弦波是利用三角波经一非线性特性（正弦波整形器）变换而成。输出信号幅度控制是通过可调衰减器来实现。作用是减小输出电阻和增长负载驱动能力。第40页第40页数字合成式函数信号发生器（数字合成式函数信号发生器（DDS）DDS基本原理框图 一个周期性正弦信号离散相位幅度序列 第41页第41页模拟函数发生器主要指标带宽（输出频率范围）带宽（输出频率范围）频率频率(定期定期)分辨率分辨率 频率准确度频率准确度 频率稳定度频率稳定度 输出阻抗输出阻抗 输出电平范围输出电平范围 第42页第42页模拟函数发生器主要可调整参数n波形及功效n频率调整n幅度调整n频率显示和幅度显示第43页第43页数字合成式函数发生器主要可调整参数n波形及功效n频率调整n幅度调整n频率显示和幅度显示第44页第44页SPF05A型数字合成函数信号发生器型数字合成函数信号发生器信号输出信号输出TTL输出口：输出高电平为5V，低电平为0V，符合TTL逻辑方波信号，频率可调信号输出信号输出函数输出口：输出惯用正弦波、三角波、方波、调频波等各种信号，频率、幅度可调信号波形输出选择信号波形输出选择按【shift】按钮，再按相应波形按钮，此时屏幕上最前端显示了相应所选择输出波形形状第45页第45页SPF05A型数字合成函数信号发生器型数字合成函数信号发生器调整输出信号频率调整输出信号频率/周期周期重复按【频率/周期】按钮，可在信号频率、周期设置之间切换设置频率设置频率先输入数字量（调整旋钮输入或数字键输入数据），再按频率单位键Hz、KHz、MHz。第46页第46页SPF05A型数字合成函数信号发生器型数字合成函数信号发生器调整输出信号幅度调整输出信号幅度按【幅度】按钮。设置幅度：先输入数字量，再按幅度单位键VPP、mvpp、Vrms、mvrms。PP为信号峰峰值，rms为信号有效值第47页第47页信号直流分量叠加依次按【shift】、【偏移】、需要叠加数字量、偏移电压单位V（或者mV）调整矩形波占空比调整矩形波占空比按【shift】、，连续按【脉宽】两次（出现占空比数值，单位为）、输入占空比数值SPF05A型数字合成函数信号发生器型数字合成函数信号发生器第48页第48页n圆盘调整旋钮输入数据 调整数值之前，按 按钮选择需要调整位，屏幕上闪烁数位，即为待调整数据位，顺时针或逆时针旋转可实现该位数值加和减n输出主波形 n仪器输出正弦波、三角波、方波这三类波形时，显示器下方不能出现如“FM”、“Sweep”、“FSK”等字样，不然需要按【shift】、数字键【7】。n按【shift】、数字键【8】，恢复到仪器出厂时设置。SPF05A型数字合成函数信号发生器型数字合成函数信号发生器第49页第49页n主要技术指标 n频率范围：主波形（正弦波、方波、TTL波）：1Hz-5MHz 注：方波、TTL频率下限是10Hzn幅度范围：1mV-20Vp-p（高阻）SPF05A型数字合成函数信号发生器型数字合成函数信号发生器第50页第50页共地问题n一组电子仪器同时工作时，即使它们使用是同一电源，也会在电子仪器之间产生微小电位差，这样就会对被测目的测量读数产生干扰。由于现在电子产品越来越精密，哪怕很小干扰也会严重影响测量结果准确度（尤其是高频电子设备）。因此，一组电子仪器同时配合工作时，一定要共地，以期把干扰减小到最低程度。n假如不接在一起就是“浮地”，存在压差，容易积累电荷，造成静电。n地是参考0电位，所有电压都是参考地得出，地原则要一致，故各种地应短接在一起。第51页第51页共地问题第52页第52页本次试验内容n示波器测量前准备工作n机内原则信号测量第53页第53页