示波器的原理和使用(仿真实验)
简易数字存储示波器实验报告
目录一．数字存储示波器简介及设计思路 (3)2．实验设计原理 (5)三、系统各模块的简单说明 (5)四．最终实现功能说明 (8)五．实验设计实现功能模块具体分析 (9)六、实验硬件分配及总体仿真波形 (15)一、数字存储示波器简介及设计思路数字存储示波器是20世纪７０年代初发展起来的一种新型示波器。
这种类型的示波器可以方便地实现对模拟信号波形进行长期存储并能利用机内微处理器系统对存储的信号做进一步的处理，例如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量以及多种复杂的处理。
而我们此次要设计的便是一种简易的数字存储示波器。
数字存储示波器可实现以下功能。
通过对来自信号源的信号进行采集（可分为实时取样和等效时间取样），将获得的值存储在内置RAM内，后期操作有对波形的显示、波形的测量（如测量频率、幅值、上升下降时延等）和波形处理（如双踪两波形的相加、相减、X-Y显示等等）。
其工作示意图如下所示：而我们设计的简易数字存储示波器实现的功能有对单一信道信号进行采样存储显示（分实时显示和存储后期调用显示）、对信号进行频率测量并显示数值、对波形进行上移、下移、扩展、收缩操作、示例波形演示（包括正弦波、锯齿波、方波）。
我们所用的硬件有实验箱上的高速的模数转换器TLC5510、FPGA芯片、单片机、LCD显示屏、FPGA内置RAM、外围扩展的RAM和键盘。
以下框图为实验箱硬件使用说明图：下移、扩展、收缩和测频的处理。
二、实验设计原理设计总体逻辑思路如下：系统开始工作时，通过按键选择是否开始检测波形，若是，则首先由频率检测器检测频率，然后根据测得的频率选择适当的采样频率。
信号源产生的信号通过A/D采样，采样结果保存在FPGA内置的存储器中。
待存储完一帧数据时进行输出到LCD上显示。
待显示100ms后暂停100ms以消除视觉暂留效应，然后准备下一帧数据的存储和显示。
如若需要存储波形，则在当前显示的同时，将采样得到的数据送往片外的SDRAM存储，直至存储结束或者存储容量达到上限。
仿真示波器实验报告总结
仿真示波器实验报告总结本次实验主要是通过仿真示波器的使用，了解示波器的基本原理和操作方法，并能够正确读取波形和测量波形参数。
通过实验的学习和操作，我对示波器的性能和功能有了更深入的了解，也掌握了一些基本的示波器操作技巧。
首先，本次实验中我学习了示波器的基本原理。
示波器起到了一个信号观测和测量的作用，通过将被测信号与水平和垂直方向上的参考信号进行比较，可以将信号转化成可以直观观察和测量的波形。
在示波器的显示屏上，我们可以清晰地看到被测信号的振幅、频率等参数，从而对信号进行分析和判断。
同时，示波器还具有触发、测量、存储等功能，可以对信号进行更详细的分析和处理。
其次，在实际操作中，我学会了示波器的基本使用方法。
首先，我了解了示波器的控制面板的各个部分及其功能，比如水平扫描控制、探头放大系数选择、触发控制等。
其次，我学会了如何正确连接探头和被测信号源，并注意了正确的接地方式和信号的电平范围。
然后，我学会了如何调整示波器的一些参数，比如触发电平、触发沿、扫描速度等，以获取清晰的波形和准确的测量数据。
最后，我学会了如何读取并测量示波器上的波形参数，比如峰峰值、均值、频率等，以更深入地了解被测信号。
通过实验的学习和实践，我进一步认识到了示波器的重要性和应用广泛性。
在电子工程领域中，示波器是一个不可或缺的仪器，可以对各种电信号进行测量和分析，从而进行故障检测、信号调试、电路设计等工作。
因此，熟练掌握示波器的使用方法和技巧对于电子工程师来说是非常重要的。
在以后的学习和实践中，我将进一步加强对示波器的理论和实践的掌握。
我将继续学习示波器的更高级功能和应用场景，并深入了解示波器的内部结构和工作原理，以便更好地使用和应用示波器进行电信号的观测和测量工作。
通过本次实验，我对示波器有了更深入的了解，并学会了正确使用示波器进行信号观测和测量。
通过实验的学习和实践，我不仅提高了自己的实验操作技能，还加深了对示波器原理和原理的理解，并掌握了一些实用的技巧和方法。
示波器的使用原理
示波器的使用原理
示波器是一种专门用于测量和显示电信号波形的仪器。
它通过将电信号转换为可见的图形，使得人们能够直观地观察和分析电信号的各种特征和参数。
示波器的基本组成部分包括：输入端口、垂直放大器、水平放大器、时间基准、触发电路和显示屏幕。
首先，电信号从输入端口进入示波器。
输入端口通常是一个电缆插孔，用于连接待测电路或设备的信号输出。
接下来，信号经过垂直放大器进行放大。
垂直放大器的作用是将输入信号幅度调整到适合示波器的显示范围内。
放大器通常采用可变增益的形式，使得用户可以根据需要调整信号的显示大小。
然后，信号经过水平放大器进行水平方向上的放大。
水平放大器用于调整信号在水平方向上的显示速率，以便让用户能够清晰地观察到信号的波形特征。
时间基准是示波器中的一个重要组成部分，用于提供水平方向上的时间参考。
通过调整时间基准，用户可以改变示波器屏幕上信号波形的显示速率。
触发电路的作用是确定显示屏上显示的信号波形的起始位置。
触发电路通过对输入信号进行比较和判断，当满足用户设定的触发条件时，触发电路会发出触发信号，告诉示波器从何处开
始显示。
最后，通过电子束在显示屏上绘制图形，将输入信号的波形显示出来。
通常示波器的显示屏是一个阴极射线管，通过控制电子束的位置和强度，可以在屏幕上绘制出各种波形形状。
总之，示波器通过将电信号转换为可见的图形，帮助用户直观地观察和分析信号波形。
它的工作原理是通过放大、调整显示速率、触发和绘制图形等步骤来实现。
示波器原理与使用
示波器原理与使用
示波器是一种用来观测、测量电信号的仪器。
它能够将电信号转换为对应的图形波形，并将其显示在示波器的屏幕上。
示波器的基本原理是利用电子束在示波管内偏转，从而在屏幕上显示电信号的波形。
其中，电子束的运动是由垂直和水平偏转系统控制的。
垂直偏转系统负责控制电子束在屏幕上的垂直位置，从而显示电信号的振幅。
水平偏转系统则控制电子束的水平位置，表示时间。
示波器的使用通常包括以下几个步骤：
1. 连接电源和信号源：将示波器与电源和待测电路连接。
确保电源电压和信号源频率符合示波器的规格要求。
2. 调整示波器参数：根据需要，设置示波器的垂直灵敏度、水平扫描速度等参数，以确保波形可见且适合观测。
3. 观察波形：打开示波器的电源，将待测信号输入示波器。
在屏幕上可以看到电信号的波形。
根据需要，可以调整显示的时间和垂直位置。
4. 测量信号参数：示波器还可以提供一些测量功能，如测量波形的频率、幅值、周期等。
可以根据需要使用相应的测量功能。
5. 记录和分析数据：如果需要记录和分析波形数据，可以将示波器与计算机或存储设备连接，并使用相应的软件进行数据处
理。
总之，示波器是一种重要的测试工具，能够帮助工程师观测和测量电信号，用于故障排查、信号分析等工作。
正确使用示波器，可以提高工作效率，确保电路和设备的正常运行。
《示波器的的原理和使用》物理实验报告
《示波器的的原理和使用》物理实验报告一、实验目的及要求：了解示波器的基本工作原理。
学习示波器、函数信号发生器的使用方法。
学习用示波器观察信号波形和利用示波器测量信号频率的方法。
二、实验原理：1) 示波器的基本组成部分：示波管、竖直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源等。
2) 示波管左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。
亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。
在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。
3) 示波器显示波形的原理：如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如果在Y轴偏转板上加正弦电压，而X轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。
我们看到的将是一条垂直的亮线，如果在Y轴偏转板上加正弦电压，又在X轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，两个方向的位移合成就描出了正弦图形。
如果正弦波与锯齿波的周期相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。
但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。
要使显示的波形稳定，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波；Y 轴偏转板电压频率与X轴偏转板电压频率的比值必须是整数。
示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但光靠人工调节还是不够准确，所以在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步”。
在人工调节接近满足式频率整数倍时条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。
4) 李萨如图形的基本原理：如果同时从示波器的x轴和y轴输入频率相同或成简单整数比的两个正弦电压，则屏幕上将呈现出特殊形状的、稳定的光点轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形。
示波器的使用实验原理
示波器的使用实验原理示波器是一种广泛应用于电子、通信、医疗等领域的仪器，它可以用来观察和测量电信号的波形，是电子工程师和技术人员必备的重要工具。
本文将介绍示波器的使用实验原理，帮助读者更好地理解示波器的工作原理和操作方法。
首先，我们来了解一下示波器的基本原理。
示波器主要由示波管、水平放大器、垂直放大器、触发器和时间基准等部分组成。
当被测信号进入示波器后，首先经过垂直放大器进行放大，然后再经过水平放大器进行放大，最终在示波管上显示出波形。
触发器的作用是使得波形在示波管上稳定显示，时间基准则用来确定波形的时间尺度。
在使用示波器进行实验时，首先需要连接被测信号到示波器的输入端口，然后调节垂直放大器和水平放大器的增益，使得波形在示波管上能够清晰地显示出来。
接下来，需要设置触发器的触发方式和触发电平，以确保波形在示波管上稳定显示。
最后，根据需要调节时间基准，以便观察波形的时间尺度。
在实际操作中，需要注意一些使用示波器的技巧。
首先，要选择合适的探头，并正确连接到被测信号上，以确保测量的准确性。
其次，要根据被测信号的频率和幅度范围，选择合适的垂直和水平放大器的量程，避免信号过大或过小而导致波形无法显示。
另外，还要注意触发器的设置，以确保波形能够稳定地显示在示波管上。
除了基本的波形观测外，示波器还可以进行一些高级功能的实验，如频谱分析、波形存储、自动测量等。
这些功能能够进一步扩展示波器的应用范围，提高测量的精度和效率。
总之，示波器作为一种重要的电子测量仪器，在电子技术领域有着广泛的应用。
通过本文的介绍，希望读者能够更好地理解示波器的使用实验原理，掌握示波器的操作方法，为工程实践提供帮助。
示波器地原理和使用(仿真实验)
示波器的原理和使用（仿真实验）示波器是一种多用途的现代测量工具，它可直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。
双踪示波器不仅能独立观察两种信号的波形，以便对它们进行对比、分析和研究，还能测量两个信号之间的时间差和相位差。
一切可以转化为电压的其他电学量（如电流、电功率、阻抗、位相等）和非电学量（如温度、位移、压强、磁场、频率等）都可以用示波器来进行观测。
用示波器研究物理现象与规律已经形成一种物理实验方法——示波法。
[预习提要]1．示波器由哪几部分组成?弄清楚示波管的结构与作用。
2．示波器是怎样显示波形的?显示完整而稳定波形的条件是什么？3．扫描有哪两种形式？弄清它们的意义。
4. “同步”是什么意思？如何使用与同步有关的“电平”旋钮？5．电压、频率如何测量?[实验目的]1. 了解示波器的基本原理和结构；2. 学习使用试播观察波形和如何用示波器进行相关测量。
[实验原理]详细原理请参考教材第148页《示波器的原理和使用》及实验指导书相关容。
[实验容]1.校准示波器；2.直接法测量未知信号电压；3.利用直接测量法与萨如图测量法测量未知信号频率；4.观测两个通道信号的组合。
[仿真实验操作方法]1.系统的启动在系统主界面上选择“示波器”并单击，即可进入示波器仿真实验平台，显示平台主窗口——实验室场景（图1）。
单击鼠标右键可弹出实验主菜单，用鼠标单击菜单选项，即可进入相应的实验容（若单击“退出”，则退出示波器实验）。
图12.系统主菜单（1）示波器原理：单击主菜单上的“示波器原理”，打开示波器原理窗口。
在窗口中单击鼠标右键，可弹出示波器触发方式选择菜单，如图2所示。
分别选择不同的触发方式将显示示波器的成象原理，选择“退出”将返回示波器实验平台主窗口。
（2）示波器方框图选择主菜单的“示波器方框图”，弹出示波器方框图窗口，如图3所示。
单击鼠标，将返回示波器实验平台主窗口。
（3）实验容单击主菜单中的“实验容”，将会弹出一个确认是否正式进行示波器实验的对话窗口。
示波器的工作原理
示波器的工作原理首先，示波器的工作原理与示波管有着密切的关系。
示波管是示波器的核心部件，它利用电子束在荧光屏上划过的方式，将电压信号转换为可见的波形。
当电压信号加到示波管的垂直偏转板上时，电子束就会在荧光屏上绘制出与电压信号波形相对应的图形。
这样，我们就可以通过观察荧光屏上的波形来了解电压信号的变化情况。
其次，示波器的水平扫描系统也是实现工作原理的重要组成部分。
水平扫描系统负责控制电子束在荧光屏上水平方向的移动，从而形成完整的波形图像。
通过调节水平扫描系统的触发电路和扫描速度，我们可以观察到不同频率、不同相位的信号波形，进而进行信号分析和诊断。
除此之外，示波器还包括触发电路、放大器、数字化系统等多个模块，它们共同协作完成示波器的工作。
触发电路用于控制电子束的起始位置，确保波形在荧光屏上的显示稳定；放大器负责放大输入信号，以便更清晰地观察波形；数字化系统则将模拟信号转换为数字信号，便于存储和进一步处理。
总的来说，示波器的工作原理可以简单概括为，将输入的电压信号转换为可见的波形，通过调节水平扫描系统和触发电路，实现对信号波形的稳定显示和分析。
这种工作原理使得示波器成为电子工程师们不可或缺的工具，帮助他们更好地理解和处理各种电信号，提高工作效率和精度。
综上所述，通过对示波器的工作原理进行深入探讨，我们对示波器的工作原理有了更清晰的认识。
示波器的工作原理是多个模块协同工作的结果，它通过将电压信号转换为可见的波形，帮助工程师们进行电路设计、故障诊断和信号分析。
相信随着技术的不断进步，示波器将会在电子领域发挥越来越重要的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
示波器的原理和使用（仿真实验）
示波器是一种多用途的现代测量工具，它可直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。
双踪示波器不仅能独立观察两种信号的波形，以便对它们进行对比、分析和研究，还能测量两个信号之间的时间差和相位差。
一切可以转化为电压的其他电学量（如电流、电功率、阻抗、位相等）和非电学量（如温度、位移、压强、磁场、频率等）都可以用示波器来进行观测。
用示波器研究物理现象与规律已经形成一种物理实验方法——示波法。
[预习提要]
1．示波器由哪几部分组成?弄清楚示波管的结构与作用。
2．示波器是怎样显示波形的?显示完整而稳定波形的条件是什么？
3．扫描有哪两种形式？弄清它们的意义。
4. “同步”是什么意思？如何使用与同步有关的“电平”旋钮？
5．电压、频率如何测量?
[实验目的]
1. 了解示波器的基本原理和结构；
2. 学习使用试播观察波形和如何用示波器进行相关测量。
[实验原理]
详细原理请参考教材第148页《示波器的原理和使用》及实验指导书相关内容。
[实验内容]
1.校准示波器；
2.直接法测量未知信号电压；
3.利用直接测量法与李萨如图测量法测量未知信号频率；
4.观测两个通道信号的组合。
[仿真实验操作方法]
1.系统的启动
在系统主界面上选择“示波器”并单击，即可进入示波器仿真实验平台，显示平台主窗口——实验室场景（图1）。
单击鼠标右键可弹出实验主菜单，用鼠标单击菜单选项，即可进入相应的实验内容（若单击“退出”，则退出示波器实验）。
2.系统主菜单
（1）示波器原理：
单击主菜单上的“示波器原理”，打开示波器原理窗口。
在窗口中单击鼠标右键，可弹出示波器触发方式选择菜单，如图2所示。
分别选择不同的触发方式将显示示波器的成象原理，选择“退出”将返回示波器实验平台主窗口。
（2）示波器方框图
选择主菜单的“示波器方框图”，弹出示波器方框图窗口，如图3所示。
单击鼠标，将返回示波器实验平台主窗口。
图1
（3）实验内容
单击主菜单中的“实验内容”，将会弹出一个确认是否正式进行示波器实验的对话窗口。
单击“正式完成实验”按钮，正式完成实验。
实验中的待测信号为随机产生，信号真实值将在做完实验后自动传入实验报告。
单击“只做示波器练习”按钮，只做示波器练习，不记录数据。
图2
图3
在确认完是否正式完成示波器实验后，对话窗口消失，弹出一个示波器面板（图4）。
面板上的按钮、开关的作用和真实示波器的旋钮、开关的作用是相同的。
对面板上的旋钮、开关功能不清楚时，可将鼠标移动到该旋钮（或开关）的位置上，停留几秒种不动，系统将会给出该旋钮（或开关）的名称，此时按下F1键时，会得到相应的功能解释，如上图所示（以上操作时，若没有出现提示，请稍微移动一下鼠标位置）。
面板上按钮、开关的通用操作方法是：
单击鼠标左键，旋钮逆时针方向转动，单击鼠标右键，旋钮顺时针方向转动。
单击鼠标左键，开关向上扳动，单击鼠标右键，开关向下扳动。
【校准示波器】
校准示波器的步骤是：
(1) 调节示波器聚焦。
在示波器使用前必须调节好聚焦。
必须在校准示波器后，示波器才能用直接法准确测量信号。
图
4
(2) 如图5所示，在通道CH1输入校准信号。
用鼠标点击校准信号输入口，则在通道CH1的输入端出现红色插头，表明校准信号已经接入CH1（同样当把垂直方式选择开关拨到CH2档处便可把校准信号接入CH2通道，校准通道CH2）。
(3) 分别调节通道1的 V/DIV 衰减开关，通道1的位移调整，同步（LEVEL ）钮，水平位移及×10扩展，水平时基开关调节扫速及细调开关，用来校准示波器。
【直接法测量未知信号电压】
可利用CH1，CH2中任意一路进行测量，现在以CH1为例说明测量过程（如图6）。
(1) 将鼠标移到CH1的INPUT 处单击，弹出信号选择菜单，从中选取一个待测信号。
当CH1的输入端出现黑色插头时，表明已经接入信号。
(2) 分别调节通道1的 V/DIV 衰减开关，通道1的位移调整，同步（LEVEL ）钮，水平位移及×10扩展，水平时基旋钮调节扫速，根据V/DIV 和波形在示波器的格子数算出待测波形的电压。
【测量未知信号频率】
直接测量法：
(1) 利用CH1，CH2中任意一路进行测量，现在以CH1为例说明实验过程。
(2) 将鼠标移到CH1的INPUT 处单击，弹出信号选择菜单，从中选取一个待测信号。
CH1的输入端出现黑色插头时，表明已经接入信号。
(3) 分别调节通道1的V/DIV 衰减开关，通道1的位移调整，同步（LEVEL ）钮，水平位移及×10扩展，水平时基旋钮调节扫速，根据水平时基刻度和格数算出待测波的频率。
图
5
图
6
图7
李萨如图测量法：
内部触发方式（如图7）：
(1) 在CH1或CH2通道加上待测波（以CH1加上待测波为例说明实验过程）。
(2) 在CH2输入端加上信号源，并选择一合适频率。
(3) 把内触发源方式选择开关扳到CH2档处，用信号发生器输出信号作为触发源。
(4) 把Norm-Auto-X-Y开关扳到X→Y档处。
(5) 分别调节通道1，2的V/DIV衰减开关，通道1，2的位移调整，同步（LEVEL）钮，水平位移，通过改变信号发生器输出信号频率使示波器中出现的李萨如图为环形。
(6) 同理，在CH2加上待测波，在CH1加上信号源，同样可以完成测量。
外部触发方式方法和过程与内部触发方式大致一样，差别是：
a．触发源方式选择开关拨到EXT档（外部触发方式）。
b．外部触发输入端口输入信号发生器信号，另外一路信号由CH1或CH2的输入端输入。
调节信号发生器的输出信号频率，使示波器上出现李萨如图形。
此时，根据李萨如图形和信号发生器的输出频率可以求出待测信号的频率。
【观测两个通道信号的组合】
把垂直方式选择开关拨到ADD档处，在屏幕上显示输入CH1和CH2的两路信号的叠加。
把垂直方式选择开关拨到ALT档处，在屏幕上交替显示两路信号。
把垂直方式选择开关拨到CHOP档处，在屏幕上同时显示两路信号。
【信号发生器使用方法】
图8
(1) 鼠标单击信号发生器面板（图8）的“电源开关”按钮，打开信号发生器电源。
(2) 鼠标单击“频率选择”按钮，开始输入信号频率。
(3) 鼠标单击“KHZ/V”按钮，选择读数的频率单位。
(4) 鼠标单击数字按钮，输入信号频率数值，此时显示窗口显示的是输出信号的频率数值。
(5) 鼠标单击“波幅选择”按钮，开始输入信号幅度。
(6)鼠标单击“KHZ/V”按钮，选择读数的幅度单位。
(7)鼠标单击数字按钮，输入信号幅度数值，此时显示窗口显示的是输出信号的幅度数值。
(8) 鼠标选中“细调”按钮，可微调输出信号的频率（或幅度）值。
(9) 鼠标单击“→”按钮，清除上个数值输入。
(10) 鼠标单击“CE”按钮，输出数值被清零。
[数据处理]
1．整理观察波形时的记录，并绘出观察到的波形。
2．计算出被测信号的电压、频率等。
[思考题]
1. 用示波器测频率有有何优缺点？
2. 本实验中观察李萨如图形时，为什么得不到稳定的图形？
3. 假定在示波器的y轴输入一个正弦电压，所用的水平扫描频率为120Hz，在荧光屏上出现三个稳定的正弦波形，那么输入信号的频率是多少？这是否是测量信号频率的好方法？为什么？。