南邮-课程设计-示波器通道扩展电路

电子电路课程设计

示波器通道扩展电路

一.设计要求

1通过CH1通道输入，双踪示波器的屏幕上能均匀稳定显示4路输入信号波形

2. 输入电压范围10mVpp~1Vpp。

3. 4路信号的负载阻抗三100k Q。

4. 被测信号的频率范围1kHz~1MHz。

二.材料清单

三.设计提示

系统框图

设被测信号送双踪示波器的CH1。其垂直偏转置0.1V/div，水平偏转置0.1ms/div

1. CP1

由信号发生器提供一路16kHz 的TTL 数字信号, 供产生4路被测信号。 2. —路分四路

用一片74161计数器产生四路TTL 数字信号。分别为 8kHz 、4kHz 、2kHz 、1kHz 。

3. 电子开关A

四选一电子开关A 分时依次选择四路信号 4. 分压衰减电路

为了简化电路，利用电阻和电位器分压，并通过调整电位器得到10mVpp~1Vpp 范围内的四路信号，以满足输入电压范围的要求。 5. 可变增益放大电路

为了在示波器屏幕上显示高度各为 1大格不变的四路信号，当输入信号幅度分别为0.01V 、0.1V 、1V 时，需将输入信号分别放大10倍、1倍、0.1倍。这由反向比例放大器实现。

6. 电子开关C 配合反向比例放大器，选择不同的反馈电阻实现不同的电压增益

7. 手动选择开关

两个自锁型双向开关，手动提供“ 00”、 “01”、 “ 10”、 “1T 地址信号，控制四选一电子开关C ,为放大电路选择不同的反馈电阻，实现不同的增益要求。 8. CP2

使用NE555搭建一个振荡电路，为电子开关控制电路提供 CP 信号。教材P135有 NE555的设计参考资料。

CP2的周期应大于等于1ms 。 9. 电子开关控制电路

为四选一电子开关A 和B 提供自动循环的“ 00”、 “01”、 “ 10”、 “ 11”地址

信号。电子开关A 和B 应同步工作。 10. 电子开关B

为四路信号选择不同的直流偏置电压，与对应的信号叠加后，使得四路信号显示在屏幕的不同高度位置。 11. 直流偏置分压电路

由电阻分压电路获得不同的直流偏置电压，供电子开关 B 选择。有-0.6V 、-0.4V 、 -0.2V 、-0V 四档。

12. 射极跟随器

由增益为1的反向加法器组成，将可变增益放大器的输出信号与直流偏置电压叠加求和后送示波器CH1通道。

横坐标调整到屏幕坐标片的底线。耦合方式为直流双四路模拟开关CD4052管脚图 3

DI 02 D3

EFP EWT CLK LOAD

W 74L516 1

CO D1

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超 I 口席

EFP EM O.K LOAD

四路綸入信号门

RV1

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47k

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R10

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QI 02 03 PC O R7 2k

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输出

BAT2

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数字示波器及其简单原理图

数字示波器及其简单原理图数字示波器可以分为数字存储示波器（DSOs）、数字荧光示波器（DPOs）、混合信号示波器（MSOs）和采样示波器。数字式存储示波器与传统的模拟示波器相比，其利用数字电路和微处理器来增强对信号的处理能力、显示能力以及模拟示波器没有的存储能力。数字示波器的基本工作原理如上图所示当信号通过垂直输入衰减和放大器后，到达模-数转换器（ADC）。ADC 将模拟输入信号的电平转换成数字量，并将其放到存贮器中。存储该值得速度由触发电路和石英晶振时基信号来决定。数字处理器可以在固定的时间间隔内进行离散信号的幅值采样。接下来，数字示波器的微处理器将存储的信号读出并同时对其进行数字信号处理，并将处理过的信号送到数-模转换器（DAC），然后DAC的输出信号去驱动垂直偏转放大器。DAC也需要一个数字信号存储的时钟，并用此驱动水平偏转放大器。与模拟示波器类似的，在垂直放大器和水平放大器两个信号的共同驱动下，完成待测波形的测量结果显示。数字存储示波器显示的是上一次触发后采集的存储在示波器内存中的波形，这种示波器不能实时显示波形信息。其他几种数字示波器的特点，请参考相关书籍。

Agilent DSO-X 2002A 型数字示波器面板介绍

该示波器有两个输入通道CH1和CH2，可同时观测两路输入波形。选择通道1时，示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时，示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时，示波器同时显示通道1信号和通道2信号。荧光屏（液晶屏幕）是显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。操作面板上的各个按钮按下后，相应参数设置会显示在荧光屏上。开机后，荧光屏显示如下：测试信号时，首先要将示波器的地（示波器探笔的黑夹子）与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择，将示波器探头接触被测点（信号端）。按下Auto Scale，示波器会自动将扫描到的信号显示在荧光屏上。输入耦合方式：模拟示波器输入耦合方式有三种选择：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)；部分数字示波器则没有ＧＮＤ耦合这种方式，其通过在屏幕上直接标注零电平线的位置的方法来实现ＧＮＤ耦合（用来确定零电平线）的功能。当选择“地”时，扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观

泰克示波器的使用方法-1

示波器的使用方法示波器虽然分成好几类，各类又有许多种型号，但是一般的示波器除频带宽度、输入灵敏度等不完全相同外，在使用方法的基本方面都是相同的。本章以SR-8型双踪示波器为例介绍。（一）面板装置 SR-8型双踪示波器的面板图如图5-12所示。其面板装置按其位置和功能通常可划分为3大部分：显示、垂直（Y轴）、水平（X轴）。现分别介绍这3个部分控制装置的作用。 1．显示部分主要控制件为：（1）电源开关。（2）电源指示灯。（3）辉度调整光点亮度。（4）聚焦调整光点或波形清晰度。（5）辅助聚焦配合“聚焦”旋钮调节清晰度。（6）标尺亮度调节坐标片上刻度线亮度。（7）寻迹当按键向下按时，使偏离荧光屏的光点回到显示区域，而寻到光点位置。（8）标准信号输出 1kHz、1V方波校准信号由此引出。加到Y轴输入端，用以校准Y 轴输入灵敏度和X轴扫描速度。 2．Y轴插件部分（1）显示方式选择开关用以转换两个Y轴前置放大器Y A与YB 工作状态的控制件，具有五种不同作用的显示方式：

“交替”：当显示方式开关置于“交替”时，电子开关受扫描信号控制转换，每次扫描都轮流接通Y A或YB 信号。当被测信号的频率越高，扫描信号频率也越高。电子开关转换速率也越快，不会有闪烁现象。这种工作状态适用于观察两个工作频率较高的信号。 “断续”：当显示方式开关置于“断续”时，电子开关不受扫描信号控制，产生频率固定为200kHz方波信号，使电子开关快速交替接通Y A和YB。由于开关动作频率高于被测信号频率，因此屏幕上显示的两个通道信号波形是断续的。当被测信号频率较高时，断续现象十分明显，甚至无法观测；当被测信号频率较低时，断续现象被掩盖。因此，这种工作状态适合于观察两个工作频率较低的信号。 “Y A”、“YB ”：显示方式开关置于“Y A ”或者“YB ”时，表示示波器处于单通道工作，此时示波器的工作方式相当于单踪示波器，即只能单独显示“Y A”或“YB ”通道的信号波形。 “Y A + YB”：显示方式开关置于“Y A + YB ”时，电子开关不工作，Y A与YB 两路信号均通过放大器和门电路，示波器将显示出两路信号叠加的波形。（2）“DC-⊥-AC” Y轴输入选择开关，用以选择被测信号接至输入端的耦合方式。置于“DC”是直接耦合，能输入含有直流分量的交流信号；置于“AC”位置，实现交流耦合，只能输入交流分量；置于“⊥”位置时，Y轴输入端接地，这时显示的时基线一般用来作为测试直流电压零电平的参考基准线。（3）“微调V/div” 灵敏度选择开关及微调装置。灵敏度选择开关系套轴结构，黑色旋钮是Y轴灵敏度粗调装置，自10mv/div～20v/div分11档。红色旋钮为细调装置，顺时针方向增加到满度时为校准位置，可按粗调旋钮所指示的数值，读取被测信号的幅度。当此旋钮反时针转到满度时，其变化范围应大于2.5倍，连续调节“微调”电位器，可实现各档级之间的灵敏度覆盖，在作定量测量时，此旋钮应置于顺时针满度的“校准”位置。（4）“平衡” 当Y轴放大器输入电路出现不平衡时，显示的光点或波形就会随“V/div”开关的“微调”旋转而出现Y轴方向的位移，调节“平衡”电位器能将这种位移减至最小。（5）“↑↓ ” Y轴位移电位器，用以调节波形的垂直位置。（6）“极性、拉Y A” Y A通道的极性转换按拉式开关。拉出时Y A 通道信号倒相显示，即显示方式（Y A+ YB ）时，显示图像为YB - Y A。（7）“内触发、拉YB ” 触发源选择开关。在按的位置上（常态）扫描触发信号分别

虚拟双踪示波器设计报告

项目二：虚拟双踪示波器设计训练学院名称：专业：班级：姓名：学号：指导教师： 2012年9 月 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电子测量与虚拟仪器综合训练

目录一、设计要求-----------------------------------------------------（3）二、设计思路与预期功能--------------------------------------（3）三、系统设计介绍-----------------------------------------------（4） 1.整体设计方案-------------------------------------------------（4） 2.设计步骤-------------------------------------------------------（5）（1）通道A、B的选择及波形发生----------------------------（5）（2）波形控制和调节部分--------------------------------------（6）（3）A、B两通道波形显示的程序框图设计-----------------（8）四、测试与结果------------------------------------------------（10） 1. A通道（B通道）单独显示波形------------------------（10） 2. A、B两通道同时显示波形-----------------------------（11） 3. A、B两通道交替显示波形---------------------------（12） 4. A、B两通道断续显示波形---------------------------（13）五、性能分析-------------------------------------------------------（14）六、课设体会-------------------------------------------------------（14）七、参考文献-------------------------------------------------------（15）

示波器功能扩展电路的设计与实现

电子电路模拟综合实验报告示波器功能扩展电路的设计与实现 1、

课题名称示波器功能扩展电路的设计与实现 2、摘要和关键字摘要：本实验是通过时钟电路、计数器、多路选择开关以及运算放大器的相互连接，实现用一个通道看四路波形的功能。实验中，向连接好的电路输入四路不同的被测信号，通过选择不同的反馈电阻对信号的增益进行控制，这四路不同的信号经衰减或放大后与不同的直流量叠加，显示在示波器荧光屏的不同的位置上，从而实现示波器功能的扩展。关键字：时钟电路、选通、增益，示波器 3、设计任务要求 1.基本要求：设计一个将普通双踪示波器改装成为多踪示波器的电路包括多踪示波器的时钟电路、位移电路、衰减和放大电路。能够实现用示波器一路探头输入稳定显示四路被测信号波形。输入信号幅度为0-10V，频率不低于500Hz，系统电源DC ±5V，其原理框图如下： 2.提高要求：四路被测信号波形的大小可分别调整。四、设计过程 1、实验原理

（1）集成定时器555：这是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在一起的中规模集成电路，它功能灵活，适用范围广，只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以很方便地构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器等电路，完成脉冲信号的产生、定时和整形等功能。在控制、定时、检测、防声、报警等方面有广泛的应用。下图为cb555内部结构：（2）集成多路模拟开关CD4052BC：集成多路模拟开关是能够把多个模拟输入量分时地接通到输出端的一种集成电路，完成多到一的转换。原理框图如下：

CD4052内有两个四选一模拟开关，一个作为位移电路产生将不同的四路输入信号在垂直方向上分开的阶梯波信号，另一个在不同的时刻选通所观察的信号之一通过逻辑图如下:

示波器原理及使用

示波器的原理和使用示波器是一种用途广泛的基本电子测量仪器，用它能观察电信号的波形、幅度和频率等电参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。【目的】 1．了解示波器的基本结构和工作原理，掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。 2．学会使用示波器观测电信号波形和电压幅值以及频率。 3 ．学会使用示波器观察李萨如图并测频率。【原理】不论何种型号和规格的示波器都包括了如图7-1所示的几个基本组成部分：示波管（又称阴极射线管，cathode ray tube ，简称CRT ）、垂直放大电路（Y 放大）、水平放大电路（X 放大）、扫描信号发生电路（锯齿波发生器）、自检标准信号发生电路（自检信号）、触发同步电路、电源等。1．示波管的基本结构示波管的基本结构如图7-2所示。主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，全都密封在玻璃壳体内，里面抽成高真空。(1)电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“辉度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极与第二阳极电位之间电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚集作用，所以，H-灯丝；K-阴极；G 1 ，G 2- 控制栅极；A 1-第一阳极；A 2-第二阳极；Y -竖直偏转板；X-水平偏转板图7-2 示波管结构图第一阳极也称聚集阳极。第二阳极电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚集”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚集”，实际是调节第二阳极电位。图7-1 示波器结构图

示波器功能扩展电路的设计与实现实验报告

电子电路综合实验示波器功能扩展电路的设计与实现综合实验 2008211208 08211116 2010年5月18日

模拟电路综合实验实验报告一、课题名称：示波器功能扩展电路的设计与实验二、实验摘要：设计一个将普通双踪示波器改装成为多踪示波器的电路，包括多踪示波器的时钟电路、位移电路、衰减和放大电路，实现用示波器一路探头输入稳定显示四路被测信号波形。通过多路模拟开关不断快速选择四路中的一路显示在示波器上，使得在示波器上同时输出四路信号。三、关键词：时钟电路、多路模拟开关、加法器电路四、任务要求： 1. 设计一个将普通双踪示波器改装成为多踪示波器的电路，包括多踪示波器的时钟电路、位移电路、衰减和放大电路，满足在输入信号幅度为0-10V，频率不低于500Hz，系统电源DC +5V 的条件下，能够实现用示波器一路探头输入稳定显示四路被测信号。 2. 设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL 软件绘制完整的电路原理图。五、设计思路：通过时钟电路产生电路产生时钟脉冲，将时钟脉冲信号加到计数器产生2 位地址信号，在多路模拟开关部分，地址信号从输入信号中取出一个与地址信号产生的阶梯波通过加法器叠加输出，以满足题目要求。（1）利用NE555时基振荡器作为时钟电路，产生35KHz的方波，作为16进制计数器74LS169的时钟信号。可以通过改变其外部电阻的阻值来改变方波的频率；（2）74LS169是模16的同步二进制计数器，可以通过四位二进制输出来记时钟沿的个数，本设计中利用其两位输出Qa、Qb作为多路选择开关CD4052的地址；（3）CD4052为双回路模拟开关芯片，有直流、交流两个通道。直流通道是由2K、1K、1K、1K组成的电阻分压网络，分别取出3V、2V、1V、0V的直流电压作为信号所要显示波形的直流分量，使其在示波器的不同位置上显示出来，另一路输入被显示信号，通过地址信号Qa、Qb对两回路信号同步进行选通；（4）被测信号由CD4052选通后由LF353双运放之一进行放大或衰减处理，信号通过改变反馈电阻10K、10K、40K、60K、60K对其进行放大或衰减，实现不同增益的控制，另一个运放使直流和交流信号进行无损叠加并输出。分模块电路的参数设计：（1）NE555外部电路电阻电容值的选择：震荡周期：T=0.693(R1+2R2)C 震荡频率：f=1.443/（R1+2R2）C 占空比：D=t1/T=(R1+R2)/(R1+2R2) t1为输出脉冲的持续时间：t1=0.693（R1+R2）C 当R1>R2时，D约为50%，输出波形为方波输出频率要求为35KHz，选择C1=1000p，C2=0.01uF，R1=1k?，调节R2使

示波器工作原理与维修

示波器的全部电路组成见图1，它由垂直偏转电路、水平偏转电路、校准信号、示波管电路及低压电源电路组成。垂直偏转电路包括两个彼此独立的前置放大器（Y1和Y2），垂直开关电路，延迟、A 、B 扫描发生器、水平开关电路及水平输出放放大器及示波管电路组成。高压发生器产生－1.8号，它是由CMOS 多谐振荡器（CD1601）产生线电路和垂直输出放大器。每个前置放大器把几毫伏到几百伏的输入信号放大或衰减到合适的电平，然后送到垂直开关电路，触发信号也由该级取出。垂直开关电路切换来自Y1、Y2前置放大器及来自触发发生器的Y3信号，切换后的信号通过延迟线送到垂直输出放大器。触发信号也被切换并作为内触发信号送到触发放大器。垂直输出放大器把来自延迟线电路的垂直信号放大到几伏至几十伏，以推动示波管垂直偏转板。水平偏转电路包括触发发生器大器。触发发生器接收来自垂直开关电路的内触发信号，或来自外触发（Y3）输入端的外触发信号并把它放大整形，形成触发脉冲信号。用触发发生器产生的脉冲信号驱动A 扫描发生器，产生A 扫描锯齿波。但是在“自动”方式时，即使没有触发信号，A 扫描发生器也能自激产生扫描锯齿波。B 扫描发生器产生延迟扫描锯齿波。B 扫描采用连续扫描方式时，它由A 扫描信号产生的被延迟扫描起始信号所驱动。采用触发延迟时，B 扫描发生器由跟在延迟扫描起始信号后面的触发脉冲信号驱动。水平开关电路切换来自AB 扫描发生器产生的锯齿波信号和在X – Y 工作方式时来自垂直开关电路的Y1和Y3水平信号，并把它们送到水平输出放大器。水平输出放大器将水平开关电路的输出信号放大到几伏至几十伏，以推动示波管水平偏转板。示波管电路由高压发生器、Z 轴KV 阴极电压和＋18KV 后加速电压。Z 轴放大器将来自A 、B 扫描发生器的增辉信号和辉度控制信号放大到几十伏，并通过示波管电路加到示波管的栅极（控制栅极）。示波管电路给示波管各电极提供各种电压，使示波管工作于最佳状态。以显示聚焦良好，失真小的波形。它也将来自Z 轴放大器和其它电路的信号设置到适合于示波管工作的电平。校准信号电路提供0.5Vp-p 的方波信，又经施密特电路整形，最后由电阻分压后得到。

示波器探头原理

示波器探头原理示波器因为有探头的存在而扩展了示波器的应用围，使得示波器可以在线测试和分析被测电子电路，如下图：图1 示波器探头的作用探头的选择和使用需要考虑如下两个方面：其一：因为探头有负载效应，探头会直接影响被测信号和被测电路；其二：探头是整个示波器测量系统的一部分，会直接影响仪器的信号保真度和测试结果一、探头的负载效应当探头探测到被测电路后，探头成为了被测电路的一部分。探头的负载效应包括下面3部分： 1. 阻性负载效应； 2. 容性负载效应； 3. 感性负载效应。图2 探头的负载效应阻性负载相当于在被测电路上并联了一个电阻，对被测信号有分压的作用，影响被测信号的幅度和直流偏置。有时，加上探头时，有故障的电路可能变得正常了。一般推荐探头的电 . .

阻R>10倍被测源电阻，以维持小于10%的幅度误差。图3 探头的阻性负载容性负载相当于在被测电路上并联了一个电容，对被测信号有滤波的作用，影响被测信号的上升下降时间，影响传输延迟，影响传输互连通道的带宽。有时，加上探头时，有故障的电路变得正常了，这个电容效应起到了关键的作用。一般推荐使用电容负载尽量小的探头，以减小对被测信号边沿的影响。图4 探头的容性负载感性负载来源于探头地线的电感效应，这地线电感会与容性负载和阻性负载形成谐振，从而使显示的信号上出现振铃。如果显示的信号上出现明显的振铃，需要检查确认是被测信号的真实特征还是由于接地线引起的振铃，检查确认的方法是使用尽量短的接地线。一般推荐使用尽量短的地线，一般地线电感=1nH/mm。 . .

图5 探头的感性负载二、探头的类型示波器探头大的方面可以分为：无源探头和有源探头两大类。无源有源顾名思义就是需不需要给探头供电。无源探头细分如下： 1. 低阻电阻分压探头； 2. 带补偿的高阻无源探头（最常用的无源探头）； 3. 高压探头有源探头细分如下： 1. 单端有源探头； 2. 差分探头； 3. 电流探头最常用的高阻无源探头和有源探头简单对比如下：表1 有源探头和无源探头对比低阻电阻分压探头具备较低的电容负载（<1pf)，较高的带宽（>1.5GHz），较低的价格， . .

模拟电子实验示波器的使用

一、实验目的 1. 学习电子电路实验中常用的电子仪器一示波器、函数信号发生器、交流数字毫伏表等主要技术指标、性能及正确使用方法。 2. 初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。、实验设备三、注意事项 1. 使用前对电源、各旋钮位置进行检查。 2. 使用时要避免碰撞，接入探头的电压不应超过说明书中所规定的最大的输入电压值（注意的是：一般说明书中给出的这一电压值往往是指峰峰值），以免损坏示波器。 3. 若测试点的电压较高，应在断电的情况下，将探头的探针和鳄鱼夹事先与被测试的两个点连接好，再通过电测试，选择可避免在测试中万一因不慎而发生意外事故的可能。 4. 开启示波器后，应注意使辉度和聚集适中（不宜过亮），且波形也不应长时间地停留在一个区域中，以免灼伤荧光屏。 5. 在使用中出现在下列情况之一，即应停机，侍修复后再使用：①开机后保险线即烧断； ②电子官式示波器内的电风扇不转；③示波器内冒烟；④无光点显示或无扫描线；⑤波形跳动不止，或图形失真。 6. 示波器关闭后再用，应至少待了3-5分钟后再开启--以免损害示波管。 7. 使用后应即时关闭其电源和被测电路的电源；然后拔下示波器的电源插头，拆除测试用临时线，全地搬走开妥善地放置好示波器--以免偶然事故的发生. 四、实验原理及计算在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如下图所示。接线时应注

虚拟示波器的设计报告

基于LabVIEW 的虚拟示波器的设计 The Design of Oscillograph 1设计目的与内容 1、掌握利用A/D转换和计算机资源实现示波器的设计方法。 2、设计虚拟示波器。 3、建立NI-DAQmx仿真设备，选择E系列中的NI PCI-6071E数据采集卡的仿真模块，通过DAQmx物理通道识别，产生模拟信号，然后基于LabVIEW开发平台设计实现虚拟示波器。基本可以实现仪器的性能与可靠性，可以方便的对其编程, 实现对数据的采集、实时显示、数字滤波、截波显示、波形存储、波形回显、频谱分析等多种功能。 2虚拟示波器的软件设计虚拟仪器的软件设计由两部分组成：前面板和流程图。在前面板，输入用输入控件(Control)来实现，程序运行的结果由输出控件(Indicator)来完成。流程图是完成程序功能的图形化源代码，通过它对信号数据的输入和输出进行指定，完成对信号采集及分析处理功能的控制。 2.1虚拟示波器的原理及功能虚拟示波器是在传统示波器体系结构的基础上，借鉴其功能原理设计的。基本原理为：硬件上利用采集卡采集信号，软件上利用NI提供的DAQmx READ采集信号，然后通过‘波形图’进行实时显示。这就实现了一个最基本的示波器，信号显示后又利用‘写入测量文件’将波形保存为LVM文件。这就实现了基本的“存储”功能，反之通过‘读取测量文件’可以将LVM读取显示，从而完成“回显”功能。由于在硬件上是以PC机以及采集卡为基础的，所以本示波器在采样极限速率，带宽，分辨力等参数上受到限制。而程序响应时间上则依赖于PC的配置以及程序的执行效率。本次设计的虚拟示波器所包含的功能主要有以下几个方面。实时显示：通过采集卡采集信号并能对输入信号实时显示在PC机终端上。数字滤波：采用数字IIR滤波器对信号进行滤波处理并实时显示，同时可以任意设置滤波器的最佳逼近函数类型、滤波器类型、阶次、上下截止频率等参数。截波显示：即可满足波形的瞬态显示，同时也可以将瞬态波形进行保存。波形存储：可随时将原始信号或处理后信号以LabVIEW特有的LVM文件格式存储在本地硬盘上，便于日后分析或处理。其中瞬态信号在截波后以BMP图片格式存储在本地硬

示波器的调节和使用

数字示波器的调节与使用一、实验目的 1.了解示波器的结构与示波原理 2.掌握示波器的使用方法，学会用示波器观测各种电信号的波形 3.学会用示波器测正弦交流信号的电压幅值及频率 4.学会用李萨如图法，测量正弦信号频率二、实验仪器 RIGOL DS1000E型数字存储示波器，ＤＧ１０２２函数波形发生器三、实验原理 1、双踪示波器的原理：双踪示波器控制电路主要包括：电子开关、垂直放大电路、水平放大电路、扫描发生器、同步电路、电源等。 Y CH1 Y CH2 图1. 双踪示波器原理方框图其中，电子开关使两个待测电压信号YCH1和YCH2周期性地轮流作用在Y偏转板，这样在荧光屏上忽而显示YCH1信号波形，忽而显示YCH2信号波形。由于荧光屏荧光物质的余辉及人眼视觉滞留效应，荧光屏上看到的是两个波形。如果正弦波与锯齿波电压的周期稍不同，屏上出现的是一移动的不稳定图形，这是因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的起点均不一样所造成的。为了获得一定数量的完整周期波形，示波器上设有“time/div”调节旋钮，用来调节锯齿波电压的周期，使之与被测信号的周期呈合适的关系，从而显示出完整周期的正

弦波形。当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍，屏上一般会显示出完整周期的正弦波形，但由于环境或其他因素的影响，波形会移动，为此示波器内装有扫描同步电路，同步电路从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”。如果同步电路信号从仪器外部输入，则称为“外同步”。 2．示波器显示波形原理：如果在示波器的YCH1或YCH2端口加上正弦波，在示波器的X 偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期与正弦电压的变化周期相等时，则在荧光屏上将显示出完整周期的正弦波形，如图2所示。如果在示波器的YCH1、YCH2端口同时加上正弦波，在示波器的X 偏转板加上示波器内部的锯齿波，则在荧光屏上将得到两个正弦波。图2.示波器显示正弦波形的原理 3、数字存储示波器的基本原理数字存储示波器的基本原理框图如图3所示： AMP A/D Display Input DeMUX Acquistion Memory uP Display Memory 图3.数字存储示波器的基本原理框图

示波器的调节和使用

示波器的调节和使用我们以型号为YB4300系列的双踪示波器为例说明其一般使用方法。YB4300系列双踪示波器的型号根据频率不同主要有YB4320G 、YB4340G 、YB4360G 。一、示波器的调节和使用示波器有多种型号，面板形状也各不相同，但其结构与功能大同小异。熟练掌握示波器的使用，首先应该了解示波器面板上各个旋钮的功能。本书以YB4320G 型示波器为例进行说明，如图1所示。该示波器的前面板如图2所示，各部分功能介绍如下： 1、主机电源（9）电源开关(POWER)：将电源开关按键弹出即为“关”位置，将电源线接入，按电源开关键，接通电源。（8）电源指示灯:电源接通时，指示灯亮。图1 YB4320G 型示波器外形结构图2 YB4320G 型示波器操作面板示意图

（2）辉度控制(INTENSITY)：顺时针方向旋转旋钮，扫描线辉度增加。（4）聚焦控制(FOCUS)：用辉度控制钮将亮度调至合适的标准，然后调节聚焦控制钮直至光迹达到最清晰的程度。虽然调节亮度时，聚焦电路可自动调节，但聚焦有时也会轻微变化，如果出现这种情况，需重新调节聚焦旋钮。（5）基线旋转(TRACE ROTATION)：用于调节扫描线使其和水平刻度线平行，以克服外磁场变化带来的基线倾斜，需要使用螺丝刀调节。（45）显示屏：仪器的测量显示最终端。（3）延迟扫描辉度控制钮（B INTEN）：顺时针方向旋转此钮，增加延迟扫描B显示光迹亮度。（1）校准信号输出端子（CAL） 2、垂直方向部分（VERTICAL）（13）通道1输入端[CH1 INPUT（X）]：被测信号由此输入y1通道。当示波器在X-Y 方式时，输入到此端的信号作为X轴信号。（17）通道2输入端[CH2 INPUT（X）]：被测信号由此输入y2通道。当示波器在X-Y 方式时，输入到此端的信号作为Y轴信号。（11）、（12）、（16）、（18）交流-直流-接地（AC、DC、GND）：输入信号与放大器连接方式选择开关：交流（AC）：放大器输入端与信号连接由电容器来耦合；接地（GND）：输入信号与放大器断开，放大器的输入端接地。直流（DC）：放大器输入与信号输入端直接耦合。（10）、（15）衰减器开关（VOLTS/DIV）用于选择垂直偏转系数，共12档。如果使用的是10:1的探极，计算时将幅度×10。（14）、（19）垂直微调旋钮（VARIBLE）垂直微调用于连续改变电压偏转系数，此旋钮在正常情况下应位于顺时针方向旋到底的位置。将旋钮逆时针旋转到底，垂直方向的灵敏度下降到2.5倍以上。（44）断续工作方式开关 CH1 CH2二个通告按断续方式工作，断续频率为250kHz，适用于低扫速。（43）、（40）垂直移位（POSITION）调节光迹在屏幕中的垂直位置。（42）垂直方式工作开关(VERTICAL MODE) 用于选择垂直偏转系统的工作方式通道1选择（CH1）：屏幕上仅显示CH1的信号；通道2选择（CH2）：屏幕上仅显示CH2的信号；双踪选择（DUAL）：屏幕上显示双踪，自动以交替或断续方式，同时显示CH1和CH2上的信号；叠加（ADD）：显示CH1和CH2输入信号的代数和。（39）CH2极性开关（INVERT）：按此开关时CH2显示反相信号。（48）CH1信号输出端（CH1 OUTPUT）：输出约100mV/div的通道1信号。当输出端接50Ω匹配终端时，信号衰减一半，约50mV/div，该功能可用于频率计显示等。 3、水平方向部分（HORIZONTAL）（20）主扫描时间系数选择开关（TIME/DIY）用于选择扫描时间因数，从0.1μs～0.5s/div范围共20档。（24）扫描微调控制键（VARIBLE）此旋钮以顺时方针方向旋转到底时，处于校准位置，扫描由Time/div开关指示。

简易示波器课程设计报告

课程设计报告课程名称综合电子设计题目简易数字示波器指导教师起止日期系别自动化专业自动控制学生姓名班级/学号成绩

摘要本系统由CPLD，单片机控制模块，键盘，LED，幅度控制模块，低通滤波模块组成，采用当前主流DDS 技术完成，能产生从1HZ-260KHZ 正弦波，方波，三角波以及这三种同频率波的线性组合，失真度限制在6%之内。一、功能介绍 1. 具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的性能。 2. 用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形。 3. 输出波形频率范围为1Hz~200kHz（非正弦波频率按10 次谐波计算；重复频率可调，频率步进间隔1Hz。） 4. 输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进为0.1V（峰-峰值）。 5. 具有显示输出波形种类、重复频率（周期）和幅度的功能。 6. 增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3％（负载变化范围：100Ω~∞）。二、方案论证与比较常见信号源的制作方法有：方案一：采用锁相式频率合成。将一个高稳定度和高精确度的标准频率经过加减乘除的运算产生同样稳定度的大量离散频率技术，它在一定程度上既要频率稳定精确，又要频率在很大范围内可变的矛盾。但频率受VCO 可变频率范围的影响，高低频率比不可能做的很高，而且只能产生方波和正弦波。方案二：采用模拟奋力元件或单片压控函数发生器MAX0832，可产生正弦波，方波，三角波，通过调整外部元件可改变输出频率，但采用模拟器件由于元件分散性太大，即使使用单片函数发生器，参数也与外部元件有关，外接的电阻电容对参数影响很大，不能实现波形运算输出等智能化的功能。方案三：采用DDFS，即直接数字频率合成技术，以Nyquist 时域采样原理为基础，在时域中进行频率合成，它可以快速转换频率，频率，相位，幅度都可以实现程控，便于单片机控制，所以，本系统采用此方案。三、系统设计系统总体设计方框图：

双通道示波器设计报告

内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计说明书题目：双通道虚拟示波器专业：测控技术与仪器班级：测控10-1班学生姓名：*** 学号：10** 指导教师：肖俊生

双通道示波器设计目的：综合实用Labview 知识，在本设计中使用了层叠式顺序结构、分支结构、循环结构等编程逻辑结构以及常见的数据结构，如簇、捆绑成簇等数据处理结构；同时还用到了波形生成控件VI、逻辑控件VI、数值控件VI等多个控件。使学生更好地掌握Labview编程的方法和技术。设计要求：能够实现比较简单的双通道示波器功能，主要功能包括：输出波形显示（单通道输出波形显示或两通道输出波形同时显示）；能进行水平分度和垂直分度的调节以及实现波形测量。前面板样式如下：图1 基于DAQ双通道示波器的前面板实验内容：设计简单双通道示波器，并对主要功能进行测试、调节和使用。 1.运行所设计的简单双通道示波器VI。 2.调节该简单双通道示波器的一些选择开关和旋钮，可以测试该示波器的主要功能。 3.选择通道开关，可以显示不同信号。 4.选择幅值、频率调节开关，可以调节水平和垂直分度。 5.可以显示该简单双通道示波器的信息和终止该示波器的运行。简单双通道示波器VI的程序框图：该VI主要包括：通道选择功能块、水平分度调节功能块、垂直分度调节功能块、程序控制功能块和波形显示功能块。

图2 简单双通道示波器的程序框图一、简单双通道示波器VI控件的设计过程启动Labview，弹出启动界面，选择文件下拉菜单中的新建项目，在弹出的项目浏览器中的我的电脑菜单上击右键选择新建VI，弹出VI界面：图3 创建VI并保存后的界面 1、前面板的创建和设计主要为创建波形图显示控件、测量信号值显示、创建通道选择面板、创建程序控制面板等。

双踪示波器的使用

3.12 双踪示波器的使用示波器是一种用来展示和观测电信号的电子仪器，它可以直接测量信号电压的大小和周期，因此，一切可以转化为电压的电学量、非电学量（如电流、电功率、阻抗、温度、位移、压力、磁场等）以及它们随时间变化的过程都可用示波器来观测。由于电子射线的惯性小，又能在荧光屏上显示出可见的图像，所以特别适用于观测瞬时变化的过程，这是示波器重要的优点。本实验通过使用双踪示波器观察电信号波形及测量电信号的电压及频率，了解示波器图像跟踪测量技术（请阅读4.2.1节），掌握示波器的原理及使用方法（请阅读附录Ⅰ中有关示波器的内容）。【目的与要求】 1．了解示波器的基本结构和工作原理、掌握示波器的调节和使用； 2．掌握用示波器观察电信号波形的方法； 3. 掌握用示波器测量电信号的电压和频率的方法； 4. 了解示波器图像跟踪测量技术。【仪器与装置】 SR-071A型双踪示波器、XFD-6型低频讯号发生器、整流滤波线路板等。【原理】示波器的规格和型号很多，但不管哪种示波器都有图3.12-1所示的几个基本组成部分：示波管、竖直放大器（Y轴放大器）、水平放大器（X轴放大器）、扫描发生器、触发同步和直流电源等部分。 1.示波管的基本结构示波管的基本结构如图3.12-2所示，主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分，全都密封在玻璃外壳内，里面抽成高真空。

（1）电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成，阴极是一个表面涂有氧化层的金属圆筒，被灯丝通电加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面，它的电位比阴极稍低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔，然后在阳极加速下奔向荧光屏，示波器面板上的“亮度”调整旋钮就是通过调节栅极电位以控制射向荧光屏的电子流密度从而改变屏上光斑的亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极与第二阳极之间电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚焦作用所以第一阳极也称聚焦阳极，第二阳极电位更高，又称加速阳极，面板上的“聚焦”调节旋钮，就是调节第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点，有的示波器还有“辅助聚焦”，实际是调节第二阳极电位。（2）偏转系统：它由两对互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板，一对水平偏转板，在偏转板上加上适当电压，当电子束通过时运动方向将发生偏转，从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置也发生改变。（3）荧光屏：屏上涂有荧光粉，电子打上去它就发光，形成光斑。不同材料的荧光粉发光的颜色不同，发光过程的延续时间（一般称为余辉时间）也不同。荧光屏前有一块透明的、带刻度的坐标板，供测量光点位置用，在性能较好的示波管中，通常将刻度线直接刻在屏玻璃内表面上，使与荧光粉紧贴在一起，以消除视差，使光点位置的测量更准确。 2．示波器显示波形的原理（1）扫描作用: 如果只在竖直偏转板上加一交变的正弦电压，则电子束的亮点将随电压的变化在竖直方向来回运动，如果电压频率较高，则看到的将是一条竖直亮线。如图3.12-3（a）所示。

示波器功能扩展电路设计实验报告

电子电路综合实验实验报告实验名称：示波器功能扩展电路的设计学院：信息与通信工程学院班级：姓名：学号：

课题名称：示波器功能扩展电路的设计摘要：示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。在示波器的具体应用中，常常需要同时观测多路信号，或需要比较同一电路中不同点之间信号的频率、幅值和相位,以及观测电信号通过网络后的相移和失真等情况。为了对信号进行测量和比较研究,需要把不同信号或同一信号的不同部分同时显示在荧光屏上。这些都需要在荧光屏上能同时显示多路波形，本实验介绍的就是将单踪示波器转换为多踪示波器的装置。关键词：示波器，555定时器，计数器，模拟开关，集成运算放大器一、设计任务要求：设计制作一个示波器功能扩展电路，该电路能够实现将普通双踪示波器改装成多综示波器进行多路信号测试。 1.基本要求 1)能够实现用示波器的一路探头稳定显示四路被测信号波形； 2)被测输入信号幅度为0-10V,频率不低于500Hz； 3)系统电源为DC±5V,设计该电路的电源部分。 2.提高要求 1）四路被测信号波形的大小可分别调整； 2）用CPLD设计示波器功能扩展电路的数字系统部分； 3）其他示波器功能扩展的设计和解决方案。 3.注意事项 1）被测信号的频率应较低，而用作多路选择器和阶梯波地址的信号频率应较高，最终实现类似于示波器的断续方式，即先显示一路信号的一部分，再显示下一电路的一部分，每一路信号实际上是不完整的，但视觉上的效果是连续的。2）阶梯波与选通后的被测信号叠加时，应调节各路信号的分压比使各路信号不重叠。 3）在电路正常工作的前提下，应尽量提高振荡器的频率以提高被测信号的频率范围。 4）设计与调测时，需用示波器观察555定时器的输出波形是否正确，其频率值与计算值是否相同，然后用示波器观测计数器的QA、QB端的波形是否为555时基信号的二分频、四分频，最后观察第一路开关的输出是否为阶梯波信号，台阶数值分别为0V、1V、2V、3V。然后分别接入四路不同信号，用示波器观察其最终输入波形是否在示波器水平位置显示出来，改变波段开关即可改变其幅值大小。二、设计思路：在示波器功能扩展电路的设计中，首先需要把四路输入信号的基线拉开，均匀合理地分布在示波器荧光屏上；其次，输入的四路基线要分别加载在四路已分开的基线上。考虑到双踪示波器设计原理的局限，不能同时在任一瞬间有多个电子束射出并在不同的区域呈现不同的波形，所以采用四路信号分时在示波器上显示的方法，利用人眼的视觉暂留现象，在信号之间切换频率足够高的情况下，呈现出四路波形“同时”显示在示波器上的视觉效果。三、系统框图：

数字存储示波器设计

目录 1前言 (1) 2总体方案设计 (2) 2.1 系统设计要求 (3) 2.2 比较方案 (4) 2.3 方案论证 (5) 2.4 方案选择 (5) 3硬件系统设计 (6) 3.1 衰减和增益控制电路 (6) 3.2差分电路 (7) 3.3 采集控制逻辑 (8) 4 软件系统设计 (10) 4.1 波形显示模块 (10) 4.2 触发控制模块 (11) 4.3 触发控制子VI模块 (12) 4.3通道选择模块 (16) 4.4档位设置模块 (18) 4.5停止运行模块 (19) 4.6数据存储模块 (20) 5 系统调试 (22)

第 1 页 1前言虚拟仪器是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。虚拟仪器的突出优点在于能够与计算机技术结合，将计算机资源与仪器硬件，数字信号处理技术与不同功能的软件模块结合，组成不同的仪器功能。虚拟仪器包括硬件和软件两个基本要素，硬件功能是获取被测的物理信号，提供信号传输的通道；软件则是实现数据采集、分析、处理、显示等功能，并将其集成为仪器操作与运行的一体化环境。总体而言，虚拟仪器硬件以VXI、PXI 等先进的计算机接口总线发展为标志，而软件技术则是以VISA、SCPI、IVA 等标准和LabVIEW、LabWindows/CVI 等先进开发平台为核心，构成一个完整的虚拟仪器技术体系。波形分析是信号处理中重要的分析手段。虚拟示波器的出现改变了原有示波器的整体设计思路，用软件代替了硬件。将传统仪器由硬件实现的数据分析与显示功能，改由功能强大的计算机及其显示器来完成，使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析和波形分析。 LabVIEW(实验室虚拟仪器集成环境)是NI 公司(美国国家仪器公司)的创新软件产品，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境，可实现数据采集、仪器控制、过程监控和自动测试等实验室研究和工业自动化领域的实际任务。LabVIEW 从基本的数学函数、字符串处理函数、数据运算函数、文件I／O 函数到高级分析库，包括了信号处理、窗函数、滤波器设计、线性代数、概率论与数理统计、曲线拟合等，涵盖了仪器设计中几乎所有需要的函数。LabVIEW 的功能模块包括数据采集、通用接口总线和仪表的实时控制、数据分析、数据显示以及数据的存储。拥有大量数据采集和仪表控。制的功能模块和开发工具，因此，LabVIEW 可以编出外观和功能都与真实仪表很相似的程序

示波器基本原理

目录第一章示波器基本原理 (2) 1、1 模拟示波器 (2) 1、1、1示波管 (2) 1、1、2模拟示波器方框图 (3) 1、2 数字存储示波器（DSO） (4) 第二章示波器的使用 (5) 2、1示波器的各个系统和控制 (5) 2、2示波器的正确使用 (7) 第三章模拟示波器的校准 (9) 第四章数字存储示波器的使用和校准 (13) 4、1 TDS220的结构 (13) 4、2 TDS220的常规检查 (14) 4、3 TDS220的校准过程 (16)

第一章示波器基本原理示波器是一种图形显示设备，它能够直接观测和真实显示被测信号，是观察电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器，它可分为模拟和数字类型。下面就分模拟和数字部分对示波器的基本原理进行简单介绍。 1、1 模拟示波器模拟示波器是第一代示波器产品，拥有极佳的"波形更新率"（约每秒超过二十万次），它仅仅在扫描的回扫时间及闭锁（Hold off ）时间内不显示信号，因此又称为模拟实时示波器（Analog Real Time Oscilloscope ）。由于模拟示波器是数字示波器在的基础，我们先来看模拟示波器的工作原理。 1、1、1示波管模拟示波器的心脏是阴极射线管（CRT ），示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏组成，它们被密封在真空的玻璃壳内，如图1-1所示。电子枪向屏幕发射电子，发射的电子经聚焦形成电子束，并打在荧光屏上，荧光屏的内表面涂有荧光物质，这样电子束打中的点就发出光来。电子在从电子枪到屏幕的途中要经过

偏转系统，在偏转系统上施加电压就可以使光点在屏幕上移动。偏转系统由水平（X ）偏转板和垂直（Y ）偏转板组成。这种偏转方式称为静电偏转。将输入信号加到Y 轴偏转板上，而示波器自己使电子束沿X 轴方向扫描。这样就使得光点在屏幕上描绘出输入信号的波形。这样扫出的信号波形称为波形轨迹 1、1、2模拟示波器方框图从上一小节可以看出，只要控制X 轴偏转板和Y 轴偏转板上的电压，就能控制示波管显示的图形形状。因此，只要在示波管的X 轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压，在y 轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小)，示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。电信号中，在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。因此，往往给X 轴加上锯齿波。示波器的基本组成框图如图1-2所示，它主要由示波管、Y 轴系统、X 轴系统三部分组成。此外还包括电源电路，它产生电路中需要的多种电源。示波器中还往往有一个精确稳定的方波信号发生器，供校验示波器用。被测信号通过探头到达示波器的垂直系统，经衰减器适当衰减后送至垂直放大器，放大后产生足够大的信号，加到示波管的Y 轴偏转板上，控制亮点在屏幕中的上下移动。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形，将Y 轴的被测信号引入X 轴系统的触发系统，启动或触