北航电子测量上机实验一实验报告.docx
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北航电子测量上机实验一实验报告
电子测量实验一
数字示波器实验与时域测量
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姓名:
学号:
同组者:
一、实验目的
了解时域测量的基本特征,熟练使用数字示波器进行时域信号波形测量,熟练使用信号发生器生成不同种类与参数的信号。
二、实验内容
1.熟悉掌握数字示波器的各项测量功能与操作规范。
2.利用示波器信号源分别生成正弦波信号、方波信号、锯齿波信号;信号幅度分别设置为:
100mv、200mv、500mv、1v、1.5v;频率分别为1khz、10khz、100khz500khz、;1Mhz、5Mhz将各类频率为1Mhz、5Mhz幅度为500mv的信号波形记录下来(照相),锯齿波最高频率到100khz即可。
对比信号源输出设定的信号幅度值与数字示波器实测信号幅度峰峰值。
三、实验要求
1.选择不同的触发电平和触发极性观察波形变化并分析原因。
2.由信号源输出频率分别为10khz、100khz、500khz、1mhz、5mhz;方波信号用示波器分别测量,方波信号的上升沿时间、下降沿时间和脉冲宽度。
并记录测量过程。
(要拍照)
3.简述数字示波器的测量原理与框图,完成实验报告。
四、实验现象及结论
(一)选择不同的触发电平和触发极性观察波形变化并分析原因。
1.1触发电平:
电平值是指用示波器观测一个固定频率的信号波形,就是把“波形”的电压值,按时间性显示在屏幕上。
就是把显示点,从左向右,以一定的速度移动,这就是扫描。
扫描是从左端开始,到右端结束,再从左端开始,不断重复。
为了得到稳定的波形,每次扫描的开始时机,必须相同,否则,“波形”在屏幕上就会左或右窜动,甚至混乱一片,为了控制每次扫描的开始时机,就要有一个检测电路,检测到被观测信号达到某一特定电平值,立即触发,开始扫描。
在实验中,我们观察到,只有当触发电平位于波形最高与最低点之间的某一范围时,才能得到稳定的波形显示。
1.2触发极性:
极性开关用来选择触发信号的极性。
拨在“+”位置上时,在信号增加的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。
拨在“-”位置上时,在信号减少的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。
触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点。
当触发电平为正时,波形为从上升沿开始;当触发电平为正时,波形为从下降沿开始。
(二)利用示波器信号源分别生成正弦波信号、方波信号、锯齿波信号;信号幅度分别设置为:
100mv、200mv、500mv、1v、1.5v;频率分别为1khz、10khz、100khz500khz、;1Mhz、5Mhz将各类频率为1Mhz、5Mhz幅度为500mv的信号波形记录下来(照相),锯齿波最高频率到100khz即可。
对比信号源输出设定的信号幅度值与数字示波器实测信号幅度峰峰值。
方波:
1mkhz/500mv
5mkhz/500mv
正弦波:
1mkhz/500mv
5mkhz/500mv
锯齿波:
100khz/500mv
10khz/500mv
信号源输出设定的信号幅度值与数字示波器实测信号幅度峰峰值对比:
波形
设定幅度值
1MHz实测峰峰值
5MHz实测峰峰值
方波
500mV
1.014V
1.014V
正弦波
1.034V
1.038V
10kHz实测峰峰值
100kHz实测峰峰值
锯齿波
1.032V
1.043V
(三)由信号源输出频率分别为10kHZ、100kHZ、500kHZ、1MHZ、5MHZ;方波信号用示波器分别测量,方波信号的上升沿时间、下降沿时间和脉冲宽度。
并记录测量过程。
(要拍照)
数据记录如下:
频率
/Hz
上升沿时间
/ns
下降沿时间
/ns
正脉冲宽度
/s
负脉冲宽度
/s
10k
19.40
18.10
50.00μ
50.00μ
100k
22.40
23.30
5.000μ
5.000μ
500k
25.00
25.00
1.000μ
1.000μ
1M
24.00
23.80
500.00n
500.00n
5M
25.78
27.15
101.0n
98.90n
测量过程记录如下:
(1)信号源输出频率为10kHZ:
上升沿时间:
下降沿时间:
脉冲宽度:
(2)输出信号频率为100kHZ:
上升沿时间:
下降沿时间:
脉冲宽度:
(3)信号源输出频率为500kHZ:
上升沿时间:
下降沿时间:
脉冲宽度:
(4)信号源输出频率为1MHZ时:
上升沿时间:
下降沿时间:
脉冲宽度:
(5)信号源输出频率为5MHZ:
上升沿时间:
下降沿时间:
脉冲宽度:
(四)简述数字示波器的测量原理与框图,完成实验报告。
数字示波器的原理如图所示,输入数字示波器的待测信号先经过一个电压放大与衰减电路,将待测信号放大(或衰减)到后续电路可以处理的范围内,接着由采样电路按一定的采样频率对连续变化的模拟波形进行采样,然后由模数转换器A/D将采样得到的模拟量转换成数字量,并将这些数字量存放在存储器中。
这样,可以随时通过CPU和逻辑控制电路把存放在存储器中的数字波形显示在显示屏上供使用者观察和测量。
数字示波器原理框图
为了能够实时稳定的显示待测输入信号的波形,要做到示波器自身的扫描信号与输入信号同步,让每次显示的扫描波形的起始点都在示波器屏幕的同一位置.示波器内部有一个触发电路,如果选择经过放大与衰减后的待测输入信号作为触发源,则触发电路在检测到待测输入信号达到设定的触发条件(一定的电平和极性)后,会产生一个触发信号,其后的逻辑控制电路接收到这个触发信号将启动一次数据采集、转换和存储器写入过程.显示波形时,数字示波器在CPU和逻辑控制电路的参与下将数据从存储器中读出并稳定的显示在显示屏上.
由于已将模拟信号转换成数字量存放在存储器中,利用数字示波器可对其进行各种数学运算(如两个信号相加、相减、相乘、快速傅里叶变换)以及自动测量等操作,也可以通过输入/输出接口与计算机或其他外设进行数据通信。
五、实验总结
通过这次实验使得我对示波器的使用以及内部原理都有了进一步的认识,同时通过调节示波器使得我认识到任何信号源都不能输出绝对完美的波形,并学会了通过调节触发电平、触发极性稳定波形的方法,以及measure,cursor,math等示波器功能的用法,增强了动手能力,对电子测量有了形象化的理解。
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