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任务二用示波器测量波形

活动一示波器面板功能介绍与自身校准

下面以RIGOL-DS1152E示波器为例，介绍一下示波器的基本工作单元：垂直控制系统、水平控制系统、触发控制系统。

1.前面板介绍

RIGOL-DS1152E数字示波器有一个简单而功能明晰的前面板，在它上面可以进行基本的操作，如图2-21所示。面板上包括旋钮和功能按键，旋钮的功能与其他示波器类似。显示屏右侧的一列5个灰色按键为菜单操作键（自上而下定义为1号至5号）。通过它们，可以设置当前菜单的不同选项；其他按键为功能键，通过它们，可以进入不同的功能菜单或直接获得特定的功能应用。

图2-21 RIGOL-DS1152E数字示波器面板图

2.垂直系统介绍

如图2-22所示，在垂直控制区（VERTICAL）有一系列的按键、旋钮，下面介绍垂直控制系统的使用方法。

图2-22 垂直控制系统

1）使用垂直POSITION旋钮在波形窗口居中显示信号。

2）垂直POSITION旋钮可控制信号的垂直显示位置。当转动垂直POSITION旋钮时，指示通道地（GROUND）的标志跟随波形而上下移动。

3）改变垂直设置，并观察因此导致的状态信息变化。

4）在使用时可以通过波形窗口下方的状态栏显示的信息，确定任何垂直挡位的变化。转动垂直SCALE旋钮可改变“Volt/div（伏/格）”垂直挡位，可以发现状态栏对应通道的挡位显示发生了相应的变化。

5）按CH1、CH2、MATH、REF、LA键时，屏幕会显示对应通道的操作菜单、标志、波形和挡位状态信息。按OFF键可关闭当前选择的通道。

测量技巧。

1）如果通道耦合方式为DC，则可以通过观察波形与信号地之间的差距来快速测量信号的直流分量。如果耦合方式为AC，则信号里面的直流分量被滤除，这种方式方便使用者用更高的灵敏度显示信号的交流分量。

2）双模拟通道垂直位置恢复到零点快捷键：旋动垂直旋钮不但可以改变通道的垂直显示位置，更可以通过按下该旋钮作为设置通道垂直显示位置恢复到零点的快捷键。

3）Coarse/Fine（粗调/微调）快捷键：可通过按下垂直旋钮作为设置输入通道的粗调/微调状态的快捷键，调节该旋钮即可粗调/微调垂直挡位。

3.水平系统介绍

水平控制区（HORIZONTAL）有一个按键、两个旋钮，如图2-23所示。下面介绍水平时基的设置。

图2-23 水平控制系统

1）使用水平SCALE旋钮改变水平挡位设置，并观察因此导致的状态信息变化。

2）转动水平SCALE旋钮改变“s/div（秒/格）”水平挡位，可以发现状态栏对应通道的挡位显示发生了相应的变化。水平扫描速度从2ns至50s，以1-2-5的形式步进。

3）Delayed（延迟扫描）快捷键：不但可以通过转动水平SCALE旋钮调整“s/div（秒/格）”，还可以按下此按钮切换到延迟扫描状态。

4）使用水平SCALE旋钮调整信号在波形窗口的水平位置。

5）水平POSITION旋钮控制信号的触发位移。当转动水平POSITION旋钮调节触发位移时，可以观察到波形随旋钮而水平移动。

6）触发点位移恢复到水平零点快捷键，不但可以通过转动水平POSITION旋钮调整信号在波形窗口的水平位置，还可以按下该键使触发位移（或延迟扫描位移）恢复到水平零点处。

7）按【MENU】键，显示TIME菜单。在此菜单下，可以开启/关闭延迟扫描或切换Y-T、X-Y和ROLL模式，还可以设置水平触发位移复位。所谓触发位移是指实际触发点相对于存储器中点的位置。转动水平POSITION旋钮，可水平移动触发点。

4.触发系统介绍

触发控制区（TRIGGER）有一个旋钮、三个按键，如图2-24所示。下面介绍触发系统的设置。

图2-24 触发控制区

使用旋钮改变触发电平设置：转动LEVEL旋钮，可以发现屏幕上出现一条橘红色的触发线及触发标志，随旋钮LEVEL转动而上下移动。停止转动旋钮，此触发线和触发标志会在约5秒后消失。在移动触发线的同时，可以观察到在屏幕上触发电平的数值发生了变化。

触发电平恢复到零点快捷键：旋动垂直旋钮不但可以改变触发电平值，还可以通过按下该旋钮使触发电平恢复到零点。

使用【MENU】键调出触发操作菜单，如图2-25所示。改变触发的设置，观察由此造成的状态变化。

1）按1号菜单操作按键，选择边沿触发。

2）按2号菜单操作按键，选择“信源选择”为CH1。

3）按3号菜单操作按键，设置“边沿类型”为上升沿。

4）按4号菜单操作按键，设置“触发方式”为自动。

图2-25 触发操作菜单

5）按5号菜单操作按键，进入“触发设置”二级菜单，对触发的耦合方式、触发灵敏度和触发释抑时间进行设置。

6）按50%按键，可设定触发电平在触发信号幅值的垂直中点。

7）按FORCE按键，可强制产生一个触发信号，主要应用于触发方式中的“普通”和“单次”模式。

5.机内波形测量与探头的校准

将示波器的通道探头勾在右下角一个带“”符号的接线柱上，这里输出的是一个1000Hz，峰峰幅度为3V的方波，此时示波器上就会有一个方波图形显示出来。若如方波图形显示不理想（如图2-26和图2-27所示，其中图2-26为补偿不足，图2-27为补偿过度），则应适当调节探头上的补偿电容，使之成为理想的方波，如图2-28所示。

图2-26 补偿不足时的波形

图2-27 补偿过度时的波形

图2-28 补偿合适时的波形

实训项目2-9：机内波形测量与探头的校准

画出你测量的校准方波在过补偿、欠补偿时的波形图，并标注上纵横标尺及标尺的单位。

活动二用示波器观察信号发生器输出的各种波形信号

以RIGOL-DS1152E示波器及数英TFG1005函数信号发生器为例，把函数信号发生器设置成下面几种波形输出。

1.50 Hz、峰峰幅度1V正弦波输出

1）按下【Shift】+【正弦波】键，设定输出信号的波形为正弦波。

2）按下【频率】+【5】+【0】+【B路s/Hz/V】键，即可使输出信号的频率设定为50Hz。

3）按下【Shift】+【峰峰值】键，设定输出幅度为峰峰幅度。

4）按下【幅度】+【1】+【B路s/Hz/V】键，即可使输出信号的幅度设定为1V峰峰值。

5）将测量探头接在第1通道，选择水平扫描周期为5ms/格，选择垂直幅度为0.2V/格；适当调节触发电平，就可以使波形稳定，波形如图2-29所示。

图2-29 测量50Hz正弦波

2.1000Hz、峰峰幅度1V三角波输出

1）按下【Shift】+【三角波】键，设定输出信号的波形为三角波。

2）按下【频率】+【1】+【0】+【0】+【0】+【B路s/Hz/V】键，即可使输出信号的频率设定为1000Hz。

3）按下【Shift】+【峰峰值】键，设定输出幅度为峰峰幅度。

4）按下【幅度】+【1】+【B路s/Hz/V】键，即可使输出信号的幅度设定为1V峰峰值。

5）将测量探头接在第1通道，选择水平扫描周期为200μs/格，选择垂直幅度为0.2V/格；适当调节触发电平，就可以使波形稳定，波形如图2-30所示。

图2-30 测量1000Hz三角波

3.1MHz、峰峰幅度1V方波输出

1）按下【Shift】+【方波】键，设定输出信号的波形为方波。

2）按下【频率】+【1】+【0】+【0】+【0】+【A路kHz】键，即可使输出信号的频率设定为1MHz。

3）按下【Shift】+【峰峰值】键，设定输出幅度为峰峰幅度。

4）按下【幅度】+【1】+【B路s/Hz/V】键，即可使输出信号的幅度设定为1V峰峰值。

5）将测量探头接在第1通道，选择水平扫描周期为200ns/格，选择垂直幅度为0.2V/格；适当调节触发电平，就可以使波形稳定，波形如图2-31所示。

图2-31 测量1MHz方波

4.迅速显示所测信号

1）将探头菜单衰减系数设定为10×，并将探头上的开关设定为10×，即选择匹配的衰减。

2）将通道1的探头连接到电路被测点。

3）按下【AUTO（自动设置）】键。

4）示波器将自动进行设置，使波形显示达到最佳状态。在此基础上，还可以进一步调节垂直、水平挡位，直至波形的显示符合要求。

5.进行自动测量

示波器可对大多数波形信号进行自动测量。欲测量信号频率和峰峰值，请按如下步骤操作。

（1）测量峰峰值

1）按下【 Measure】键以显示自动测量菜单。

2）按下1号菜单操作键以选择“信源选择”为CH1。

3）按下2号菜单操作键选择“测量类型”为电压测量。在电压测量弹出菜单中选择“测量参数”为峰峰值。此时，就可以在屏幕左下角发现峰峰值的显示了。

（2）测量频率

按下3号菜单操作键选择“测量类型”为时间测量。在时间测量弹出菜单中选择“测量参数”为频率。此时，就可以在屏幕下方发现频率的显示了。

实训项目2-10：正弦波、三角波、方波波形的产生和测量

画出你测量的50Hz正弦波、三角波、方波的波形图，并标注上纵横标尺及标尺的单位。

活动三用示波器观察RS-485总线信号

将硬盘录像机RS-485总线输出设置为Pelco-p，9600bit/s，按下硬盘录像机的键盘控制钮，不同的控制钮上输出的信号波形不会完全一样。将测量探头接在第1通道，选择水平扫描周期为2ms/格，选择垂直幅度为0.2V/格；适当调节触发电平，就可以使波形稳定，波形如图2-32所示。不同协议相同指令的通信波形是不同的。