示波器心得体会范文

示波器心得体会范文DIYDSO示波器体会——软件设计心得分享我用过泰克，安捷伦好几个型号的数字示波器，根据我的使用体会及针对EEWORLD这项DIY活动具体硬件条件和实现难度设计了这个示波器，下面说下主要的特色，从显示动态效果看，应当说非常好的，优化代码快速地处理显示刷新，把开始按照STM32的库调用方式来画点，到最后实现的优化画点，速度上提高三倍。另外我最初刷屏先把原来的图擦掉再画新数据，结果感觉闪烁比较厉害，后来采取边擦边画的方式，有效降低闪烁，显示感觉与好的商品DSO一样，显示非常流畅。按原来设想有三个IO选择时基，这样最多8级，不是按1-2-5-10跳级，为与普通示波器操作习惯一致，增加了一个IO，这样时基选择级数按标准方式跳就可能了。目前最慢时基设计为20ms，我是这样考虑的:一屏可以观察200ms内信号，分辨率15kHz(0。067ms)，再慢的分辨率就低了，同时CPLD分频及预触发深度控制消耗资源就多了。显示屏宽度320点，使用300点显示，目前时基最快30MHz，60MHz还有待试验，因为按IDT7204的参数不支持这样快的写，目前简单的试验似乎能跑60MHz，但我现在还没有使用在设计中。采样率设计见上表，从10us开始都是将3000点处理为300列并显示，这样设计的考虑是动态显示时能看到较多的整体部分，停止采集分析时能展宽看波形细节，我设想的展宽最多100倍（2-5-10-20-50-100六级变化），也就是最高展宽后一个采样值水平上画10个点（1/3格）足够观察细节了。10us以下，因为数据采集不到3000点，处理相应调整，其中500ns档还要做2倍插值才满足全屏300点。CPLD部分除了分频产生控制FIFO和ADC的时钟外，最重要的是采集控制。几个信号之间有相对复杂的牵涉关系，原理图方式很难画，所以我使用VHDL的行为描述方式设计控制时序。这个设计带有预触发功能，预触发深度有9级，在显示屏上网格上方的黄色三角形位置可以通过按键移动，从第一格到第九格，使用NORMAL扫描触发方式时，三角形左边显示触发前的部分，右边显示触发后的部分，举例吧，如果触发点设置在第2条线上，假设时基是100us/格，则显示触发前200us和触发后800us波形，同样触发点设置在第9条线上，则显示触发前900us和触发后100us波形，因为使用按键调节，没有旋转编码开关，所以没做像商品DSO无级变动，如果我搞的调节更细微就难兼顾调节的快捷性，所以设计了9级，应当是够用的了。最近在OPURDEV。上看的一个网友发的，（从贴中看他是一个小组在DIY，设计速度相当快，我只有中午和晚上时间试验，如果用示波器只有中午在单位用，家中没有），不是魏坤的，使用了IDT7205的HF脚，估计是一半触发前一半触发后，效果如何没见过实物。现在CPLD程序与开始设想变化很多，开始设想先简单实现采集以后再完善，我接下后，感觉不如做更到位的扩展，尽量接近标准DSO操作功能，当然设计出超越别人的参考并实现是个能令自己开心的事。因为逻辑上较复杂，存在输出反馈到输入(预触发深度控制)，所以用VHDL的行为描述方式来设计。设计硬件触发电路使用比较器，开始试验用的是高速的，结果发现速度太快导致边沿翻转振荡，对脉冲信号振荡少，对缓变的信号就非常严重，改接成带正反馈的施密特比较器方式能减少振荡但想消除很难，于是我换速度稍低的型号，并且也要加正反馈施密特，效果明显好于用高速的比较器，但是对慢速变化波形还是有取沿抖动错误，等我中午找时间进一步研究，看是否有简单方式处理，如果我想不出，我把波形贴出，大家一起想办法。现在的设计总共11个按键，感觉稍少了点，所以采取结合显示屏上的提示来实现较多的参数设置，对于使用中很频繁的时基选择与幅度选择保留直接操作键以方便使用，当然如果键更多直接操作会更方便。我最近在南京市场找到单圈20位的编码开关，并带中间下压开关，价格比我想象低许多，才四元，我已经用示波器看过信号特性，不过还没使用在示波器设计中。通过试验还有些改进设想，比如一个模拟通道增加一个只观察数字信号的脉冲通道，硬件上只加非常少的代价，却能近似得到双路显示效果。另外还有停止采集后的展宽观察细节（前述能把信号时基最多加快到100倍）移动的操作等都没来得及完成。南京这样电子市场比较发达，但是元件大路货多，DIY示波器上用的EEWORLD提供了元件大部分，少部分在南京好不容易才配上，还有的没配上，好在EEWORLD在北京配上了，其中有两片AD8065片子，试验发现2MHz脉冲都失真为三角波了，仔细用100kHz脉冲试验，发现电压上升太慢了才1。5V/us，与参数表180V/us差很多，仔细查了外部元件没有问，怀疑是假货，在南京又买不到，淘宝上也信不过，还是琳子在北京解决了器件问题，收到新器件一看，是印字的，原来是激光刻的字，还是怀疑假的，但换上后测试，对脉冲的响应边沿很陡，应当是真品。电压衰减部分，我的设想配置10：1的探头，这样通常信号都不会损坏器件（不过还有的地方应当串100欧电阻，以便在AC耦合时减少对AD8065的冲击程度，现在没加上），还有衰减我现在是10和20两档（配10：1探头）机械切换，另控制AD603增益和显示补偿。不是110100（配1：1探头）三档，因为我自己算过通常控制电压范围能满足同时因为我需要更多的IO来控制CPLD，把一个继电器的控制脚挪用了。为了方便，__接89C51做键盘，直接用STM采集按键，使用原来分配给发光管的脚，DAC控制也是设法在STM32中找脚挪用实现。我首先看了下原理图，发现NE5532负电源问题及输出的电解电容，在焊接前我就肯定这电容是不合理的，我后来特意把电容焊上，结果NE5532自激振荡，不能正常工作。由于第一次做板有元件封装上的疏忽，不得不飞线，还有象高速比较器输出抖动问题，虽然我试验之前就有所估计，不过上电后情况比我想象糟糕得多，加上正反馈处理(施密特电路)改善仍然有限，同时正反馈量太多也意味触发灵敏度下降，后来换速度稍低的比较器才有明显改善，更__的改进因为现在电路板飞线不方便，还有我也要先试验下，可能要再第二版上实现。我大概有10年没有自己业余做东西了(都是在单位做开发基本都是写控制器程序)，这次DIY，重新考验了我的技艺，从模拟，CPLD，CORTEX-M3都过了一遍，象VHDL，我6年多没写，有的稍忘了，好在现在网络发达，简单查下就回忆出来，我以前是做模拟电子的，所以对输入的调试及碰到问题都有对策，当然自己也要不停学新东西，比如使用STM32和TFT屏，到我10月接下DSO时，用了才3个月，不过我用AT91SAM做产品已经3年了，所以有信心。通过DIY，我发现自己宝刀不老，呵呵呵呵呵呵呵呵呵呵呵呵。一、实验目的了解模拟示波器的工作原理及使用，学会分析信号波形的参数值。二、实验内容【1】机内标准信号测量1.将机内的标准方波信号输入到CH1通道，用示波器测量这个信号，记录图片，并标注好参数。测量数据记录到表1中并分析讨论（峰峰值和周期要按所列格式记录）。2.先读出波形垂直所占格数或水平所占格数，然后用“格数×倍率（V/DIV，S/DIV）”方式计算相应电压或时间。【2】几种周期性信号的幅值、有效值及频率的测量1.调节函数发生器，使它的输出信号波形分别为正弦波、方波和三角波，信号的频率为2KHz（由函数发生器频率指示），信号的大小由交流毫伏表测量为1V。2.用示波器观察波形，测量其周期和峰值，计算出频率和有效值，数据填入表2中。3.有效值V'=峰值Vm/2。三、实验结果【1】机内标准信号测量表1机内标准信号的测量SEC/DIV:0.2msVOLTS/DIV:0.5v图1【2】几种周期性信号的幅值、有效值及频率的测量图-2Vp-p:3.2vSEC/DIV:0.2m图-3Vp-p:2.1vSEC/DIV:0.2ms模拟示波器实测峰峰值低电平电压高电平电压周期频率0.5V0.0V0.5V1ms1kHz图-4Vp-p:4.5vSEC/DIV:0.2ms表2典型信号的测量四、数据分析1.测量机内标准信号时采用0.5v的V/DIV比较准确，1v的Vp-p较低，误差较大，小于0.5v会超出屏幕大小。2.机内标准信号的频率测量比较准确。3.函数信号发生器的Vp-p不够灵敏，调节后需要等一会才能使交流毫伏表的电压稳定，所以采用读示波器上的格数以减少误差。4.几种周期性信号的周期频率相对比较准确。五、思考讨论1.在机内标准信号测量这个实验中我们显然需要选择DC输入耦合方式，那么为什么不能选择AC输入耦合方式呢，如果选择了AC输入耦合方式，测得的波形、峰峰值、低电平电压、高电平电压各会有什么变化呢？答：DC输入耦合方式直流交流电均可以通过，AC输入耦合方式只能测量交流信号。如果选择了AC输入耦合方式，示波器屏幕上显示的波形位置、零电位点会改变，峰峰值不变，波形不变。2.用模拟示波器测量几种周期性信号的幅值、有效值及频率有哪些必须注意的要点？答：①注意探头的接法，同色的接在一起，信号发生器与示波器的地零点相同。②更换波形时，需重新调节函数发生器的输出电压，保证交流毫伏表的读数为1V。③注意放大缩小的倍数，如电缆插头、触发、衰减、函数发生器的输出电压等的倍数。一、实验目的1.了解常用电子仪器的主要技术指标、主要性能以及面板上各种旋钮的功能。2.掌握实验室常用电子仪器的使用方法。二、主要仪器设备1.XJ4318型双踪示波器。2.DF2172B型交流电压表。3.XJ1631数字函数信号发生器。4.HY3003D-3型可调式直流稳压稳流电源。5.10kΩ电阻和0.01μF电容各一个。三、实验内容1.用示波器机内“校正信号”波形首先将示波器的“显示方式开关(VERTCALMODE)”置于单踪显示，即Y1(CH1)或Y2(CH2)，“触发方式开关(TRIGGER)”置于“自动(AUTO)”即自激状态。开启电源开关后，调节“辉度(INTEN)”、“聚焦(FOCUS)”“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。将示波器的“校正信号”引入上面选定的Y通道(CH1或CH2)，将Y轴“输入耦合方式开关”置于“AC”或“DC”，调节X轴“扫描速率选择开关”(t/div或t/cm)和Y轴“轴入灵敏度开关(V/div或V/cm)”，并且将各自的“微调”旋钮置于校正位置，使示波器显示屏上显示出约两个周期，垂直方向约4~8div(cm)的校正信号波形。从示波器显示屏的坐标刻度上读得X轴(水平)方向和Y轴(与X轴垂直)方向的原始数据(即从示波器刻度上读取的刻度数值和所选的刻度单位值)，填入表4-1，并计算出对应的实测值。校正信号标称值示波器测得的原始数据测量值幅度UP-P0.2V4div0.05V/div0.2V频率f1000Hz5div0.2ms/div1000Hz表4-1观察“Y轴输入灵敏度微调开关”和“X轴扫描速率微调开关”出在顺时针到底和逆时针到底两个极端位置时，屏幕读数与信号标称值的差异(标称值指的信号源输出所表示的数值)。体会测量时不将“微调”旋钮置于校正位置所造成的影响。2.用示波器和交流毫伏表测量信号参数(1)调节信号发生器的有关旋钮，使输出频率分别为200Hz、1kHz、5kHz、10kHz，有效值等于1V(用交流毫伏表测定)的正弦波，用示波器分别测量上述信号的频率，将测得的数据填入表4-2。注意：用示波器测量信号参数时，被测信号在示波器上显示的波形大小要合适！专业：姓名：学号：___日期：地点：hao123精彩资讯，每日最新最热随时头条新闻娱乐八卦精彩视频信号发生器输出信号频率/kHz示波器测得的原始数据示波器实测值一周期的格数div扫描开关t/div的位置周期/ms频率/kHz0.29.70.5ms4.850.20619.60.1ms0.961.04259.820μs0.1965.102109.810μs0.09810.204表4-2(2)调节信号发生器有关旋钮，使输出信号频率为1kHz、有效值分别为0.5V、1V、2V、3V、(用交流毫伏表测定)的正弦波，用示波器分别测量上述正弦波的峰-峰值UP-P(即正弦波正半周最高点与负半周最低点之间的值)，并根据测得的峰-峰值UP-P折算得到正弦波的有效值，将数据填入表4-3。信号发生器输出电压(有效值)/V示波器测得的原始数据示波器实测值峰-峰值的格数divY轴灵敏度开关V/div的位置峰-峰值UP-P/V有效值U/V(折算得到)0.57.20.21.440.50915.60.52.80.99025.815.82.05134.228.42.970表4-33.用示波器测量两信号的相位差实验电路如图4-1所示。uS是信号发生器输出的频率为1kHz、有效值约为5V的正弦波，加于RC串联电路两端，设电阻R上的电压为uR，则uS与uR频率相同、相位不同，用示波器可测量uS与uR的相位差。将uS和uR分别加到双踪示波器的两个输入端Y1(CH1)和Y2(CH2)，示波器的“显示方式开关(VERTCALMODE)”置于“交替(ALT)”或“断续(CHOP)”挡，选择合适的X轴触发源，让触发信号取自uS(CH1)，调节“触发电平(LEVEL)”旋钮，调节Y1和Y2的“移位(POSITION)”和“输入灵敏开关”(V/div)以及微调旋钮，使在屏幕上显示出两个稳定的正弦波uS和uR，如图4-2所示。根据uS与uR波形在水平方向上的差距格数D，以及uS或uR波形一个周期的格数T，则可求得uS与uR两个波形的相位差：TD360图4-1RC串联电路图4-2图4-1电路的波形将图4-1电路测量结果记入表4-4。一个周期的格数T两波形在X轴方向的差距格数D两波形的相位差φ9.70.933.4o表4-44.用示波器测量方波和三角波的参数调节信号发生器的有关旋钮，使分别输出具有一定幅度(峰-峰值为几伏)和频率(几千赫)的方波和三角波，用示波器分别观察和测量，并记入表4-5。被测信号波形示波器测得的峰-峰值数据示波器测得的周期数据峰-峰值格数divY轴灵敏度V/div峰-峰值/V周期格数div扫描速率t/div周期/ms方波40.524.80.2ms0.96三角波60.539.850μs0.49表4-5四、实验总结1.实验数据和有关表格。各实验数据计算结果已填入上述各表中，各表计算过程如下：表4-1：幅度UP-P测量值：4×0.05=0.2V频率f测量值：1/(5×0.2/1000)=1000Hz表4-2：周期/ms=(一周期的格数div)×(扫描开关ms/div的位置)包含单位换算频率/kHz=1/(周期/ms)表4-3：峰-峰值UP-P/V=(峰-峰值的格数div)×(Y轴灵敏度开关V/div的位置)有效值U/V=(峰-峰值UP-P/V)/22表4-4：两波形的相位差φ0.9/9.7×360=33.4o表4-5：峰-峰值/V=(峰-峰值格数div)×(Y轴灵敏度V/div)周期/ms=(周期格数div)×(扫描速率t/div)包含单位换算2.总结使用电子仪器尤其是双踪示波器的体会。本次实验使用到的主要电子仪器是双踪示波器，是一种用途很广的电子测量仪器，在之前的大学物理的多个实验中已经有所接触。双踪示波器的优势在于，能够同时测量两种不同信号的波形，可将其同时显示进行对比和计算，为测量信号提供了很多便利。在使用双踪示波器的过程中，应注意在校正时将所有“微调”旋钮置于校正位置，才能达到正确的校正效果，否则会由于“微调”旋钮没有归位而造成后续的一系列测量的偏差。除此之外，本次实验还用到了交流毫伏表和信号发生器。在使用交流毫伏表时，应注意所选量程的大小必须大于被测电压，否则很可能会损坏仪表。而在使用信号发生器时，需要注意的是开始不能把输出电压调得太高，以免对后续仪器造成损坏；还需注意的是，当输出电压大小不符合要求时，可以开关“20dB”和“40dB”的按钮，以放大或缩小输出值。五、心得体会本次实验为常用电子仪器的使用实验，通过实验，我们学习了双踪示波器、交流毫伏表以及信号发生器的使用，了解了常用电子仪器的主要技术指标、主要性能以及面板上各种旋钮的功能。通过实践操作，我们在之前已有知识的基础上更加熟练地练习了示波器以及信号发生器的使用，同时与书本上的相关知识结合，体会了RC串联电路的原理及作用。对于本次实验的误差而言，将各表测量值与实际值比较，可以看出相差并不多，绝大部分数据的误差保持在2%以内，最大的误差也只有4%，可见使用示波器来测量波形参数还是比较准确的。存在的误差可能由多种因素引起，比如实验电路的影响、仪器内部因素、外界环境干扰等等。当然，也不能排除随机误差，可以通过进行多次平行实验来减小这种误差。另外，本次实验实验操作步骤较为复杂，数据量也较多，所以实验时需要耐心仔细，在保证不出错的情况下提高效率。遗憾的是，此次实验随学习了示波器大部分按钮的使用，但仍有少数按钮功能没有机会实践。示波器的使用实验报告示波器的使用预习思考题1.示波器的功能是什么？2.扫描同步如何理解？3.什么是李萨如图？1.电子示波器是用来直接显示，观察和测量电压波形机器参数的电子仪器。2.用每一个触发脉冲产生于同触发电压所对应的触发信号的同相位点，故每次扫描起点会准确地落在同相位点于是每次扫描的起始点会准确地落在同相位点，于是每次扫描出的波形完全重复而稳定地显示被测波的波形。就是触发扫描实现同步的原理。3.当示波器在Y轴与X轴同时输入正弦信号电压且他们的频率式简单的整数比时荧光屏上出现各式各样的图形这类图形称作“李萨如图”实验数据记录实验仪器：YB4320F双追踪示波器，SG1642函数信号发生器实验步骤：1.用示波器观察信号波形（1）调节扫描旋钮，使示波器的扫描线至长短适当的稳定水平亮线（2）将信号发生器接到ch1或ch2输入上，频率选用数百或数千赫兹方式开关及触发源开关的位置与信号输入通道一致的出稳定的波形。（3）改变输入信号电压的波形，如正弦波，三角波，方波调节扫描微调，以得到2个（4）可以在调节其他该扫描熟悉示波器2.用李萨如图测定频率（1）当示波器在Y轴与X轴同时输入正弦信号电压，且他们的频率式简单的整数比的的荧光屏上出现各种形式的图形，这类图形称作“李萨如图”（2）当fg:fx=1:1时输入fg=50hz.fx=50hz，绘出一种李萨如图（3）当fg:fx=1:2时输入fg=300hz.fx=200hz，绘出一种李萨如图数据处理如上思考题1.示波器为接通前，有那些注意事项？2.波形不稳定时，应调节那个旋钮？3.为了观察李萨如图，应该怎样设置按钮？4.欲关闭示波器，首先应把那个旋钮扭到最小？1，1。确定是否接地2。是否正确连接探头3。查看所有的终端额定值4。在是使用一个通道的情况下触发源选的通用一致2.应调节水平微调使之稳定，再调节CH通道3.首先示波器应该在XY轴输入正弦电压，且加上fg与fx上的频率成整数比4.将示波器探头脱开测量电路，将输入选择开关，达到接地位置，关机，如果是模拟示波器的话，需要将聚集旋钮和亮度旋钮调低，然后在关闭电源。内容仅供参考