第1章　實(shí)驗(yàn)儀器操作基礎(chǔ)
1.1　數(shù)字存儲(chǔ)示波器基本功能介紹
數(shù)字存儲(chǔ)示波器具有觸發(fā)、采集、縮放、定位測(cè)量、多次儲(chǔ)存、連接打印機(jī)和計(jì)算機(jī)軟件制圖等多種功能。主要有雙通道液晶顯示數(shù)字存儲(chǔ)示波器，四通道彩色數(shù)字存儲(chǔ)示波器。
利用數(shù)字存儲(chǔ)示波器可以檢測(cè)各種物理量，如聲音、機(jī)械應(yīng)力、壓力、光、熱等，能完成各種信號(hào)的監(jiān)測(cè)記錄。學(xué)會(huì)使用數(shù)字存儲(chǔ)示波器與一些基本測(cè)量?jī)x器是理工科大學(xué)生應(yīng)具備的基本能力。在電子實(shí)驗(yàn)課之前，先介紹一下示波器的基本功能和使用方法。
1.32TDS1002雙通道數(shù)字存儲(chǔ)示波器的簡(jiǎn)單介紹
1）數(shù)字存儲(chǔ)示波器前面板旋鈕與按鍵的分布
根據(jù)面板上的旋鈕和按鍵的標(biāo)識(shí)，先對(duì)旋鈕與按鍵的布局作簡(jiǎn)單的說(shuō)明。前面板被分成幾個(gè)易操作的功能區(qū)，用線(xiàn)條或線(xiàn)框劃分，提供了有關(guān)控制功能的標(biāo)識(shí)提示，以不同的區(qū)域風(fēng)格來(lái)區(qū)分。屏幕的右邊有五根橫線(xiàn)，分別對(duì)應(yīng)著五個(gè)未標(biāo)記的機(jī)動(dòng)按鈕。面板右側(cè)顯示信息操作提示，按下對(duì)應(yīng)的按鈕，整個(gè)屏幕顯示當(dāng)前最后一次操作的信息提示。圖1G1是32TDS1002雙通道示波器的前面板圖。
2）顯示區(qū)域
數(shù)字存儲(chǔ)示波器的頂板左上部有一個(gè)電源按鍵，按下此鍵后示波器通電，數(shù)字存儲(chǔ)示波器的液晶屏幕片刻被點(diǎn)亮。此時(shí)如果示波器處在測(cè)量狀態(tài)下，信號(hào)幅值在mV 范圍內(nèi)，液晶屏幕區(qū)域內(nèi)會(huì)顯示隨機(jī)感應(yīng)的不規(guī)則的雜波。在正式測(cè)量信號(hào)時(shí)，示波器的探頭應(yīng)按照規(guī)定接在被測(cè)量端，被調(diào)整合適幅值和時(shí)基后的示波器應(yīng)該能顯示輸入信號(hào)的波形，同時(shí)在屏幕上不同的位置顯示關(guān)于示波器控制設(shè)置的詳細(xì)信息。除顯示波形外，顯示屏幕上還含有關(guān)于波形和示波器控制設(shè)置的詳細(xì)信息。對(duì)照?qǐng)D1G2說(shuō)明如下。
① 采集模式。包括：取樣模式；峰值檢測(cè)模式；均值模式等。
② 觸發(fā)狀態(tài)顯示。包括：已配備； 準(zhǔn)備就緒； 已觸發(fā)；●停止； 采集完成；
自動(dòng)測(cè)量； 掃描信號(hào)。
③ 顯示水平觸發(fā)位置。旋轉(zhuǎn)“水平位置”旋鈕調(diào)整標(biāo)記位置。
④ 顯示中心刻度線(xiàn)的時(shí)間。觸發(fā)時(shí)間為零。
⑤ 顯示“邊沿”脈沖寬度觸發(fā)電平，或選定的視頻線(xiàn)或場(chǎng)。
⑥ 表明顯示波形的接地參考點(diǎn)。如沒(méi)有標(biāo)記，不會(huì)顯示通道。
⑦ 箭頭圖標(biāo)表示波形是反相的。
⑧ 顯示通道的垂直刻度系數(shù)。
⑨ Bw 圖標(biāo)表示通道是帶寬限制的。
⑩ 顯示主時(shí)基設(shè)置。
... 顯示窗口時(shí)基設(shè)置。
... 顯示觸發(fā)使用的觸發(fā)源。
... 顯示“幫助向?qū)А毙畔�。如上升沿觸發(fā)、下降沿觸發(fā)、視頻觸發(fā)等。
... 表示“邊沿”脈沖寬度觸發(fā)電平。
... 顯示有用信息。調(diào)出某個(gè)儲(chǔ)存的波形讀數(shù)，就顯示基準(zhǔn)波形信息，如REFA1.00V500μs等。
... 顯示觸發(fā)頻率。
3）使用菜單系統(tǒng)
數(shù)字存儲(chǔ)示波器的用戶(hù)界面設(shè)計(jì)用于通過(guò)菜單結(jié)構(gòu)方便地訪(fǎng)問(wèn)特殊功能。按下前面板上的某一按鈕，示波器將在顯示屏的右側(cè)顯示相應(yīng)的菜單。該顯示菜單對(duì)應(yīng)面板左側(cè)有一列未標(biāo)記的按鈕，根據(jù)菜單提示按下相應(yīng)的選項(xiàng)按鈕可實(shí)現(xiàn)選擇項(xiàng)目的功能。 （在某些文檔中，選項(xiàng)按鈕可能也指顯示屏按鈕、側(cè)菜單按鈕、bezel鈕或軟鍵）。通常使用示波器有以下4種方法顯示菜單選項(xiàng)：
（1）子菜單選擇。對(duì)于某些菜單，可使用面板上部的選項(xiàng)按鈕來(lái)選擇兩個(gè)或三個(gè)子菜單。每次按下某個(gè)按鈕時(shí)，選項(xiàng)顯示提示都會(huì)隨之改變。例如，按下“保存/調(diào)出”（SAVE/RECALL）按鈕，然后按下菜單對(duì)應(yīng)的頂端選項(xiàng)按鈕，示波器的菜單顯示將在“設(shè)置”和“波形”間進(jìn)行切換，如圖1G3 （a）所示。
（2）循環(huán)列表選擇。每次按下這類(lèi)選項(xiàng)按鈕時(shí)，示波器都會(huì)將參數(shù)設(shè)定為不同的值。例如，可按下“CH1菜單”按鈕，然后按下耦合對(duì)應(yīng)的頂端選項(xiàng)按鈕，那么“耦合”方式將在直流、交流、接地之間進(jìn)行選項(xiàng)切換，如圖1G3 （b）所示。
（3）動(dòng)作選擇。當(dāng)按下“動(dòng)作選項(xiàng)”按鈕時(shí)，示波器顯示會(huì)立即給出動(dòng)作選項(xiàng)的類(lèi)型。
例如，按下“顯示菜單”（Display）按鈕，然后再按下“對(duì)比度增加”對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)按鈕，這時(shí)示波器屏幕會(huì)立即改變對(duì)比度的顯示深度，如圖1G3 （c）所示。
（4）單選鈕選擇。示波器為區(qū)分每一選項(xiàng)的內(nèi)容，使用不同的顯示環(huán)境提示。每個(gè)當(dāng)前選擇的選項(xiàng)被加亮為黑色襯底顯示文字。例如，當(dāng)按下“采集菜單”（Acquire）按鈕時(shí)，示波器會(huì)顯示不同的采集模式選項(xiàng)。要選擇某個(gè)選項(xiàng)，可按下相應(yīng)按鈕，相應(yīng)的選項(xiàng)被加亮，
如圖1G3 （d）所示。
4）垂直面板操作功能
CH1，CH2，游標(biāo)1及游標(biāo)2位置可確定垂直與水平定位。當(dāng)使用光標(biāo)時(shí)，旁邊LED 指示燈變亮，在這種狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)位置旋鈕，光標(biāo)定位移動(dòng)有效。
CH1，CH2，顯示垂直通道的菜單選擇項(xiàng)，并打開(kāi)或關(guān)閉對(duì)通道波形顯示。
其中，伏特/格是選擇標(biāo)定的Y 軸刻度系數(shù)。還有顯示數(shù)學(xué)運(yùn)算波形，并可用于打開(kāi)和關(guān)閉控制選項(xiàng)功能的其他子菜單，垂直面板操作如圖1G4所示。
5）水平面板操作功能
（1）位置。調(diào)整所有通道和數(shù)學(xué)波形的水平位置。水平控制的分辨率隨時(shí)基設(shè)置的不同而改變。要對(duì)水平位置進(jìn)行大幅調(diào)整，可旋動(dòng)調(diào)整秒/格的旋鈕更改水平刻度的讀數(shù)，在使用水平控制改變波形時(shí)，水平位置讀數(shù)表示屏幕中心位置處所表示的時(shí)間（將觸發(fā)時(shí)間作為零）。
（2）水平菜單。顯示“水平菜單”的選項(xiàng)，繼續(xù)操作測(cè)量可選擇對(duì)應(yīng)按鈕。
（3）設(shè)置為零。將水平位置從任意處移到X 軸的中心定義為零。
（4）秒/格為主時(shí)基或窗口時(shí)基選擇水平的時(shí)間/格（刻度系數(shù)）。如“窗口區(qū)”被激活，通過(guò)更改窗口時(shí)基可以改變窗口寬度。水平面板操作如圖1G5所示。
6）使用觸發(fā)菜單系統(tǒng)
（1）“電平”和“用戶(hù)選擇”。使用邊沿觸發(fā)時(shí)，“電平”旋鈕的基本功能是設(shè)置電平幅度，信號(hào)必須高于它才能進(jìn)行采集。還可使用此旋鈕執(zhí)行“用戶(hù)選擇”的其他功能。旋鈕下的LED發(fā)亮以指示相應(yīng)功能，設(shè)置觸發(fā)電平面板操作如圖1G6所示。
（2）觸發(fā)菜單。顯示“觸發(fā)菜單”。
（3）設(shè)置為50%。觸發(fā)電平設(shè)置為觸發(fā)信號(hào)峰值的垂直中點(diǎn)。
（4）強(qiáng)制觸發(fā)。不管觸發(fā)信號(hào)是否適當(dāng)，都完成采集。如采集已停止，則該按鈕不產(chǎn)生影響。
（5）觸發(fā)視圖。當(dāng)按下“觸發(fā)視圖”按鈕時(shí)，顯示觸發(fā)波形而不顯示通道波形�？捎么税粹o查看諸如觸發(fā)耦合之類(lèi)的對(duì)觸發(fā)信號(hào)的影響。
圖1G6　觸發(fā)控制
面板操作位置
7）使用菜單和控制按鈕功能
圖1G7為數(shù)字存儲(chǔ)示波器觸發(fā)控制面板操作位置，控制按鈕的功能如下：
保 存/調(diào)出（SAVE/RECALL）：顯示設(shè)置和波形的“保存/調(diào)出菜單”。
測(cè)量（MEASURE）：顯示自動(dòng)測(cè)量菜單。
采集（ACQUIRE）：顯示“采集菜單”。
顯示（DISPLAY）：顯示“顯示菜單”。
光標(biāo)（CURSOR）：顯示“光標(biāo)菜單”。當(dāng)顯示“光標(biāo)菜單”并且光標(biāo)被激活時(shí)，“垂直位置”控制方式可以調(diào)整光標(biāo)的位置。離開(kāi)“光標(biāo)菜單”后，光標(biāo)保持顯示（除非“類(lèi)型”選項(xiàng)設(shè)置為“關(guān)閉”），但不可調(diào)整。
輔助功能（UTILITY）：顯示“輔助功能菜單”。
幫助（HELP）：顯示“幫助菜單”。
默認(rèn)設(shè)置（DEFAULTSETUP）：自動(dòng)調(diào)出廠(chǎng)家出廠(chǎng)設(shè)置。
自動(dòng)設(shè)置（AUTOSET）：自動(dòng)設(shè)置示波器控制狀態(tài)，以產(chǎn)生適用于輸出信號(hào)的顯示圖形。
單次序列（SINGLESEQ）：采集單個(gè)波形，然后停止。
運(yùn)行/停止（RUN/STOP）：連續(xù)采集波形或停止采集。
打�。≒RINT）：開(kāi)始打印操作。要求有適用于Centronics、RSG232或GPIB端口的擴(kuò)充模塊。
8）簡(jiǎn)單測(cè)量
（1）測(cè)量單個(gè)信號(hào)。將通道1探頭設(shè)定為10X，按下CH1菜單按鍵，將探頭與信號(hào)連接，按下自動(dòng)設(shè)置按鍵，示波器自動(dòng)設(shè)置垂直、水平和觸發(fā)控制。示波器根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和一些相應(yīng)的處理，在顯示屏幕上自動(dòng)顯示測(cè)量波形和數(shù)據(jù)。使用時(shí)也可選擇DEFAULTSETUP按鍵，然后再用其他的按鍵和自動(dòng)設(shè)置完成測(cè)量。也可手動(dòng)調(diào)整設(shè)置控制。
（2）自動(dòng)測(cè)量。示波器可自動(dòng)測(cè)量大多數(shù)顯示出來(lái)的信號(hào)。要測(cè)量信號(hào)的頻率、周期、峰峰值、上升時(shí)間以及正頻寬，可按下MEASURE按鈕，查看“測(cè)量菜單”。具體操作步驟如下：
① 按下頂部的選項(xiàng)按鈕；顯示“測(cè)量1菜單”。
② 按下類(lèi)型選項(xiàng)按鈕，選擇頻率。值讀數(shù)將顯示測(cè)量結(jié)果及更新信息。
③ 按下返回選項(xiàng)按鈕。
④ 按下頂部第二個(gè)選項(xiàng)按鈕，顯示“測(cè)量2菜單”。
⑤ 按下類(lèi)型選項(xiàng)按鈕，選擇周期。值讀數(shù)將顯示測(cè)量結(jié)果及更新信息。
⑥ 按下返回選項(xiàng)按鈕。
⑦ 按下中間的選項(xiàng)按鈕，顯示“測(cè)量3菜單”。
⑧ 按下類(lèi)型選項(xiàng)按鈕，選擇峰峰值。值讀數(shù)將顯示測(cè)量結(jié)果及更新信息。
⑨ 按下返回選項(xiàng)按鈕。
⑩ 按下底部倒數(shù)第二個(gè)選項(xiàng)按鈕，顯示“測(cè)量4菜單”。
... 按下類(lèi)型選項(xiàng)按鈕，選擇上升時(shí)間。值讀數(shù)將顯示測(cè)量結(jié)果及更新信息。
... 按下返回選項(xiàng)按鈕。
... 按下底部的選項(xiàng)按鈕，顯示“測(cè)量5菜單”。
... 按下類(lèi)型選項(xiàng)按鈕，選擇正頻寬。值讀數(shù)將顯示測(cè)量結(jié)果及更新信息。
... 按下返回選項(xiàng)按鈕。測(cè)量方波結(jié)果見(jiàn)圖1G8中右側(cè)5項(xiàng)信息提示。
（3）測(cè)量?jī)蓚�(gè)信號(hào)。假設(shè)正在測(cè)試音頻放大器的增益。需要測(cè)量音頻發(fā)生器的輸入端和音頻放大器輸出端，測(cè)量操作時(shí)可將示波器的兩個(gè)通道的探頭分別接在被測(cè)試信號(hào)的連接處，接地端統(tǒng)一接地，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整觸發(fā)位置可見(jiàn)到兩個(gè)穩(wěn)定波形為止。根據(jù)兩個(gè)信號(hào)電平數(shù)據(jù)的測(cè)量結(jié)果，可以計(jì)算出放大器增益的大小。測(cè)量時(shí)要激活并顯示連接到通道1和通道2
的信號(hào)，可按如下步驟進(jìn)行：
① 如果未顯示通道，可按下CH1菜單和CH2菜單按鈕使屏幕出現(xiàn)兩條曲線(xiàn)。
② 按下自動(dòng)設(shè)置按鈕。
要選擇兩個(gè)通道進(jìn)行測(cè)量，可執(zhí)行以下步驟：
① 按下測(cè)量按鈕查看“測(cè)量菜單”。
② 按下頂部的選項(xiàng)按鈕，顯示“測(cè)量1菜單”。
③ 按下信源選項(xiàng)按鈕，選擇CH1。
④ 按下類(lèi)型選項(xiàng)按鈕，選擇峰峰值。
⑤ 按下返回選項(xiàng)按鈕。
⑥ 按下頂部第二個(gè)選項(xiàng)按鈕，顯示“測(cè)量2菜單”。
⑦ 按下信源選項(xiàng)按鈕，選擇CH2。
⑧ 按下類(lèi)型選項(xiàng)按鈕，選擇峰峰值。
⑨ 按下返回選項(xiàng)按鈕。讀取兩個(gè)通道的峰峰值。
⑩ 要計(jì)算放大器電壓增益，可使用以下公式：
電壓增益＝輸出幅值/輸入幅值
電壓增益（dB）＝20×lg （電壓增益）
實(shí)際測(cè)量電路及波形如圖1G9所示。
（4）存儲(chǔ)和調(diào)出。數(shù)字存儲(chǔ)示波器具有存儲(chǔ)測(cè)量波形和調(diào)出測(cè)量波形的功能，操作方法是按照鍵名按下存儲(chǔ)和調(diào)出按鈕，能夠?qū)崿F(xiàn)存儲(chǔ)或調(diào)出測(cè)量波形的設(shè)值與波形的再現(xiàn)。
具體操作根據(jù)面板SAVE/RECALL的鍵功能，按下后顯示功能提示菜單，提示功能注解如下：
設(shè)置功能：顯示用于存儲(chǔ)和調(diào)出設(shè)置的菜單選項(xiàng)。
設(shè)置記憶：設(shè)置存儲(chǔ)內(nèi)容到指定的1～10位置中的儲(chǔ)存器內(nèi)。
存儲(chǔ)：當(dāng)按下“存儲(chǔ)/調(diào)出”按鈕后，再按下第一個(gè)菜單選項(xiàng)按鈕選中“波形”，再按一下第四個(gè)菜單選項(xiàng)按鈕選中“存儲(chǔ)”，即可完成當(dāng)前屏幕顯示波形的保存。
調(diào)出：當(dāng)按下“存儲(chǔ)/調(diào)出”按鈕后，再按下第一個(gè)菜單選項(xiàng)按鈕選中“波形”，再選最下面的菜單選項(xiàng)按鈕，看到切換“開(kāi)啟”項(xiàng)后屏幕顯示最后一次存入的波形。而對(duì)于波形的存儲(chǔ)和調(diào)出，首先應(yīng)確定信號(hào)源CH1、CH2及參考位置RefA 或B，波形被存入后，由最下面的菜單選項(xiàng)按鈕切換子菜單中的關(guān)閉和開(kāi)啟，并控制存入波形的消失和顯示。
2.TDS1000CGEDU 型彩色數(shù)字存儲(chǔ)示波器的簡(jiǎn)單介紹
TDS2000C 和TDS1000CGEDU 型示波器是彩色數(shù)字存儲(chǔ)示波器，彩色示波器與黑白屏