实验一示波器及高频信号发生器的认识
一、实验目的
1、加深对示波器及高频信号发生器理论知识的理解；
2、掌握双踪示波器及高频信号发生器的基本操作方法。
二、实验仪器
1、双踪示波器 YB43040
2、高频信号发生器XFG—7或AS1053A
三、实验内容
1、高频信号发生器的基本操作
2、双踪示波器的基本操作
四、实验步骤
（一）高频信号发生器的基本操作
1、AS1053A高频信号发生器
（1）射频信号的调节
选择控制按键，调节频率调节电位器（快调和慢调结合使用）、幅度调节电位器，输出频率和幅度都满足要求的射频信号，同时用示波器进行观测。
（2）调幅波的调节
选择控制按键，调节频率调节电位器（快调和慢调结合使用）、幅度调节电位器，输出符合要求的调幅信号（载波频率和幅度都满足要求），同时用示波器进行观测。
2、XFG—7高频信号发生器
（1）射频信号的调节
首先进行调零（包括开机前的机械调零，开机后的电气调零）。
选择“波段”开关旋钮位置，调节“频率调节”的粗调和微调旋钮，得到所需频率，频率可在频率调节刻度盘上直接读出。
根据输出电压的幅度要求，选择对应的输出插孔（“0～0.1伏”插孔或“0～1伏”插孔）输出。然后调节“载波调节”旋钮，使面板上电压表指示在1V的刻度上，而后调节“输出一倍乘”和“输出一微调”旋钮，得到所需幅度的信号。
注意：输出等幅信号时，应将“调幅选择”开关扳至“等幅”档。
（2）调幅波的调节
要输出调幅信号，应将“调幅选择”开关扳至“400”或“1000”的位置上，这时输出的信号是调制信号频率为400Hz或1000Hz的调幅信号。载波信号调节同（1）步骤。调幅度的
大小由“调幅度调节”旋钮调节，调幅度表头直接显示。
（二）双踪示波器的基本操作
（1）用示波器的内部校准信号校验双踪示波器的垂直偏转因数（V/div）、扫描速度（T/div）及扫描扩展等旋钮。
（2）改变垂直偏转因数V/div、扫描速度T/div 等旋钮，观测波形的相应变化，并画图说明；（3）调位移、扩展、微调、触发极性、触发电平控制等旋钮，观测波形的变化，并画图说明。注意事项：
波形出现补偿异常时要调节探极补偿元件；
校准及测量读数时，Y增益微调、扫描微调旋钮要置“校准”位置。
五、实验结果分析
1、总结在频率和电压幅度调节中的经验。
2、总结在调幅度调节中的经验。
六、问题讨论
1、选择不同输出插孔输出时，电压幅度计算有何区别？
2、计算输出电压的幅度时，面板上电压表为什么一定要指示在1V的刻度上？
3、在使用XFG—7高频信号发生器进行调幅度调节时，为何要将调幅度表头调节在30%红色指示处？
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附录1：XFG －7型标准信号发生器简介
XFG －7型标准信号发生器能产生100kHz ～30MHz 的等幅和调幅正弦波信号。 1．主要技术指标
（l ）频率范围：100kHz ～30MHz ，分为8个波段。
（2）输出电压与输出阻抗：在“0～0.1伏”插孔输出，输出电压为0～0.lV ，输出阻抗为40Ω；在“0～1伏”插孔输出，输出电压为0～IV ，输出阻抗为40Ω。
（3）内调幅：调制频率为 400Hz 和1000Hz ，调幅度 0～100％，连续可调。
2．面板结构
XFG －7面板结构如图1.1所示。
图1.1 XFG －7信号发生器面板结构
3．使用方法
(1) 频率的调节和指示
使用时先将“波段”开关旋钮拨到所需位置上，而后调节“频率调节”的粗调和微调旋钮，即可得到所需频率，频率可在频率调节刻度盘上直接读出。
（2）电压幅度的调节和指示
若要输出电压的幅度在0～0.1V 范围内，信号由“0～0.1伏”插孔输出。这时应调节“载波调节”旋钮，使面板上电压表指示在1V 的刻度上，而后调节“输出一倍乘”和“输出一微调”旋钮，就可输出所需幅度的信号。输出电压为这两个旋钮指示值的乘积，最小幅度为μV 级。
如果需要输出的电压大于0.1V ，则信号应从“0～1
”插孔输出。这时在面板上电压表指
示为1V的条件下调节“输出一微调”旋钮，就可得到所需幅度的信号。
(3) 调幅度的调节和指示
要输出等幅信号时，应将“调幅选择”开关扳至“等幅”挡；若要输出调幅信号，应将“调幅选择”开关扳至“400”或“1000”的位置上，这时输出的信号是调制信号频率为400Hz 或1000Hz的调幅信号。调幅度的大小可由“调幅度调节”旋钮调节，并由调幅度表头直接显示。
4．使用注意事项
（l）用“0～0.1伏”插孔输出时，必须将“0～1伏”插孔用铜帽盖住，避免干扰，减小误差。
（2）使用前，必须对仪器进行调零校准，当通电半个小时后，把“波段”开关置于任何两挡之间，使振荡器不工作，这时，如果电压表有指示，应调“零点”旋钮使指针指在零位上。
（3）只有在载波电压表指示在1V时，调幅度的读数才是正确的。
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附录2：AS1053A高频信号发生器简介
一、概述
AS1053/AS1053A高频信号发生器是调频调幅立体声信号发生器。它采用了单片微处理器芯片、数码协调器等数字技术，因此使信号发生器的各项技术性能得到了较大的提高。信号发生器的输出频率由5位数码管LED指示。信号发生器可存储是个工作频率及信号方式，使你再重复使用时，不要重新调整仪器。在整个工作频段内，信号发生器有一致的调制度和稳定的输出幅度特性。AS1053A在AS1053的基础上增加了数字频率锁定技术，从而提高了信号的频率稳定度。
二、主要技术性能
（一）信号发生器输出频率
0.1MHz～150MHz共分为三个频段：
频段1：0.1MHz～1MHz；
频段2：1MHz～10MHz；
频段3：10MHz～150MHz。
（二）音频内调制信号
1．调幅内调制信号频率：1000Hz；
调制深度：约30％（50Ω终端负载）；
工作频段：1、2、3。
2．调频内调制信号频率：400Hz；1000Hz。
调频频偏：22.5kHz（400Hz）；75kHz（1000Hz）。
工作频段：2、3。
3．立体声调制信号频率：L 400Hz；R 1000Hz。
调频频偏：约75kHz。
工作频段：3。
4．立体声调制隔离度≥30dB。
5．调频信噪比≥40dB。
6．内音频输出 1kHz≥2Vrms。
7．外调制输入幅度 0～3Vrms。
8．外调制深度 0～90％左右。
（三）射频信号
1．输出幅度 316mVrms/50Ω（110dBuV）；
2．幅频特性±1dB（0.1～150MHz）；
3．频率指示准确度 1×4
10-±1个字；
4．频率稳定度优于5×4
10-（仅AS1053A考核）。
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三、操作说明
（一）前面板各控制和指示器件使用说明
1． 调幅AM 控制按键 键的右上角AM 指示灯亮时，表明工作在调幅方式； 2． 调频FM 控制按键 键的右上角FM 指示灯亮时，表明工作在调频方式；
3． 立体声STEREO 控制按键 见的右上角STEREO 指示灯亮时，表明工作在立体声方式； 4． 调频频偏 22.5kHz 和75kHz 选择键；
5． 外伴音调制工作按键，键的右上角EXTERN 指示灯亮时，表明工作在外伴音调制方式； 6． 外调制调制度调节钮； 7． 信号发生器电源开关；
8． 射频频偏和信号工作方式存储按键； 9． 存储或调取单元编号显示数码管：0～9； 10．存储的频率和工作方式调取按键； 11．射频频率数码指示：5位；
12．频率调谐电位器 在按下STORE 和RECALL 键后兼作存储单元的调节；
13．频率快速调谐选择按键 FAST 的指示灯亮时，工作在快速调谐方式，这时频率调谐变化将加大；
14．工作频段选择按键 每按一次，转换一个频段，依次位1→2→3→1； 15．射频输出幅度调节电位器； 16．射频信号输出插座。
（二）后面板各控制器件、插座使用说明
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1．外调制输入 CH R ； 2．外调制输入 CH L ； 3．内音频输出；
4．电源插座（附保险丝）。 四、工作原理
（一）方框图（见附图）
（二）基本工作原理
信号发生器，输出频率从100kHz ～150MHz 共分三个波段，可手动、自动跳档，连续可调，信号频率连续可调。输出幅度为316mVrms 。
本仪器由控制单元、射频讯号发生单元、音频调制单元、显示单元及电源单元组成。 控制单元采用MC51微机芯片作为控制核心，它的输出端能控制：①射频信号发生单元的三个波段手动和自动切换方式及射频讯号工作频率调谐；②控制音频调制单元的调频、调幅、立体声、外调制灯功能切换；③采用数码技术，用五位数码管显示输出信号频率值，另外设置1位数码管显示十个预置存储单元，可存储操作者所需的工作频率及信号方式。
信号发生单元由三组本振讯号及相对应的三组射频信号组成，经双平衡混频器混频，混
频信号通过对应低通滤波器改善波形后输出。
1、2波段输出讯号位低端输出，3波段输出讯号为高端输出，低、高端输出各分为二路，一路送控制单元供频率数字显示用，另一路送音频调制单元，信号各种方式由音频调制单元处理后输出。
音频调制单元内部设置1kHz、400Hz二组振荡器，供内部放大器调幅使用，产生调制频率为1kHz，调制度为30％的信号频率。同事供给立体声调制器，使它产生1kHz、400Hz或立体声调频讯号，然后送到射频讯号发生单元作为调频讯号源。射频讯号发生单元输出讯号送入音频调制单元，经稳幅放大后由BNC插座输出。
整机调频、调幅、立体声、外调制等工作方式的切换由控制单元控制，采用无触点电子开关来完成。
（三）信号发生器的操作
信号发生器开机预热十五分钟后，即能进入稳定的工作状态。仪器开机后将进入上次关机时的工作状态，然后根据需要就可按说明书操作。
1．信号频率和工作方式的存储
先调好要存储的信号频率和工作方式，然后按一下STO键，右上角指示灯亮后，再用调谐电位器在0～9之间选一个单元，再按一下STO键，指示灯熄灭后，所设置的信号频率和工作方式就存入你所选择的单元中。
2．存储内容的调取
先按一下RECALL键，右上角指示灯亮后，再用调谐电位器在0～9之间选一个单元，再按一下RECALL键，指示灯熄灭后，就完成了调取。然后信号发生器就转换成原储存在该单元中的工作方式和频率工作。
3．改变信号调制度方法
仪器工作在内调制方式时，信号调制度时固定的。如果你希望改变调制度，可设置在外调制方式，然后用随机附带的双莲花头线，将机内音频输出连接至外音频输入R端，调节MOD AMPL电位器即可改变信号的调制深度。
4．AS1053高频信号发生器工作频段范围的设置（AS1053A不需设置）
整机出厂前，工作频段的范围已设置好，且两端有适合余量，如下图所示：
若用户在使用中因误操作可能将设置范围搞乱，引起某段频率不能调到，或用户想重新设置频率分布，这时可用以下方法重新设置（以BAND1为例）：
（A）按频段选择键14，使所需工作频段指示灯亮（如波段1，BAND1）,然后按一下存储
键8，使STO指示灯亮；
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9
（B ）旋转调谐盘12使存储单元显示窗9，显示所需端点存储单元数（频段1的低端为0单元），然后按一下调用键10，此时REC 灯亮，再调节调谐盘12，使频率显示窗显示相应端点频率（例频段1的低端频率设置为0.095MHz ）；
（C ）再按一下存储键8，此时STO 和REC 指示灯灭，您所需的端点频率（频率BAND1的低端）已被设置，并存入内存；
（D ）再按一下存储键8，STO 指示灯亮，旋转调谐盘12使存储单元显示窗显示另一个端点数（频段BAND1的高端存储单元数为1）；
（E ）按调用键10使REC 指示灯亮，然后调节调谐盘12，使显示频率为您所需的另一个端点频率（频段BAND1的高端频率1.10MHz ）；
（F）按一下存储键8，此时REC，STO指示灯灭，您所需的另一个端点频率（BAND1的高端频率）即被设置，并已存入内存，这样频段1即被设置好；
（G）频段2（BAND2）和频段3（BAND3）的端点频率设置可再次重复（A）～（F）的步骤，但须注意频段2的低端存储单元数为2，高端存储单元数为3；频段3的低端存储单元数为4，高端存储单元数为5。三个频段都设置好后，即关上电源（POWER），再重新开机，仪器
的频段设置完成。三个频段的端点存储单元对应表如下：
注意在整个设置过程中，不会影响前面1中所存储的工作方式和频率。
五、结构特征
仪器为轻型台式结构，面板采用PVC材料，具有清晰的透明窗，以使数码显示管的显示
更为漂亮。按键采用轻型按键，手感更好，频率调节为数码电位器，轻型无级调节。
内部部件具有优良的屏蔽措施，使干扰及漏讯减少到相当的水平。部件整体采用翻板结
构，便利于调试和维修。
六、维护
仪器应置于干燥及通风的地方，并保持仪器之清洁。
仪器使用时应避免剧烈振动，仪器周围不应有产生高热和强电磁场的设备。
七、产品交收检验
（一）产品检验环境
温度：20℃±2℃
电源电压：220V 50Hz
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仪器开机预热15分钟后进入稳定工作状态。 在测量仪器与被测仪器间，必须有良好接线地。 （二）输出频率范围检验 1．测量连接图（见图四）
2．测试方法
用两头Q9电缆线将射频输出端与频率计数器输入端连接，调频与调幅处于关断状态，调节RF AMP 电位器，使频率计数器正常计数，然后调节FREQ 数码电位器，计数器频率显示应符合本说明书中相应技术指标。 （三）幅频特性测试
1．测量连接图（见图五）
2．测试方法
在毫伏表输入端加接一只三通接口，一端用两头Q9电缆线与RF 输出端连接，另一端接50Ω同轴终端负载，调节RF AMPL 电位器至输出幅度最大，然后调节FREQ 数码电位器，同时观察毫伏表上指示量值应符合本说明书中相应技术指标。 （四）调幅调制度测量
1．测量连接图（见图六）
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2．调幅测量方式
在示波器输入端加接在一只三通接口，一端用两头Q9电缆线与RF 输出端连接，另一端接50Ω终端负载，按一下AM 键，使相应指示灯亮，本机工作在调幅状态，调节FREQ 数码电位器，同时观察示波器上波形，在工作频段内调制深度应符合本说明书中的技术要求，计算方法为：
调幅度
（五）调频信号频偏测量
1．测量连接图（见图七）
2．调频测量方法
%
100?+-=b
a b a m
用两头Q9电缆线与RF输出端连接，按一下FM键使相应指示灯亮，本机工作再调频状态，当测量第二频段时，测试频率为6.5MHz，当测量第三频段时，测试频率为100MHz，测量结果应符合本说明书中的要求。
（六）立体声信号隔离度合调频信噪比测量
1．测量连接图（见图八）
2．立体声信号测试方法
本机立体声载波频率应避开广播信道频率，当F-201接受到信号时，立体声指示灯亮，R、L声道输出端经低通滤波器滤波后与AS2294D交流毫伏表连接，信号幅度值由AS2294D毫伏表读得。
当测试立体声隔离度时，本信号发生器置外调制状态，外输入“L”或“R”端加入1kHz 信号，频偏约75kHz，隔离度应符合本说明书中的要求。
当测试调频信噪比时，断开外音频输入，然后切换内外调制按键EXTERN，毫伏表读值比应符合本说明书中的要求。
（七）内音频输出
内音频输出（1kHz）可用示波器或毫伏表测试，测试结果应符合本说明书的技术要求。
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第四章 高频信号发生器及其应用 高频信号发生器主要是用来向各种电子设备和电路供给高频能量，或是供给高频标准信号，以便测试各种电子设备和电路的电气工作特性。它能提供在频率和幅度上都经过校准了的从1V 到几分之一微伏的信号电压，并能提供等幅波或调制波（调幅或调频），广泛应用于研制、调制和检修各种无线电收音机、通讯机、电视接收机以及测量电场强度等场合。这类的信号发生器通常也称为标准信号发生器。 高频信号发生器按调制类型分为调幅和调频两种。本章只介绍调幅高频信号发生器。 一、调幅高频信号发生器的工作原理 调幅高频信号发生器工作原理方框图如图4-1所示。由图可见，它由振荡电路、放大与调幅电路、音频调制信号发生电路、输出电路（包括细调衰减电路、步级衰减电路）、电压与调幅度指示电路和电源电路等部分组成。 电源电路外调制 电压输入 1000Hz)10.1 图4-1 高频信号发生器原理功能方框图 1．振荡电路 振荡电路用于产生高频振荡信号。信号发生器的主要工作特性由本级决定。为保证此主振有较高的频率稳定度，都采用弱耦合馈至调幅电路，使主振负载较轻。一般采用电感反馈或变压器反馈的单管振荡电路或双管推挽振荡电路。 通常采用LC 三点式振荡电路，一般能够输出等幅正弦波的频率范围为l00kHz ～30MHz （分若干个频段）。这个信号被送到调幅电路作为幅度调制的载波。 2．放大与调幅电路 通常既是缓冲放大电路（放大振荡电路输出的高频等幅振荡，减小负载对振荡电路的影响），又是调制电路（用音频电压对高频率等幅振荡进行调幅）。 3．音频调幅信号发生电路 是一个音频振荡器，一般调幅高频信号发生器具有400Hz 、1000Hz 两档频率，改变音频振荡输出电压大小，可以改变调幅度。在需要用400Hz 或1000Hz 以外频率的音频信号进行调制时，可以从外调制输入端引入幅度约几十伏的、所需频率的信号。 4．电压与指示电路
示波器原理及其应用 示波器介绍 示波器的作用 示波器属于通用的仪器，任一个硬件工程师都应该了解示波器的工作原理并能够熟练使用示波器，掌握示波器是对每个硬件工程师的基本要求。 示波器是用来显示波形的仪器，显示的是信号电压随时间的变化。因此，示波器可以用来测量信号的频率，周期，信号的上升沿/下降沿，信号的过冲，信号的噪声，信号间的时序关系等等。 在示波器显示屏上，横坐标（X）代表时间，纵坐标（Y）代表电压，（注，如果示波器有测量电流的功能，纵坐标还代表电流。）还有就是比较少被关注的-亮度（Z），在TEK的DPO示波器中，亮度还表示了出现概率（它用16阶灰度来表示出现概率）。 1．1．示波器的分类 示波器一般分为模拟示波器和数字示波器；在很多情况下，模拟示波器和数字示波器都可以用来测试，不过我们一般使用模拟示波器测试那些要求实时显示并且变化很快的信号，或者很复杂的信号。而使用数字示波器来显示周期性相对来说比较强的信号，另外由于是数字信号，数字示波器内置的CPU或者专门的数字信号处理器可以处理分析信号，并可以保存波形等，对分析处理有很大的方便。
1.2.1 模拟示波器 模拟示波器使用电子枪扫描示波器的屏幕，偏转电压使电子束从上到下均匀扫描，将波形显示到屏幕上，它的优点在于实时显示图像。 模拟示波器的原理框图如下： 见上图所示，被测试信号经过垂直系统处理（比如衰减或放大，即我们拧垂直按钮－volts/div），然后送到垂直偏转控制中去。而触发系统会根据触发设置情况，控制产生水平扫描电压（锯齿波），送到水平偏转控制中。 信号到达触发系统，开始或者触发“水平扫描”，水平扫描是一个是锯齿波，使亮点在水平方向扫描。触发水平系统产生一个水平时基，使亮点在一个精确的时间内从屏幕的左边扫描到右边。在快速扫描过程中，将会使亮点的运动看起来
一、概要 在高等学校课程设计是一个重要的教学环节，它与实验、生产实习、业设计构成实践性教学体系。由此规定了课程设计的三个性质：一是教学，学生在教师指导下针对某一门课程学习工程设计； 二是实践性，课程设包括电路设计、印刷板设计、电路的组装和调试等实践内容； 三是群众性、主动性，课程设计以学生为主体，要求人人动手，教师只起引导作用，主任务由学生独立完成，学生的主观能动性对课程设计的完成起决定性作。学生较强的动手能力就是依靠实践性教学体系来培养的。 1.1 何谓课程设计 所谓课程设计就是大型实验，是具有独立制作和调试的设计性实验，其基本属性体现在工程设计上。但课程设计毕竟不同于一般实验。 首先是时间和规模不同，一般实验只有两学时，充其量为四学时；而课程设计一般为一～两周。实验所要达到的目的较小。通常只是为了验证某一种理论、掌握某一种参数的测量方法、学习某一种仪器的使用方法等等；而课程没计则是涉及一门课程甚至几门课程的综合运
用，所以课程设计是大型的。 其次，完成任务的独立性不同，一般实验学生采用教师事先安排好的实验板和仪器，实验指导书上详细地介绍了做什么和如何做，实验时还有教师现场指导，学生主要任务是搭接电路，用仪器观察现象和读取数据，因此实验是比较容易完成的；而课程设计不同，课程设计只给出所要设计的部件或整机的性能参数，由学生自己去设计电路、设计和制作印刷电路板，然后焊接和调试电路，以达到性能要求。 课程设计和毕业设计性质非常接近，毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计则是工程设计实践的初步训练，它为毕业设计打下一定基础。课程设计与毕业设计在规模上和要求上，大小高低不同，但它们都属于工程设计，因此工作步骤是类似的。 1.2 课程设计的目的要求 1 、课程设计的目的是帮助学生综合运用所学的理论知识，把一些单元电路有机地组合起来，组成小的系统，使学生建立系统的概念；并使学生巩固和加强已学理论知识。并掌握一般电子电路分析和设计的基本步骤。 2 、掌握常用元器件的检测、识别方法及常用电子仪器的正确使用方法。 3 、掌握印制板的制作流程以及protel 99 SE的使用等基本技能。 4 、培养一定的独立分析问题、解决问题的能力。对设计中遇到的问题能通过独立思考、查阅有关资料，寻找解决问题的途径；对调试中
示波器测高频脉冲信号失真解决的方法 有位深圳福田华强北的工程师是专门研发生产屏幕的，需要用示波器测量出苹果平板电脑 ipad 给屏幕上电时的一串脉冲信号，示波器捕捉下来后，他就可以对照着模拟出这段信号。但是这位朋友测了好几次都不成功，或者对捕捉到的信号不满意，因此他特意带着他的麦科信平板示波器和其他相关设备来上门咨询了 首先他演示了一遍他的测量方法，他一共需要测量三路信号，分别连接了示波器的三个通道。当通道三上电产生一个直流电时，通道一和通道二就会分别产生一段脉冲正负间隔并且脉宽有差异的信号，而他需要观察的就是通道一的脉冲变化规律，以此作为依据做出模拟。 通道三产生的直流电在二点几伏，通道一和通道二的脉冲在±500mV 以内。因此他把通道一和通道二的垂直档位设置为了 200mV/div，通道三的垂直档位设置为了 1V/div。接着他把示波器的时基打到了 500ms，也就是一屏幕记录 500*14ms 的波形，既时长 7 秒的信号。 接着他将信号分别接入三个通道，然后进行上电，示波器在 500ms 时基下进入了滚屏模式，因此他可以实时看到信号的变化，当捕捉完一屏幕信号后，他按下暂停键，然后调节时基展开信号，观察通道一脉冲密集处的信号。可是展开以后看到的波形却令他大失所望，因为预期的方波都变成了锯齿波。甚至还丢失了部分脉冲信号。
其实他的操作并没有问题，问题出在他的操作必须要求示波器有很大的存储深度，这样在时基打大的时候，采样率就不会降低太多。他这个脉冲信号一个周期实际上是在 1us 左右，也就是 1M 的频率，此时示波器的带宽还是满足测量条件的，但是采样率收到存储深度所限，已经下降太多。理想的测量采样率应该是在 5M/s-20M/s 左右。 这里和分享一个基本的知识点，就是示波器的实时采样率是 = 示波器存储深度 ÷ 波形记录时长，由这个公式可见，由于示波器的存储深度是固定的，因此波形记录时长越长，示波器的实时采样率就越低。我们购买示波器的时候总是会看到示波器标注采样率 1G/s 或者 2G/s，往往忽略了存储深度这个指标，实际上在测量的过程中，如果示波器的存储深度太低，示波器是无法保持这个标注的采样率的。 找到了问题所在，解决起来也就容易了。首先，我们把示波器的存储深度调到 28Mpts，默认是自动的。由于示波器打开了三个通道，因此每个通道分到 7Mpts。 然后通过对之前捕捉信号的整体观察，我们将时基打到 1ms，将触发方式设为边沿上升触发，触发电平上移到 292mV，然后点击 Single SEQ，打算采用单次触发的方式来捕捉信号。设置好以后，进行上电，然后示波器就捕捉到了如下图所示的信号。 然后，我们停止信号，调节时基再将信号展开，就可以清晰的看到通道一的每个脉冲，以及那个脉宽比较大的脉冲。用户比较好奇，为什么脉冲信号上
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。 【实验目的】 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。 图1-1 示波器结构图 【实验原理】 不论何种型号和规格的示波器都包括了如图1-1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1-2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；G1，G2- 控制栅极；A1-第一阳极；A2-第二阳极；Y-竖直偏转板；X-水平偏转板 图1-2 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。 (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。在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，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，供测定光点的位置用。在性能较好的示波管中，将刻度线直接刻在荧光屏玻璃内表面上，使之与荧光粉紧贴在一起以消除视差，光点位置可测得更准。2．波形显示原理
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
高频点火信号对低频信号的干扰 现象描述 现有一台电机点火设备，用一个低频信号源给该电机供电，供电电压幅度为5V左右，频率为50Hz。用一台PicoScope 5444B示波器同时测试低频信号源输出的电压波形和高压点火电压。 测试时，发现了一个奇怪的现象：单独测试低频信号源电压时，能够正确测试到低频电压波形，如图1所示（低频信号源输出是正弦电压信号，但是由于高频点火设备强电磁干扰的影响，导致波形上叠加了很多点火毛刺）。单独测试高压点火信号时，也是可以测试出正确波形的，如图2所示。但是同时测试低频电压信号和高频点火信号时，发现信号发生器上显示输出电压为0V，无法给电机提供供电电压，同时示波器也无法测试出任何电压波形，如图3所示。 图1 单独测试低频信号源电压时的波形
图2 单独测试高频点火电压信号波形 图3 同时测试高压电弧和低频信号输出的波形
原因分析 PicScope5444B示波器各个通道间是共地的。高频点火信号和低频信号接入示波器后，低频信号发生器无电压输出的主要原因是由于接地问题引起的。高压点火设备和低频信号发生器的设备的接地电阻不同，产生接地回路，从而致使低频信号的输出电压受到影响。 主要解决办法是采用浮地测量。有几种具体的解决方法： 1、采用通道隔离示波器 2、2采用差分探头 3、A-B伪差分，以牺牲通道为代价。 4、隔离器 5、浮地“传统示波器”。 现场测试时，我们想到一个类似于“浮地”测量的解决方法。将信号发生器信号线和信号地反接，这样点火地和信号地不连接在一起，起到“浮地的作用”。此时可以同时测试高频点火信号和低频信号发生器的信号，如图4所示。 图4 同时测试高频点火信号和低频信号发生器的信号 此文档由广州虹科Eva完成于2014年6月26日。
示波器的使用实验报告 一、实验目的 二、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方法； 三、2. 学会利用双踪示波器观测电信号波形； 四、3. 学会利用双踪示波器观察李萨如图形，并利用其测量正弦信号的频率。 五、二、实验仪器 六、EE1642B型函数信号发生器、GDS-2062型双踪示波器、导线。 七、三、实验原理 双踪示波器包括两部分：示波管和控制示波管工作的电路。 1. 示波管 如下图所示，示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两对相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏。高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点。Y偏转板是水平放置的两块电极。X偏转板是垂直放置的两块电极。在Y 偏转板和X偏转板上分别加电压，可以在荧光屏上得到相应的图形。 2. 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。 电子开关将两个待测的电压信号Y CH1和Y CH2周期性的轮流作用在Y偏转板上。由于视觉滞留效应，能在荧光屏上看到两个波形。 由示波器的原理功能方框图可见，被测信号电压加到示波器的Y轴输入端，经垂直放大电路加于示波管的垂直偏转板。示波管的水平偏转电压，虽然多数情况都采用锯齿电压（用于观察波形时），但有时也采用其它的外加电压（用于测量频率、相位差等时），因此在水平放大电路输入端有一个水平信号选择开关，以便按照需要选用示波器内部的锯齿波电压，或选用外加在X轴输入端上的其它电压来作为水平偏转电压。 此外，为了使荧光屏上显示的图形保持稳定，要求锯齿波电压信号的频率和被测信号的频率保持同步。这样，不仅要求锯齿波电压的频率能连续调节，而且在产生锯齿波的电路上还要输入一个同步信号。这样，对于只能产生连续扫描（即产生周而复始、连续不断的锯齿波）一种状态的简易示波器（如国产SB10型等示波器）而言，需要在其扫描电路上输入一个与被观察信号频率相关的同步信号，以牵制锯齿波的振荡频率。对于具有等待扫描功能（即平时不产生锯齿波，当被测信号来到时才产生一个锯齿波，进行一次扫描）功能的示波器（如国产ST-16型示波器、SR-8型双踪示波器等而言，需要在其扫描电路上输入一个与被测信号相关的触发信号，使扫描过程与被测信号密切配合。为了适应各种需要，同步（或触发）信号可通过同步或触发信号选择开关来选择，通常来源有3个：①从垂直放大电路引来被测信号作为同步（或触发）信号，此信号称为“内同步”（或“内触发”）信号；②引入某种相关的外加信号为同步（或触发）信号，此信号称为“外同步”（或“外触发”）
目录设计 1 .设计指标 2. 设计目的 二. 总电路及原理 三. 各部分组成及原理 1. 原理框图 2. 方波发生电路 3. 三角波产生电路 4. 正弦波电路 四. 实物图 五?原件清单 六.心得体会
设计指标 1) 可产生方波、三角波、正弦波。并测试、调试、组装。 2) 方波幅值＜=24V且频率可调在10hz-10khz三角波幅值可调为8V, 正弦波幅值可调为2V 3) 使用741芯片完成此电路 4) 电路焊接美观大方，走线布局合理 设计目的 1) .掌握电子系统的一般设计方法 2) .掌握模拟IC器件的应用 3) .培养综合应用所学知识来指导实践的能力 4) .掌握常用元器件的识别和测试 5) .熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 二.总电路及原理 由RC构成振荡电路，反相滞回比较器产生矩形波，两者构成方波发生电路，方波经积分器产生三角波，三角波由滤波器产生正弦波，两级滤波产生更好的正弦波。
三?各部分组成及原理原理框图方波发生电路三角波正弦波1.方波发生电路
电路简介 方波发生电路主要由两部分构成 1?反相输入滞回比较器 2.RC振荡电路 若开始滞回比较器输出电压为U1,此时运放同相输入端电压为UP 二U1*R3(R3+R4同时U1通过R2对电容充电，当电容电压达到同相端的电压时输出电压变为-U1，同时同相端电压变为-UP, 由于电容电压大于输出端电压所以电容通过R1放电，当电容电压 等于-UP时输出电压又变为U1,同相端电压变为UP,此时输出电压通过R1对电容进行充电，整个过程不断重复形成自激振荡，由于电容充电时间与放电时间相同，故占空比为50%,形成方波。 利用一阶电路的三要素法列方程求得振荡周期为 T=2R1C5i n(1+2F/R4) 运放采用双电源+12V、-12V输出正弦波幅值为14V左右 注意事项 电路中的稳压管可以起到调节电压幅值并稳定电压的作用，经运放输出端接的R2可以起到稳定波形的作用，但不宜过大，此电路中应不超过500?。另外由于运放为741芯片，故波的频率不会很高，此电路应为一个低频电路。 调节R4R3的比值,C5,R1的阻值均可以调节电路的频率，但要调节幅值的同时不改变波的频率就只能通过稳压管调节，此为电路的缺陷之一
高频数字信号发生器使用技巧 产品图示 SG-1501B信号发生器 SG-1501B操作使用方法 1.SEQ亮才自动调用/查看序列设置状态。 2.RTN是返回预设的开始地址值，比如00。BEGIN是设置序列的开始地址值，比如00，END则为设置末尾地址值，比如99。这几个值都可以预先设定的。△F为频率偏差，分＋，－，即在现设置的频率基础上增减频率量。 3.按SHIFT+FREQ（STEP）,LEVEL（STEP）,ADDR（ADRS）分别是设置对应项的步进值,注意A,B,C,D输出电平LEVEL 预设值是设置好参数后按对应的A,B,C,D键。按SHIFT+MOD（PILOT）为设置导频的值0－15％。 4.导频--在发送端为了降低发射机功率，所以只发送含有信息的边带信号，而抑制不含信息的载波分量时留下的一个小分量，用于在接收端利用窄带滤波器以恢复载波。导频这个具备所有波的基本特征，有特定的频率、相位、幅度的载波频率为基准，对其参数进行解调得到我们需要的信息。 5.FM模式下，可用内部调制频率400Hz、1kHz，或外部调制EXT。预设FM：3.5kHz、22.5kHz和75kHz，频率偏移范围0~100kHz。 6.STERO与MAIN,LEFT,RIGHT,SUB或按SHIFT+SUB（EXT L&R），LEFT和RIGHT结合使用。立体声预设调制：37%，100%，立体声调制深度0－100％，其中可以选择包含0－15％导频PILOT。 7.AM模式下，可选内部调制频率400Hz、1kHz，或外部调制EXT。调幅深度0－60％，按SHIFT+EXT（30%）可选预设的30％。
用示波器测量信号的电压及频率 长江大学马天宝应物1203班 1、示波器和使用 -【实验目的】 1．了解示波器的大致结构和工作原理。 2．学习低频信号发生器和双踪示波器的使用方法。 3．使用示波器观察电信号的波形，测量电信号的电压和频率。 【实验原理】 一、示波器原理 1．示波器的基本结构 示波器的种类很多，但其基本原理和基本结构大致相同，主要由示波管、电子放大系统、扫描触发系统、电源等几部分组成，如图4.9-1所示。 （1）示波管 示波管又称阴极射线管，简称CRT，其基本结构如图4.9-2所示，主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分。 电子枪：由灯丝、阳极、控制栅极、第一阳极、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，它的电位相对阴极为负，只有初速达到一定的电子才能穿过栅极顶端的小孔。因此，改变栅极的电位，可以控制通过栅极的电子数，从而控制到达荧光屏的电子数目，改变屏上光斑的亮度。示波器面板上的“亮度”旋钮就是起这一作用的。阳极电位比阴极高得多，对通过栅极的电子进行加速。被加速的电子在运动过程中会向四周发散，如果不对其进行聚焦，在荧光屏上看到的将是模糊一片。聚焦任务是由阴极、栅极、阳极共同形成的一种特殊分布的静电场来完成的。这一静电场是由这些电极的几何形状、相对位置及电位决定的。示波器面板上的“聚焦”旋钮就是改变第一阳极电位用的，而“辅助聚焦”就是调节第二阳极电位用的。 偏转系统：它由两对互相垂直的平行偏转板——水平偏转板和竖直偏转板组成。只有在偏转板上加上一定的电压，才会使电子束的运动方向发生偏转，从而使荧光屏上光斑的位置发生改变。通常，在水平偏转板上加扫描信号，竖直偏转板上加被测信号。
实验1 示波器、函数信号发生器的原理及使用 【实验目的】 1. 了解示波器、函数信号发生器的工作原理。 2. 学习调节函数信号发生器产生波形及正确设置参数的方法。 3. 学习用示波器观察测量信号波形的电压参数和时间参数。 4. 通过李萨如图形学习用示波器观察两个信号之间的关系。 【实验仪器】 1. 示波器DS5042型，1台。 2. 函数信号发生器DG1022型，1台。 3. 电缆线（BNC 型插头），2条。 【实验内容与步骤】 1. 利用示波器观测信号的电压和频率 （1）参照“实验1 示波器函数信号发生器的原理及使用（实验指导书）”相关内容，产生如图1-1所示的正余弦波形，显示在示波屏上。 图1-1 函数信号发生器生成的正、余弦信号的波形 学生姓名/学号 指导教师 上课时间 第 周 节
（2）用示波器对图1-1中所示的正余弦波形进行测量并填写下表 表1-1 正余弦信号的电压和时间参数的测量 电压参数（V）时间参数 峰峰值最大值最小值频率（Hz）周期（ms）正弦信号 3sin(200πt) 余弦信号 3cos(200πt) 2. 用示波器观测函数信号发生器产生的正余弦信号的李萨如图形 （1）参照“实验1 示波器函数信号发生器的原理及使用（实验指导书）”相关内容，产生如图1-2所示的正余弦波形的李萨如图形，调节并正确显示在示波屏上。 图1-2 正弦信号3sin(200πt)和余弦信号3cos(200πt)的李萨如图形 3. 观测相同幅值、相同频率、不同相位差条件下的两正弦信号的李萨如图形 （1）在函数信号发生器CH1通道产生的正弦信号3sin(200πt)保持不变的情况下，调节函数信号发生器CH2通道产生正弦信号3sin(200πt+45o)，观测并记录两正弦信号的李萨如图形于图1-3中。 （2）在函数信号发生器CH1通道产生的正弦信号3sin(200πt)保持不变的情况下，调节函数信号发生器CH2通道产生正弦信号3sin(200πt+135o)，观测并记录两正弦信号的李萨如图形于图1-3中。
目录一．设计 1．设计指标 2．设计目的 二．总电路及原理三．各部分组成及原理1．原理框图 2．方波发生电路 3．三角波产生电路 4. 正弦波电路 四．实物图 五．原件清单 六．心得体会
一．设计 设计指标 1）可产生方波、三角波、正弦波。并测试、调试、组装。 2）方波幅值<=24V且频率可调在10hz-10khz,三角波幅值可调为8V,正弦波幅值可调为2V 3)使用741芯片完成此电路 4）电路焊接美观大方，走线布局合理 设计目的 1)．掌握电子系统的一般设计方法 2)．掌握模拟IC器件的应用 3)．培养综合应用所学知识来指导实践的能力 4)．掌握常用元器件的识别和测试 5)．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 二．总电路及原理 由RC构成振荡电路，反相滞回比较器产生矩形波，两者构成方波发生电路，方波经积分器产生三角波，三角波由滤波器产生正弦波，两级滤波产生更好的正弦波。
三．各部分组成及原理原理框图 1.方波发生电路 方波发生电路三角波正弦波
电路简介 方波发生电路主要由两部分构成 1.反相输入滞回比较器 2.RC振荡电路 若开始滞回比较器输出电压为U1，此时运放同相输入端电压为UP=U1*R3/(R3+R4)同时U1通过R2对电容充电，当电容电压达到同相端的电压时输出电压变为-U1，同时同相端电压变为-UP，由于电容电压大于输出端电压所以电容通过R1放电，当电容电压等于-UP时输出电压又变为U1，同相端电压变为UP，此时输出电压通过R1对电容进行充电，整个过程不断重复形成自激振荡，由于电容充电时间与放电时间相同，故占空比为50%，形成方波。 利用一阶电路的三要素法列方程求得振荡周期为 T=2R1C5in(1+2R3/R4) 运放采用双电源+12V、-12V,输出正弦波幅值为14V左右 注意事项 电路中的稳压管可以起到调节电压幅值并稳定电压的作用，经运放输出端接的R2可以起到稳定波形的作用，但不宜过大，此电路中应不超过500?。另外由于运放为741芯片，故波的频率不会很高，此电路应为一个低频电路。 调节R4/R3的比值,C5,R1的阻值均可以调节电路的频率，但要调节幅值的同时不改变波的频率就只能通过稳压管调节，此为电路的缺陷之一
胡为东系列文章之四—— 使用力科示波器测量信号相位变化的方法 美国力科公司胡为东摘要：在实际应用中，经常会遇到相位的测量，比如说两个信号之间的相位测量，或者同一个信号在不同时刻的相位变化（如相位调制信号）。示波器是测量信号时域特征最常用的仪器，本文就基于力科示波器来介绍如何使用示波器来测量信号的相位变化。 关键词：力科相位测量相位差调制 一、两个信号之间的时延或者相位差测量 在信号完整性测试中我们经常会遇到对两个或者多个信号之间的偏移或者相位差的测量。如某个单板上多个电源信号之间的时序关系；DDR等内存测试中数据信号和时钟信号的建立时间和保持时间等时序关系等等。 图1 基本D触发器的锁存数据示意图 在一些射频应用中，也经常需要测试多个信号之间的相位差，如图1所示，为了验证一个被测件DUT的特性，采用射频信号源通过定向耦合器分成两路，一路射频信号施加到DUT上，经过示波器后连接到示波器（图中是以力科的最高实时带宽为45GHZ的实时示波器为例）的一个通道，另外一路射频信号直接进入到示波器中作为参考源，然后使用示波器观察经过DUT之前的信号和经过DUT后的信号之间的相互关系，如相位关系、时序偏差等。力科示波器中的标准测量参数中包含了相位差（phase）测量和时序偏移（skew）测量，且提供了灵活的设置，比如说边沿测量位置、是在上升沿测量还是下降沿测量、输出结果类型（绝对值、百分比、度数、弧度等），如下图2和图3所示。
图2 力科示波器中集成的相位差Phase测量和时序偏移Skew测量参数 图3 力科示波器中相位差Phase的设置项 在很多情况下，往往需要统计长时间的参数变化情况，此时可以将力科的参数追踪（Trend）以及自动保存功能（Auto save）结合起来使用，比如说我们要测量两个信号之间的相位或者时序偏移关系，且需要长时间的统计其效果，这时候我们可以先用力科示波器中的相位测量（phase）参数实现对相位差的测量，然后用Trend函数功能实现对相位测量参数的追踪，然后再选中自动保存Trend函数的功能，这时候示波器就会连续的保存参数的变化，并保存为很多个文件至示波器的硬盘上，最后测试人员可以再通过软件的方法将这些文件组合到一起（去除重合的数值，因为自动保存的多个文件的内容一般有一部分是重合的，需要将重合的部分去掉）形成一个新的长时间的参数变化曲线。
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（DSO）数字荧光示波器（DP09、混合信 号示波器（MSO9和米样示波器。 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。
Agile nt DSO-X 2002A 型数字示波器面板介绍 Rm — "P SiD (l#~j a o o o a 二 Mr 强 ； A T ef kiLol&￡i^ li^fiiu]\'ioan Svaixli | Analiif] PnOi 伽 Fui￡ Dto-X :ua ；A [*■4■討心十!?山皿町 p . * 3 ? ? ? 山唤附■血品 1 lnlensity(^fe ) 2 Entry HW 3 LCD^TF ◎IWI 控制 S 基于FPGA的高频信号发生器设计 摘要 随着科学技术的不断发展与进步,我们进入了数字化时代,产品的数字化已是大势所趋。FPGA（现场可编程门阵列）具有的现场可编程的特性，可以让它的硬件的性能，通过如同软件程序一样实时修改程序代码来改变功能，反复修改错误，这种方式极大地提升了电子设计的灵活性，节约了时间成本和开发成本。本文使用的FPGA芯片，采用的是Altera公司生产的低成本，Cyclone系列的CycloneIIEP2C8Q208C8N做为核心，完成波形的产生功能，利用内部的ROM来存储波形数据，做出简易的信号发生器，然后通过嵌入锁相环（PLL）来倍频时钟信号，改变信号发生器的频率，达到需要的高频100MHZ以上，使用SignalTapII 对输出数据进行采样，观察波形输出。 关键词：FPGA；信号发生器；PLL；100MHZ；SignalTapII 目录 第一章前言 (3) 1.1研究背景 (3) 1.2研究的意义 (3) 1.3研究内容 (4) 1.4本文主要工作 (4) 第二章概述FPGA与PLL (5) 2.1FPGA简介 (5) 2.1.1FPGA的结构与组成 (5) 2.1.2FPGA与ASIC设计的区别 (5) 2.2FPGA开发流程 (6) 2.3锁相环（PLL）简介 (7) 2.3.1PLL的组成 (7) 2.3.2PLL应用：频率合成 (7) 2.3.3FPGA内嵌功能模块PLL (8) 第三章硬件平台 (9) 3.1开发板核心板资源介绍 (9) 3.2存储器SDRAM电路 (9) 3.3电源电路 (9) 3.4独立按键及LED电路 (10) 3.5时钟和复位电路 (10) 第四章设计的软件部分 (11) 4.1开发工具软件的简介 (11) 4.1.1quartus简介 (11) 4.1.2modelsim简介 (11) 4.2设计的系统框图说明 (12) 4.3波形数据存储ROM的定制 (12) 4.3.1波形数据的产生 (12) 4.3.2波形数据存储模块的设计 (12) 4.4频率控制模块的设计 (13) 4.5计数器模块的设计 (13) 第五章设计验证与总结 (14) 5.1功能仿真 (14) 5.2 SignalTapII观察波形 (14) 5.3总结 (15) 参考文献 (16) 致谢 (17) 河南科技大学实验教学教案 课程名称大学物理实验A 指导教师李海生 河南科技大学实验教学教案首页 预习及实验课前提问： 1．示波器中第一阳极和第二阳极的作用分别是什么？ 解答：第二阳极电位比第一阳极高，当第一阳极与第二阳极间电位差调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚焦作用，使屏上光斑成为明亮、清晰的小圆点，面板上的“聚焦”旋钮是用来调节第一阳极电位的，所以，第一阳极又称为聚焦阳极。第二阳极称为加速阳极。有些示波器还有“辅助聚焦”旋钮，是用来调节第二阳极电位的。 2．锯齿波如何形成？ 解答：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。要显示出波形，必须同时在水平偏转板上加一个扫描电压，使电子束的亮点同时沿着水平方向拉开。这种扫描电压的特点是电压随时间成线性关系增加到最大值，然后突然回到最小，此后再重复地变化。扫描电压随时间变化的关系曲线形同“锯齿”，故称“锯齿波”。 3．扫描图形在荧光屏上显示向左或向右移动的波形，为什么？如何使其稳定？ 解答：要在示波器荧屏上获得稳定的波形，被测信号的频率Y f 必须为扫描电压（锯齿波）频率X f 的整数（N ）倍，即有 X Y Nf f ，如果被测信号与锯齿波两者频率不满足上述整倍数的关系，每次扫描显示的图形就不能重合，结果荧光屏上呈现向左或向右移动的波形，这样就难以对信号进行观察和测量。必须设法调节使两者频率自动保持整数比。 实验原理： 示波器的结构主要由示波管、垂直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步电路等组成。示波管是示波器的心脏部分，它是由电子枪、偏转系统、荧光屏构成。从电子枪发射出的电子束，经过加速电极和聚焦电极打到荧光屏上，形成一亮点。在偏转板上加适当电压，电子束的运动方向将发生偏转。当在y 板上加一交变信号时，在屏上将看到一条竖直亮线。若要观察交变信号的波形，需在x 板上加一锯齿波(扫描)电压，此电压由示波器内部提供。由于采用触发扫描方式，使得每一次扫描的起点位置都相同，因而得到的波形是稳定的。若在x 板和y 板上分别加上正弦信号，当他们的频率比为整数比时，屏上显示的稳定波形称为李萨如图形。频率比不同，李萨如图形的形状也不同。该图形在水平方向的切点数x n 和图形在垂直方向的切点数y n 与频率之间存在下列规律： 大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 18 日，第13周，星期 二 第 5-6 节 实验名称 示波器的原理与使用 教师评语 实验目的与要求： （1） 了解示波器的工作原理 （2） 学习使用示波器观察各种信号波形 （3） 用示波器测量信号的电压、频率和相位差 主要仪器设备： YB4320G 双踪示波器， EE1641B 型函数信号发生器 实验原理和内容： 1. 示波器基本结构 示波器主要由示波管、放大和衰减系统、触发扫描系统和电源四部分组成， 其中示波管是核心部分。 示波管的基本结构如下图所示， 主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成， 由外部玻璃外壳密封在真空环境中。 成 绩 教师签字 电子枪的作用是释放并加速电子束。 其中第一阳极称为聚焦阳极， 第二阳极称为加速阳极。 通 过调节两者的共同作用， 可以使电子束打到荧光屏上产生明亮清晰的圆点。 偏转系统由X 、Y 两对偏转板组成， 通过在板上加电压来使电子束偏转， 从而对应地改变屏上亮点的位置。 荧光屏上涂有荧光粉， 电子打上去时能够发光形成光斑。 不同荧光粉的发光颜色与余辉时间都不同。 放大和衰减系统用于对不同大小的输入信号进行适当的缩放， 使其幅度适合于观测。 扫描系统的作用是产生锯齿波扫描电压(如左上图所示)， 使电子束在其作用下匀速地在荧光屏周期性地自左向右运动， 这一过程称为扫描。 扫描开始的时间由触发系统控制。 2. 示波器的显示波形的原理 如果只在竖直偏转板加上交变电压而X 偏转板上五点也是， 电子束在竖直方向上来回运动而形成一条亮线， 如左图所示： 如果在Y 偏转板和X 偏转板上同时分别加载正弦电压和锯齿波电压， 电子受水平竖直两个方向的合理作用下， 进行正弦震荡和水平扫描的合成运动， 在两电压周期相等时， 荧光屏上能够显示出完整周期的正弦电压波形， 显像原理如右图所示： 3. 扫描同步 为了完整地显示外界输入信号的周期波形， 需要调节扫描周期使其与外界信号周期相同或成合适的关系。 当某些因素改变致使周期发生变化时，使用扫描同步功能， 能够使扫描起点自动跟踪外界信号变化， 从而稳定地显示波形。 步骤与操作方法： 1. 示波器测量信号的电压和频率 对于一个稳定显示的正弦电压波形， 电压和频率可以由以下方法读出 h a U p p ?=-， 1)(-?=l b f 前言--如何用示波器进行射频信号测量连载（一） 前面推出了《数字工程师需要掌握的射频知识》连载后，反响强烈。有些工程师朋友联系我说，除了数字工程师要用到射频仪器外，有些射频工程师也会用到示波器做射频信号测试，但是不清楚精度如何，以及和频谱仪等传统仪器的区别，希望能对这方面做些讲解。 为此，我对示波器做射频信号测试的应用案例和注意事项做了一些整理，将陆续连载，希望能给大家提供一些帮助。 时域测量的直观性 要进行射频信号的时域测量的一个很大原因在于其直观性。比如在下图中的例子中分别显示了4个不同形状的雷达脉冲信号，信号的载波频率和脉冲宽度差异不大，如果只在频域进行分析，很难推断出信号的时域形状。由于这4种时域脉冲的不同形状对于最终的卷积处理算法和系统性能至关重要，所以就需要在时域对信号的脉冲参数进行精确的测量，以保证满足系统设计的要求。 更高分析带宽的要求 在传统的射频微波测试中，也会使用一些带宽不太高（<1GHz）的示波器进行时域参数的测试，比如用检波器检出射频信号包络后再进行参数测试，或者对信号下变频后再进行采集等。此时由于射频信号已经过滤掉，或者信号已经变换到中频，所以对测量要使用的示波器带宽要求不高。 但是随着通信技术的发展，信号的调制带宽越来越宽。比如为了兼顾功率和距离分辨率，现代的雷达会在脉冲内部采用频率或者相位调制，典型的SAR成像雷达的调制带宽可能会达到2GHz以上。在卫星通信中，为了小型化和提高传输速率，也会避开拥挤的C波段和Ku 波段，采用频谱效率和可用带宽更高的Ka波段，实际可用的调制带宽可达到3GHz以上甚至更高。 在这么高的传输带宽下，传统的检波或下变频的测量手段会遇到很大的挑战。由于很难 FM调制器 （MC1648 + MC12022 + MC145152） 摘要：本设计是基于数字频率合成技术，采用单片机来完成控制的FM调制器。利用锁相环式频率合成器，由单片机实现对PLL频率合成芯片MC145152的控制。可自动改变频率，步进达100KHz；可实时测量压控振荡器输出频率，并用液晶显示器显示；采用了AGC电路来稳定输出电压；功率放大选用三极管S 9018，提高了放大器的效率。同时系统还实现了频率扩展、立体声编码等实用性功能。程序设计采用C语言,在单片机AT89C52芯片上编程实现，经测试，整机功能齐全，发射信号正常；输出频率稳定度优于10-5；输出功率≥100mW；输出阻抗为50Ω。 关键词：压控振荡器数字频率合成单片机 MC1648 The modulate of FM Transmitter Abstact：The system adopting microcontrollers 51 to design the Frequency Modulation Transmitter is base d on the digital frequency synthesize technical. The system is made up of Voltage Control LC Oscillator, Phase Locked Loop, AGC circuit, Dual–Modulus Prescaler, microcontrollers circuit , peak to peak voltag e value measure circuit, LCD module and keyboard.The digital PLL circuit is made up of some integrate circuits,they are MC145152、MC1648、MC12022.it can improve stability of frequency. It can automatical ly change and measure the frequency of Transmitter with a step of 5 kHz and P out and display it by LC D. Meantime it realizes the functions of expanding the frequency, stereo coding, amplify the power etc.M ocrocontrollers adopts AT89C51 which is produced by Corp Atmel , it belong to the catena of 51,adaptin g to designing the program with C. It is proved to be well functioning, the output frequency is stable,the sine wave is beautiful and lubricity. because of adopting the digital PLL frequency synthesize technical, the stability of frequency add to 10-6; when the signal pass filter.The Signal-to-Noise attain the standard of A , promulgated by nation. Keywords：VCO digital frequency synthesize singlechip MC1648 目录 第一章系统设计 (3) 1.1 总体设计方案 (3) 1.1.1 设计要求 (3) 1.1.2 设计思路 (3) 1.1.3 方案论证与比较 (3) 1.1.4 系统组成 (6) 第二章单元电路设计 (6) 2.1 压控振荡器的设计 (6)基于FPGA的高频信号发生器设计
示波器的工作原理与使用
示波器的原理和使用实验报告
如何用示波器进行射频信号测量
MC1648_PLL 高频信号发生器
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