第1章　實驗儀器操作基礎(chǔ)
1.1　數(shù)字存儲示波器基本功能介紹
數(shù)字存儲示波器具有觸發(fā)、采集、縮放、定位測量、多次儲存、連接打印機和計算機軟件制圖等多種功能。主要有雙通道液晶顯示數(shù)字存儲示波器，四通道彩色數(shù)字存儲示波器。
利用數(shù)字存儲示波器可以檢測各種物理量，如聲音、機械應(yīng)力、壓力、光、熱等，能完成各種信號的監(jiān)測記錄。學(xué)會使用數(shù)字存儲示波器與一些基本測量儀器是理工科大學(xué)生應(yīng)具備的基本能力。在電子實驗課之前，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)字存儲示波器的簡單介紹
1）數(shù)字存儲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，先對旋鈕與按鍵的布局作簡單的說明。前面板被分成幾個易操作的功能區(qū)，用線條或線框劃分，提供了有關(guān)控制功能的標(biāo)識提示，以不同的區(qū)域風(fēng)格來區(qū)分。屏幕的右邊有五根橫線，分別對應(yīng)著五個未標(biāo)記的機動按鈕。面板右側(cè)顯示信息操作提示，按下對應(yīng)的按鈕，整個屏幕顯示當(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)字存儲示波器的頂板左上部有一個電源按鍵，按下此鍵后示波器通電，數(shù)字存儲示波器的液晶屏幕片刻被點亮。此時如果示波器處在測量狀態(tài)下，信號幅值在mV 范圍內(nèi)，液晶屏幕區(qū)域內(nèi)會顯示隨機感應(yīng)的不規(guī)則的雜波。在正式測量信號時，示波器的探頭應(yīng)按照規(guī)定接在被測量端，被調(diào)整合適幅值和時基后的示波器應(yīng)該能顯示輸入信號的波形，同時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)置的詳細信息。對照圖1G2說明如下。
① 采集模式。包括：取樣模式；峰值檢測模式；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；
自動測量； 掃描信號。
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 顯示中心刻度線的時間。觸發(fā)時間為零。
⑤ 顯示“邊沿”脈沖寬度觸發(fā)電平，或選定的視頻線或場。
⑥ 表明顯示波形的接地參考點。如沒有標(biāo)記，不會顯示通道。
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 顯示主時基設(shè)置。
... 顯示窗口時基設(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)出某個儲存的波形讀數(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)字存儲示波器的用戶界面設(shè)計用于通過菜單結(jié)構(gòu)方便地訪問特殊功能。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)的選項按鈕可實現(xiàn)選擇項目的功能。 （在某些文檔中，選項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：
（1）子菜單選擇。對于某些菜單，可使用面板上部的選項按鈕來選擇兩個或三個子菜單。每次按下某個按鈕時，選項顯示提示都會隨之改變。例如，按下“保存/調(diào)出”（SAVE/RECALL）按鈕，然后按下菜單對應(yīng)的頂端選項按鈕，示波器的菜單顯示將在“設(shè)置”和“波形”間進行切換，如圖1G3 （a）所示。
（2）循環(huán)列表選擇。每次按下這類選項按鈕時，示波器都會將參數(shù)設(shè)定為不同的值。例如，可按下“CH1菜單”按鈕，然后按下耦合對應(yīng)的頂端選項按鈕，那么“耦合”方式將在直流、交流、接地之間進行選項切換，如圖1G3 （b）所示。
（3）動作選擇。當(dāng)按下“動作選項”按鈕時，示波器顯示會立即給出動作選項的類型。
例如，按下“顯示菜單”（Display）按鈕，然后再按下“對比度增加”對應(yīng)的選項按鈕，這時示波器屏幕會立即改變對比度的顯示深度，如圖1G3 （c）所示。
（4）單選鈕選擇。示波器為區(qū)分每一選項的內(nèi)容，使用不同的顯示環(huán)境提示。每個當(dāng)前選擇的選項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，示波器會顯示不同的采集模式選項。要選擇某個選項，可按下相應(yīng)按鈕，相應(yīng)的選項被加亮，
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，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)定位移動有效。
CH1，CH2，顯示垂直通道的菜單選擇項，并打開或關(guān)閉對通道波形顯示。
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)運算波形，并可用于打開和關(guān)閉控制選項功能的其他子菜單，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基設(shè)置的不同而改變。要對水平位置進行大幅調(diào)整，可旋動調(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，水平位置讀數(shù)表示屏幕中心位置處所表示的時間（將觸發(fā)時間作為零）。
（2）水平菜單。顯示“水平菜單”的選項，繼續(xù)操作測量可選擇對應(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/格為主時基或窗口時基選擇水平的時間/格（刻度系數(shù)）。如“窗口區(qū)”被激活，通過更改窗口時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“用戶選擇”。使用邊沿觸發(fā)時，“電平”旋鈕的基本功能是設(shè)置電平幅度，信號必須高于它才能進行采集。還可使用此旋鈕執(zhí)行“用戶選擇”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)信號峰值的垂直中點。
（4）強制觸發(fā)。不管觸發(fā)信號是否適當(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，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)耦合之類的對觸發(fā)信號的影響。
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”。
測量（MEASURE）：顯示自動測量菜單。
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，“垂直位置”控制方式可以調(diào)整光標(biāo)的位置。離開“光標(biāo)菜單”后，光標(biāo)保持顯示（除非“類型”選項設(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）：自動調(diào)出廠家出廠設(shè)置。
自動設(shè)置（AUTOSET）：自動設(shè)置示波器控制狀態(tài)，以產(chǎn)生適用于輸出信號的顯示圖形。
單次序列（SINGLESEQ）：采集單個波形，然后停止。
運行/停止（RUN/STOP）：連續(xù)采集波形或停止采集。
打�。≒RINT）：開始打印操作。要求有適用于Centronics、RSG232或GPIB端口的擴充模塊。
8）簡單測量
（1）測量單個信號。將通道1探頭設(shè)定為10X，按下CH1菜單按鍵，將探頭與信號連接，按下自動設(shè)置按鍵，示波器自動設(shè)置垂直、水平和觸發(fā)控制。示波器根據(jù)檢測到的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換和一些相應(yīng)的處理，在顯示屏幕上自動顯示測量波形和數(shù)據(jù)。使用時也可選擇DEFAULTSETUP按鍵，然后再用其他的按鍵和自動設(shè)置完成測量。也可手動調(diào)整設(shè)置控制。
（2）自動測量。示波器可自動測量大多數(shù)顯示出來的信號。要測量信號的頻率、周期、峰峰值、上升時間以及正頻寬，可按下MEASURE按鈕，查看“測量菜單”。具體操作步驟如下：
① 按下頂部的選項按鈕；顯示“測量1菜單”。
② 按下類型選項按鈕，選擇頻率。值讀數(shù)將顯示測量結(jié)果及更新信息。
③ 按下返回選項按鈕。
④ 按下頂部第二個選項按鈕，顯示“測量2菜單”。
⑤ 按下類型選項按鈕，選擇周期。值讀數(shù)將顯示測量結(jié)果及更新信息。
⑥ 按下返回選項按鈕。
⑦ 按下中間的選項按鈕，顯示“測量3菜單”。
⑧ 按下類型選項按鈕，選擇峰峰值。值讀數(shù)將顯示測量結(jié)果及更新信息。
⑨ 按下返回選項按鈕。
⑩ 按下底部倒數(shù)第二個選項按鈕，顯示“測量4菜單”。
... 按下類型選項按鈕，選擇上升時間。值讀數(shù)將顯示測量結(jié)果及更新信息。
... 按下返回選項按鈕。
... 按下底部的選項按鈕，顯示“測量5菜單”。
... 按下類型選項按鈕，選擇正頻寬。值讀數(shù)將顯示測量結(jié)果及更新信息。
... 按下返回選項按鈕。測量方波結(jié)果見圖1G8中右側(cè)5項信息提示。
（3）測量兩個信號。假設(shè)正在測試音頻放大器的增益。需要測量音頻發(fā)生器的輸入端和音頻放大器輸出端，測量操作時可將示波器的兩個通道的探頭分別接在被測試信號的連接處，接地端統(tǒng)一接地，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整觸發(fā)位置可見到兩個穩(wěn)定波形為止。根據(jù)兩個信號電平數(shù)據(jù)的測量結(jié)果，可以計算出放大器增益的大小。測量時要激活并顯示連接到通道1和通道2
的信號，可按如下步驟進行：
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。
② 按下自動設(shè)置按鈕。
要選擇兩個通道進行測量，可執(zhí)行以下步驟：
① 按下測量按鈕查看“測量菜單”。
② 按下頂部的選項按鈕，顯示“測量1菜單”。
③ 按下信源選項按鈕，選擇CH1。
④ 按下類型選項按鈕，選擇峰峰值。
⑤ 按下返回選項按鈕。
⑥ 按下頂部第二個選項按鈕，顯示“測量2菜單”。
⑦ 按下信源選項按鈕，選擇CH2。
⑧ 按下類型選項按鈕，選擇峰峰值。
⑨ 按下返回選項按鈕。讀取兩個通道的峰峰值。
⑩ 要計算放大器電壓增益，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）
實際測量電路及波形如圖1G9所示。
（4）存儲和調(diào)出。數(shù)字存儲示波器具有存儲測量波形和調(diào)出測量波形的功能，操作方法是按照鍵名按下存儲和調(diào)出按鈕，能夠?qū)崿F(xiàn)存儲或調(diào)出測量波形的設(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：顯示用于存儲和調(diào)出設(shè)置的菜單選項。
設(shè)置記憶：設(shè)置存儲內(nèi)容到指定的1～10位置中的儲存器內(nèi)。
存儲：當(dāng)按下“存儲/調(diào)出”按鈕后，再按下第一個菜單選項按鈕選中“波形”，再按一下第四個菜單選項按鈕選中“存儲”，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/調(diào)出”按鈕后，再按下第一個菜單選項按鈕選中“波形”，再選最下面的菜單選項按鈕，看到切換“開啟”項后屏幕顯示最后一次存入的波形。而對于波形的存儲和調(diào)出，首先應(yīng)確定信號源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按鈕切換子菜單中的關(guān)閉和開啟，并控制存入波形的消失和顯示。
2.TDS1000CGEDU 型彩色數(shù)字存儲示波器的簡單介紹
TDS2000C 和TDS1000CGEDU 型示波器是彩色數(shù)字存儲示波器，彩色示波器與黑白屏