任務二 用示波器測量波形

活動一 示波器面板功能介紹與自身校準

下面以RIGOL-DS1152E示波器為例，介紹一下示波器的基本工作單元：垂直控制系統、水平控制系統、觸發控制系統。

1.前面板介紹

RIGOL-DS1152E數字示波器有一個簡單而功能明晰的前面板，在它上面可以進行基本的操作，如圖2-21所示。面板上包括旋鈕和功能按鍵，旋鈕的功能與其他示波器類似。顯示屏右側的一列5個灰色按鍵為菜單操作鍵（自上而下定義為1號至5號）。通過它們，可以設置當前菜單的不同選項；其他按鍵為功能鍵，通過它們，可以進入不同的功能菜單或直接獲得特定的功能應用。

2.垂直系統介紹

如圖2-22所示，在垂直控制區（VERTICAL）有一系列的按鍵、旋鈕，下面介紹垂直控制系統的使用方法。

1）使用垂直POSITION旋鈕在波形窗口居中顯示信號。

2）垂直POSITION旋鈕可控制信號的垂直顯示位置。當轉動垂直POSITION旋鈕時，指示通道地（GROUND）的標志跟隨波形而上下移動。

3）改變垂直設置，并觀察因此導致的狀態信息變化。

4）在使用時可以通過波形窗口下方的狀態欄顯示的信息，確定任何垂直擋位的變化。轉動垂直SCALE旋鈕可改變“Volt/div（伏/格）”垂直擋位，可以發現狀態欄對應通道的擋位顯示發生了相應的變化。

5）按CH1、CH2、MATH、REF、LA鍵時，屏幕會顯示對應通道的操作菜單、標志、波形和擋位狀態信息。按OFF鍵可關閉當前選擇的通道。

測量技巧。

1）如果通道耦合方式為DC，則可以通過觀察波形與信號地之間的差距來快速測量信號的直流分量。如果耦合方式為AC，則信號里面的直流分量被濾除，這種方式方便使用者用更高的靈敏度顯示信號的交流分量。

2）雙模擬通道垂直位置恢復到零點快捷鍵：旋動垂直旋鈕不但可以改變通道的垂直顯示位置，更可以通過按下該旋鈕作為設置通道垂直顯示位置恢復到零點的快捷鍵。

3）Coarse/Fine（粗調/微調）快捷鍵：可通過按下垂直旋鈕作為設置輸入通道的粗調/微調狀態的快捷鍵，調節該旋鈕即可粗調/微調垂直擋位。

3.水平系統介紹

水平控制區（HORIZONTAL）有一個按鍵、兩個旋鈕，如圖2-23所示。下面介紹水平時基的設置。

1）使用水平SCALE旋鈕改變水平擋位設置，并觀察因此導致的狀態信息變化。

2）轉動水平SCALE旋鈕改變“s/div（秒/格）”水平擋位，可以發現狀態欄對應通道的擋位顯示發生了相應的變化。水平掃描速度從2ns至50s，以1-2-5的形式步進。

3）Delayed（延遲掃描）快捷鍵：不但可以通過轉動水平SCALE旋鈕調整“s/div（秒/格）”，還可以按下此按鈕切換到延遲掃描狀態。

4）使用水平SCALE旋鈕調整信號在波形窗口的水平位置。

5）水平POSITION旋鈕控制信號的觸發位移。當轉動水平POSITION旋鈕調節觸發位移時，可以觀察到波形隨旋鈕而水平移動。

6）觸發點位移恢復到水平零點快捷鍵，不但可以通過轉動水平POSITION旋鈕調整信號在波形窗口的水平位置，還可以按下該鍵使觸發位移（或延遲掃描位移）恢復到水平零點處。

7）按【MENU】鍵，顯示TIME菜單。在此菜單下，可以開啟/關閉延遲掃描或切換Y-T、X-Y和ROLL模式，還可以設置水平觸發位移復位。所謂觸發位移是指實際觸發點相對于存儲器中點的位置。轉動水平POSITION旋鈕，可水平移動觸發點。

4.觸發系統介紹

觸發控制區（TRIGGER）有一個旋鈕、三個按鍵，如圖2-24所示。下面介紹觸發系統的設置。

使用旋鈕改變觸發電平設置：轉動LEVEL旋鈕，可以發現屏幕上出現一條橘紅色的觸發線及觸發標志，隨旋鈕LEVEL轉動而上下移動。停止轉動旋鈕，此觸發線和觸發標志會在約5秒后消失。在移動觸發線的同時，可以觀察到在屏幕上觸發電平的數值發生了變化。

觸發電平恢復到零點快捷鍵：旋動垂直旋鈕不但可以改變觸發電平值，還可以通過按下該旋鈕使觸發電平恢復到零點。

使用【MENU】鍵調出觸發操作菜單，如圖2-25所示。改變觸發的設置，觀察由此造成的狀態變化。

1）按1號菜單操作按鍵，選擇邊沿觸發。

2）按2號菜單操作按鍵，選擇“信源選擇”為CH1。

3）按3號菜單操作按鍵，設置“邊沿類型”為上升沿。

4）按4號菜單操作按鍵，設置“觸發方式”為自動。

5）按5號菜單操作按鍵，進入“觸發設置”二級菜單，對觸發的耦合方式、觸發靈敏度和觸發釋抑時間進行設置。

6）按50%按鍵，可設定觸發電平在觸發信號幅值的垂直中點。

7）按FORCE按鍵，可強制產生一個觸發信號，主要應用于觸發方式中的“普通”和“單次”模式。

5.機內波形測量與探頭的校準

將示波器的通道探頭勾在右下角一個帶“”符號的接線柱上，這里輸出的是一個1000Hz，峰峰幅度為3V的方波，此時示波器上就會有一個方波圖形顯示出來。若如方波圖形顯示不理想（如圖2-26和圖2-27所示，其中圖2-26為補償不足，圖2-27為補償過度），則應適當調節探頭上的補償電容，使之成為理想的方波，如圖2-28所示。

實訓項目2-9：機內波形測量與探頭的校準

畫出你測量的校準方波在過補償、欠補償時的波形圖，并標注上縱橫標尺及標尺的單位。

活動二 用示波器觀察信號發生器輸出的各種波形信號

以RIGOL-DS1152E示波器及數英TFG1005函數信號發生器為例，把函數信號發生器設置成下面幾種波形輸出。

1.50 Hz、峰峰幅度1V正弦波輸出

1）按下【Shift】+【正弦波】鍵，設定輸出信號的波形為正弦波。

2）按下【頻率】+【5】+【0】+【B路s/Hz/V】鍵，即可使輸出信號的頻率設定為50Hz。

3）按下【Shift】+【峰峰值】鍵，設定輸出幅度為峰峰幅度。

4）按下【幅度】+【1】+【B路s/Hz/V】鍵，即可使輸出信號的幅度設定為1V峰峰值。

5）將測量探頭接在第1通道，選擇水平掃描周期為5ms/格，選擇垂直幅度為0.2V/格；適當調節觸發電平，就可以使波形穩定，波形如圖2-29所示。

2.1000Hz、峰峰幅度1V三角波輸出

1）按下【Shift】+【三角波】鍵，設定輸出信號的波形為三角波。

2）按下【頻率】+【1】+【0】+【0】+【0】+【B路s/Hz/V】鍵，即可使輸出信號的頻率設定為1000Hz。

3）按下【Shift】+【峰峰值】鍵，設定輸出幅度為峰峰幅度。

4）按下【幅度】+【1】+【B路s/Hz/V】鍵，即可使輸出信號的幅度設定為1V峰峰值。

5）將測量探頭接在第1通道，選擇水平掃描周期為200μs/格，選擇垂直幅度為0.2V/格；適當調節觸發電平，就可以使波形穩定，波形如圖2-30所示。

3.1MHz、峰峰幅度1V方波輸出

1）按下【Shift】+【方波】鍵，設定輸出信號的波形為方波。

2）按下【頻率】+【1】+【0】+【0】+【0】+【A路kHz】鍵，即可使輸出信號的頻率設定為1MHz。

3）按下【Shift】+【峰峰值】鍵，設定輸出幅度為峰峰幅度。

4）按下【幅度】+【1】+【B路s/Hz/V】鍵，即可使輸出信號的幅度設定為1V峰峰值。

5）將測量探頭接在第1通道，選擇水平掃描周期為200ns/格，選擇垂直幅度為0.2V/格；適當調節觸發電平，就可以使波形穩定，波形如圖2-31所示。

4.迅速顯示所測信號

1）將探頭菜單衰減系數設定為10×，并將探頭上的開關設定為10×，即選擇匹配的衰減。

2）將通道1的探頭連接到電路被測點。

3）按下【AUTO（自動設置）】鍵。

4）示波器將自動進行設置，使波形顯示達到最佳狀態。在此基礎上，還可以進一步調節垂直、水平擋位，直至波形的顯示符合要求。

5.進行自動測量

示波器可對大多數波形信號進行自動測量。欲測量信號頻率和峰峰值，請按如下步驟操作。

（1）測量峰峰值

1）按下【 Measure】鍵以顯示自動測量菜單。

2）按下1號菜單操作鍵以選擇“信源選擇”為CH1。

3）按下2號菜單操作鍵選擇“測量類型”為電壓測量。在電壓測量彈出菜單中選擇“測量參數”為峰峰值。此時，就可以在屏幕左下角發現峰峰值的顯示了。

（2）測量頻率

按下3號菜單操作鍵選擇“測量類型”為時間測量。在時間測量彈出菜單中選擇“測量參數”為頻率。此時，就可以在屏幕下方發現頻率的顯示了。

實訓項目2-10：正弦波、三角波、方波波形的產生和測量

畫出你測量的50Hz正弦波、三角波、方波的波形圖，并標注上縱橫標尺及標尺的單位。

活動三 用示波器觀察RS-485總線信號

將硬盤錄像機RS-485總線輸出設置為Pelco-p，9600bit/s，按下硬盤錄像機的鍵盤控制鈕，不同的控制鈕上輸出的信號波形不會完全一樣。將測量探頭接在第1通道，選擇水平掃描周期為2ms/格，選擇垂直幅度為0.2V/格；適當調節觸發電平，就可以使波形穩定，波形如圖2-32所示。不同協議相同指令的通信波形是不同的。

實訓項目2-11：RS-485總線輸出波形測量

畫出你測量到的RS-485控制信號波形圖，請注明協議類型、波特率、操作地址及控制命令的類型（上、下、左、右，變倍、聚焦、光圈等），并標注上縱橫標尺及標尺的單位。

活動四 用示波器觀察攝像機輸出的視頻信號

用示波器觀察攝像機輸出的視頻信號可以按如下步驟操作。

1）按下觸發控制區域（TRIGGER）的【MENU】鍵以顯示觸發菜單。

2）按下1號菜單操作鍵選擇視頻觸發。

3）按下2號菜單操作鍵設置“信源選擇”為CH1。

4）按下3號菜單操作鍵選擇“視頻極性”為負極性。

5）按下4號菜單操作鍵選擇“同步”為奇數場或偶數場。

6）調整LEVER旋鈕使觸發電平位于視頻同步脈沖，以得到良好的觸發狀態。

7）應用水平控制區域的水平SCALE旋鈕調整水平時基，以得到清晰的波形顯示。

8）選擇場同步觸發信號顯示的波形如圖2-33所示，選擇行同步觸發信號顯示的波形如圖2-34所示。

實訓項目2-12：視頻輸出波形的測量

畫出你測量到的攝像機輸出的視頻行信號波形圖，并標注上縱橫標尺及標尺的單位。