普源DS1000系列示波器实验教程

1.1.2　普源DS1000系列示波器

一、示波器外观

普源DS1000系列示波器面板操作说明图如图1.1.7所示，显示界面如图1.1.8所示。

图1.1.7　面板操作说明图

图1.1.8　显示界面说明图

二、示波器操作

（一）探头补偿

在首次将探头与任一输入通道连接时，需要进行此项调节，使探头与输入通道相配。未经补偿校正的探头会导致测量误差或错误。若调整探头补偿，请按如下步骤：

1．探头上的开关置于10×，并将示波器探头与CH1连接。如使用探头钩形头，应确保与探头接触可靠。将探头端部与探头补偿器的信号输出连接器相连，接地夹与探头补偿器的地线连接器相连。按CH1功能键显示通道1的操作菜单，应用与探头项目平行的3号菜单操作键，选择与您使用的探头同比例的衰减系数，此时设定应为10×。然后按AUTO，几秒钟内，可见到方波显示。

2．观察显示的波形。

如显示波形如图1.1.8所示的“补偿不足”或“补偿过度”，用非金属手柄的改锥调整探头上的可变电容，直到屏幕显示的波形如图1.1.9“补偿正确”。

图1.1.9　探头补偿调节

3．以同样的方法检查通道2（CH2）。按OFF功能按钮或再次按下CH1功能按钮以关闭通道1，按CH2功能按钮以打开通道2，重复步骤1和步骤2。

（二）波形显示的自动设置

DS1000系列数字示波器具有自动设置的功能。根据输入的信号，可自动调整电压倍率、时基以及触发方式至最好形态显示。应用自动设置要求被测信号的频率大于或等于50Hz，占空比大于1%。使用自动设置：

（1）将被测信号连接到信号输入通道。

（2）按下AUTO按钮。

示波器将自动设置垂直、水平和触发控制。如需要，可手工调整这些控制使波形显示达到最佳。

（三）设置垂直系统

如图1.1.10所示，在垂直控制区（VERTICAL）有一系列的按键、旋钮。

图1.1.10　垂直控制系统

1．垂直通道旋钮的应用

（1）垂直POSITION旋钮控制信号的垂直显示位置。当转动垂直旋钮时，指示通道地（GROUND）的标识跟随波形上下移动。

按下POSITION旋钮时，通道垂直标志恢复到屏幕垂直方向的中心。

（2）转动垂直SCALE旋钮改变“Volt/div”（伏/格）垂直挡位，显示界面状态栏对应通道的挡位显示发生了相应的变化。

（3）按CH1、CH2、MATH、REF、LA屏幕显示对应通道的操作菜单、标志、波形和挡位状态信息。按OFF按键关闭当前选择的通道。

（4）按下垂直SCALE旋钮作为切换输入通道的粗调/微调状态的快捷键，按下垂直SCALE旋钮后调节该旋钮即可粗调/微调垂直挡位。

注意：需要调整的通道只有处于选中的状态，垂直POSITION和垂直SCALE旋钮才能调节此通道。通道按键灯亮说明该通道已被激活，若希望关闭某个通道，再次按下该通道按键或此通道在当前处于选中状态时，按OFF按键也可将其关闭，通道按键灯灭。

2．通道的设置

每个通道有独立的垂直菜单。每个项目都按不同的通道单独设置。按CH1或CH2功能按键，系统显示CH1或CH2通道的操作菜单，通道设置菜单说明见表1.1.1、表1.1.2所示。

表1.1.1　通道设置菜单

表1.1.2　 数字滤波器设置菜单

3．数学运算

数学运算（MATH）功能是显示CH1、CH2通道波形相加、相减、相乘以及FFT运算的结果。数学运算的结果同样可以通过栅格或游标进行测量，如表1.1.3所示。

表1.1.3　 数学运算菜单说明

此处重点说明FFT频谱分析。

使用FFT（快速傅立叶变换）数学运算可将时域（YT）信号转换成频域信号。使用FFT可以方便地观察下列类型的信号（如表1.1.4所示）：

测量系统中谐波含量和失真

表现直流电源中的噪声特性

分析振动

表1.1.4　FFT操作菜单说明

FFT操作技巧

具有直流成分或偏差的信号会导致FFT波形成分的错误或偏差。为减少直流成分可以选择“交流”耦合方式。

为减少重复或单次脉冲事件的随机噪声以及混叠频率成分，可设置示波器的获取模式为平均获取方式。

如果在一个大的动态范围内显示FFT波形，建议使用dBVrms垂直刻度。dB刻度应用对数方式显示垂直幅度大小。

如果YT波形的周期为非整数时，就引起波形开始和结束处的波形幅值不同，从而使连接处产生高频瞬态中断。在频域中，这种效应称为泄漏。为避免泄漏的产生，在原波形上乘以一个窗函数，强制开始和结束处的值为0，如表1.1.5所示。

表1.1.5　FFT窗函数说明

关于REF功能和LA通道的设置此处不再讲解，若需使用请参见说明书。

（四）设置水平系统

如图1.1.11所示，在水平控制区（HORIZONTAL）有一系列的按键、旋钮。

图1.1.11 水平控制区

1．水平通道旋钮的应用

使用水平控制钮可改变水平刻度（时基）、触发在内存中的水平位置（触发位移）。屏幕水平方向上的中点是波形的时间参考点。改变水平刻度会导致波形相对屏幕中心扩张或收缩。水平位置改变波形相对于触发点的位置。

（1）使用水平POSITION旋钮调整信号在波形窗口的水平位置，转动水平旋钮时，可以观察到波形随旋钮而水平移动。按下该键使波形位移（或延迟扫描位移）恢复到水平零点处。

（2）使用水平SCALE旋钮改变水平挡位设置，即秒/格（s/div），水平扫描速度从2ns（示波器型号不同，其水平扫描速度也有差别）～50s，以1-2-5的形式步进。按下该键切换到延迟扫描状态（参看延迟 扫描（Delayed）的介绍）。

2．水平系统的设置

按MENU按钮，显示TIME菜单。在此菜单下，可以开启/关闭延迟扫描或切换Y－T、X－Y和ROLL模式，还可以设置水平触发位移复位，如表1.1.6所示。

表1.1.6　水平设置菜单

操作说明：

滚动模式

当仪器进入滚动模式，波形自右向左滚动刷新显示。在滚动模式中，波形水平位移和触发控制不起作用。一旦设置滚动模式，时基控制设定必须在500ms/div，或更慢。

延迟扫描

延迟扫描用来放大一段波形，以便查看图像细节。延迟扫描时基设定不能慢于主时基的设定。

在延迟扫描下，分两个显示区域，如图1.1.12所示。

图1.1.12　延迟扫描示意图

上半部分显示的是原波形，未被半透明蓝色覆盖的区域是期望被水平扩展的波形部分。此区域可以通过转动水平POSITION旋钮左右移动，或转动水平SCALE旋钮扩大和减小选择区域。

下半部分是选定的原波形区域经过水平扩展的波形。

值得注意的是，延迟时基相对于主时基提高了分辨率（如图1.1.12所示）。由于整个下半部分显示的波形对应于上半部分选定的区域，因此转动水平SCALE旋钮减小选择区域可以提高延迟时基，即提高了波形的水平扩展倍数。

（五）设置触发系统

触发决定了示波器何时开始采集数据和显示波形。若触发未被正确设定，它将不能稳定的显示实时的波形。

示波器操作面板的触发控制区如图1.1.13所示：包括触发电平调整旋钮LEVEL；触发菜单按键MENU；设定触发电平在信号垂直中点的50%；强制触发按键FORCE。

图1.1.13　触发控制区

LEVEL：触发电平。设定触发点对应的信号电压，按下此旋钮使触发电平立即回零。

50%：将触发电平设定在触发信号幅值的垂直中点。

FORCE：强制产生一触发信号，主要应用于触发方式中的“普通”和“单次”模式。

MENU：触发设置菜单键。

触发方式有：边沿、脉宽、斜率、视频、交替、码型和持续时间触发。此处只简单介绍边沿触发方式。

边沿触发方式是在触发信号边沿的触发阈值上触发，即在触发信号的上升沿、下降沿或上升和下降沿触发，如表1.1.7所示。

表1.1.7　边沿触发菜单

进入触发设置菜单，针对不同的触发方式，可设置的触发选项（触发耦合，灵敏度和触发释抑）有所不同，如表1.1.8所示。

表1.1.8　触发设置菜单

触发释抑

使用触发释抑控制可稳定触发复杂波形。释抑时间是指示波器重新启用触发电路所等待的时间。在释抑期间，示波器不会触发，直至释抑时间结束。例如，一组脉冲系列，要求在该脉冲系列的第一个脉冲触发，则可以将释抑时间设置为脉冲串宽度，如图1.1.14所示。

图1.1.14　触发抑释示意图

操作说明：(www.xing528.com)

1．按下触发MENU菜单按钮，显示触发菜单。

2．按“触发设置”对应的菜单操作键，进入触发设置菜单。

3．按“触发释抑”对应的菜单按键。

4．旋动多功能旋钮（）改变释抑时间，直至波形稳定触发。

（六）设置显示系统

如图1.1.15所示，在MENU控制区的 DISPLAY 为显示系统的功能按键。

图1.1.15　显示功能按钮

使用DISPLAY按钮弹出表1.1.9、1.1.10所示设置菜单，通过菜单控制按钮调整显示方式。

表1.1.9　显示设置菜单（第一页）

表1.1.10　显示设置菜单（第二页）

注意：

显示类型包含矢量和点显示。在点显示模式下，若如入信号频率较高，而扫描速度较低时，会出现频率混叠显现，即此时示波器显示波形就好像未同步的低频信号。为解决频率混叠的问题应采用矢量显示模式。

（七）自动测量

如图1.1.16所示，在MENU控制区的 MEASURE 为自动测量功能按键。

图1.1.16　自动测量功能按钮

按MEASURE自动测量功能键，系统显示自动测量操作菜单，如表1.1.11所示。本示波器具有20种自动测量功能。包括共10种电压测量和10种时间测量。

表1.1.11　测量功能菜单

操作说明：

1．选择被测信号通道：根据信号输入通道不同，选择CH1或CH2。

按钮操作顺序为：MEASURE→信源选择→CH1或CH2。

2．选择参数测量：按菜单操作键选择测量类型，按钮操作顺序为： MEASURE→电压测量、时间测量→最大值、最小值……

3．获得测量数值：按菜单操作键选择参数类型，并在屏幕下方直接读取显示的数据。若显示的数据为“*****”，表明在当前的设置下，此参数不可测。

注意：

自动测量的结果显示在屏幕下方，最多可同时显示3个。当显示已满时，新的测量结果会导致原结果左移，从而将原屏幕最左端的结果挤出屏幕之外。

4．获得全部测量数值：按菜单操作键，设置“全部测量”项状态为打开。18种测量参数值，显示于屏幕下方。

注意：

全部测量数值只包括本通道的参数，不包括两个通道的相对值，如延迟时间。

本示波器能自动测量的20种参数说明：

本示波器能自动测量的电压参数（如图1.1.17所示）

峰峰值（Vpp）：波形最高点波峰至最低点的电压值。

最大值（Vmax）：波形最高点至GND（地）的电压值。

最小值（Vmin）：波形最低点至GND（地）的电压值。

幅值（Vamp）：波形顶端至底端的电压值。

顶端值（Vtop）：波形平顶至GND（地）的电压值。

底端值（Vbase）：波形平底至GND（地）的电压值。

过冲（Overshoot）：波形最大值与顶端值之差与幅值的比值。

预冲（Preshoot）：波形最小值与底端值之差与幅值的比值。

平均值（Average）：单位时间内信号的平均幅值。

均方根值（Vrms）：即有效值。

图1.1.17　电压参数示意图

本示波器能自动测量的时间参数（如图1.1.18所示）

本示波可以自动测量信号的频率、周期、上升时间、下降时间、正脉宽、负脉宽、延迟1.2、延迟1.2、正占空比，负占空比10种时间参数的自动测量。

上升时间（RiseTime）：波形幅度从10%上升至90%所经历的时间。

下降时间（FallTime）：波形幅度从90%下降至10%所经历的时间。

正脉宽（+Width）：正脉冲在上升沿50%幅度与下降沿50%幅度点间的脉冲宽度。

负脉宽（−Width）：负脉冲在下降沿50%幅度与上升沿50%幅度点间的脉冲宽度。

延迟1.2（Delay1.2）：通道1、2相对于上升沿的延时。

图1.1.18　时间参数示意图

延迟1.2（Delay1.2）：通道1、2相对于下降沿的延时。

正占空比（+Duty）：正脉宽与周期的比值。

负占空比（−Duty）：负脉宽与周期的比值。

（八）光标测量

示波器自动测量的参数总是有限的，对自动测量功能下不能测试的参数可以通过光标手动测量完成。

如图1.1.19所示，在MENU控制区的CURSOR为光标测量功能按键。

图1.1.19　光标测量功能按钮

光标测量分为3种模式：

1．手动方式

光标X或Y方式成对出现，并可手动调整光标的间距。显示的读数即为测量的电压或时间值。当使用光标时，需首先将信号源设定成您所要测量的波形。

2．追踪方式

水平与垂直光标交叉构成十字光标。十字光标自动定位在波形上，通过旋动多功能旋钮可以调整十字光标在波形上的水平位置。示波器同时显示光标点的坐标。

3．自动测量方式

通过此设定，在自动测量模式下，系统会显示对应的电压或时间光标，以揭示测量值的物理意义。系统根据信号的变化，自动调整光标位置，并计算相应的参数值。

注意：此种方式在未选择任何自动测量参数时无效。

以下简介光标手动测量模式，如表1.1.12所示。

表1.1.12　手动测量菜单

操作步骤如下：

（1）选择手动测量模式：按键操作顺序为：CURSOR，光标模式，手动。

（2）选择被测信号通道：根据被测信号的输入通道不同，选择CH1或CH2。按键操作顺序为：信源选择，CH1、CH2、MATH（FFT）或LA（仅DS1000D系列）。

（3）选择光标类型：根据需要测量的参数分别选择X或Y光标。按键操作顺序为：光标类型，X或Y。

（4）移动光标以调整光标间的增量。

（5）获得测量数值：

光标1位置（时间以水平中心位置为基准，电压以通道接地点为基准）。

光标2位置（时间以水平中心位置为基准，电压以通道接地点为基准）。

光标1、2的水平间距（△X）：即光标间的时间值。

光标1、2水平间距的倒数（1/△X）。

光标1、2的垂直间距（△Y）：即光标间的电压值。

（九）使用执行按钮

执行按键包括 AUTO （自动设置）和 RUN/STOP （运行/停止）。

自动设置功能在前面已有简介，此处再加以详细说明。

AUTO（自动设置）：自动设定仪器各项控制值，以产生适宜观察的波形显示。按AUTO后，菜单显示如表1.1.13所示。

表1.1.13　自动设置菜单

在自动设置功能下，示波器设置的项目如表1.1.14所示。

表1.1.14　自动设定项目

以上为普源DS1000系列示波器测试简单波形所涉及相关功能的简单介绍，如需进一步了解请查阅说明书或相关资料。