示波器的模拟通道输入和采样方式

示波器是一种用途广泛的电子测量仪器，通过它可把抽象的、看不见的，而且随着时间变化的电压波形变成具体的、看得见的波形图，通过波形图，我们可以清楚地观察到信号的特征，可以从波形图上计算出被测电压的幅度、周期、频率、脉冲宽度及相位等参数。

目前常用的示波器大致分为两类：一类是使用阴极射线管（CRT）作为显示器的模拟信号示波器，一类是使用液晶显示的数字示波器。如GDS-1072B型示波器就是使用液晶显示的数字示波器。

1.前面板

GDS-1072B型示波器的前面板如图1.1.1所示。

图1.1.1　GDS-1072B示波器前面板

GDS-1072B型示波器前面板各部分的名称和作用如下：

①硬拷贝键（HARDCOPY）：具有保存或打印功能，与“③常用功能键”和“②USB主机端口”配合使用。

②可调旋钮和选择键：常与“③常用功能键”中的各个系统以及“⑭底部菜单键”“⑰侧菜单键”配合使用。

可调旋钮（VARIABLE）：

可调旋钮是示波器中一个非常有用的旋钮。其功能如下：

·调节波形亮度；

·光标测量中调节光标位置；

·示波器各系统中调节菜单的选项；

·存储系统中调节存储/调出设置、波形、图像的存储位置。

选择键（Select）：

调节可调旋钮选择参数类型后，按下选择键进行选择确认。

③常用功能键。常用功能键用于输入和配置不同功能。该部分在下文“4.常用功能”中详细介绍。

④、⑤、⑥、⑦、⑩为控制系统，该部分在下文“3.控制系统”中详细介绍。

⑧外部触发输入（EXTTRIG）：外部触发源的输入连接器。

⑨模拟通道输入（CH1、CH2）：用于显示波形的输入连接器。在实验中，所有实验的被测信号都由这两个通道送入。

⑪探头校准输出：初次启用示波器时进行探针补偿，或实验中检测探头好坏。

⑫USB主机端口：用于数据传输，与“①硬拷贝键”配合使用。

⑬电源按钮：开启或关闭示波器。

⑭、⑰底部菜单键、侧菜单键：操作位于显示器面板底部的7个底部菜单键选择菜单项。操作面板侧面的侧面菜单键从菜单中选择某一个变量或选项。

⑮选项键（OptionKey）。

⑯关闭菜单键（Menuoffkey）：隐藏屏幕菜单系统。

⑱显示屏：显示波形及参数。每个信号波形用纯色显示，用不同颜色对不同波形加以区分。本学期所用示波器CH1波形为黄色，CH2波形为蓝色，参考波形为灰色，数学运算波形为红色。

2.用户界面

GDS-1072B型示波器的用户界面如图1.1.2所示。

GDS-1072B型示波器用户界面各部分的名称和作用如下：

①记忆棒：左侧显示存储器长度和采样率。

②触发状态：图标中对应文字表示意义如下：

·Trig’d　已触发；

·PrTrig　预触发；

·Trig　未触发，显示未更新；

·Stop　停止触发；

·Roll　滚动模式；

·Auto　自动触发模式。示波器处于自动模式并在无触发状态下采集波形。

正常状态下，触发状态应显示“Trig’d”，如果波形不能正常显示，务必观察该指标。

③采样方式：图标表示意义如下：

图1.1.2　GDS-1072B型示波器用户界面

·正常（采样）模式；

·峰值侦测模式；

·平均模式。

采样方式一般设置为采样模式，信号幅度较小时可用平均值模式以观察更佳波形。

④侧菜单。

⑤波形频率：双通道显示波形时，该频率为触发源频率。

⑥触发设置：图标或读数显示某些触发设置指标。

⑦水平状态：以读数显示时基（时间坐标刻度）和水平位置。

⑧底部菜单。

⑨通道状态：以图标或读数显示当前通道信源、耦合方式、电压坐标刻度等参数。

⑩垂直位置：图标显示信号波形在垂直方向上下展开的起始位置。

⑪水平位置：图标显示信号波形在水平方向左右展开的起始位置。

3.控制系统

控制系统有垂直控制系统、水平控制系统、触发控制系统和执行控制系统。

1）垂直控制（VERTICAL）系统

可以使用垂直控制来显示波形、调整垂直刻度（电压坐标刻度）和位置、设置耦合方式。每个通道都有单独的垂直菜单，能单独进行设置。在垂直控制区有一系列的按键、旋钮。如图1.1.3所示。

（1）Volt/div旋钮：调整纵坐标上每一格所表示的电压值。顺时针旋转增大，逆时针旋转减小。改变垂直刻度会导致波形在垂直方向扩张或收缩；调节范围为1mV/div～10V/div，1-2-5增量。该值显示在用户界面⑨中。

（2）垂直位置：旋转调整波形在显示界面中的上下位置。按下可设置垂直位置到零。

（3）CH1和CH2：垂直系统菜单控制键。按下打开菜单，再次按下关闭菜单。菜单内容见表1.1.1。

图1.1.3　垂直控制系统

表1.1.1　CH1，CH2功能菜单

（4）MATH功能：数学运算（MATH）功能是显示CH1，CH2通道波形相加、相减、相乘、相除等运算的结果。按下“M”按钮选择波形的各种数学运算方式。再次按下“M”按钮可以取消波形运算。相关运算形式见表1.1.2。

表1.1.2　数学计算功能说明

（5）REF功能：按下“REF”按钮设置或删除参考波形。在实际测试过程中，可以将实测波形与参考波形样板进行比较，从而判断故障原因。此法在具有详尽电路工作点参考波形条件下尤为适用。

（6）BUS功能：本学期实验所用型号示波器不支持该功能。

2）水平控制（HORIZONTAL）系统

可以使用水平控制系统来设置水平刻度（时间坐标刻度）、水平位置和波形显示模式。在水平控制区有一系列按键、旋钮。如图1.1.4所示。

图1.1.4　水平控制系统

（1）S/div：调整横坐标上每一格所表示的时间值。改变水平刻度会导致波形在水平方向扩张或收缩。

图1.1.5　触发控制系统(www.xing528.com)

（2）水平位置：旋转该旋钮可调整波形在显示界面中的左右位置。按下该旋钮可设置水平位置到零。

（3）Zoom按钮：与S/div旋钮、可调旋钮（VARIABLE）配合使用，可将波形局部放大。缩放模式下，屏幕被分成两部分。显示器的顶部显示完整的记录长度，屏幕下方显示正常视图。

3）触发控制（TRIGGER）系统

触发器将确定示波器开始采集数据和显示波形的时间。正确设置触发器后，示波器就能将不稳定的显示结果或空白显示屏转换为有意义的波形。

如图1.1.5所示，在触发控制区有一个旋钮、三个按键。

（1）“Menu”：按下“Menu”按钮调出触发菜单。菜单项见表1.1.3。

（2）“50%”：使用此按钮可以快速稳定波形。示波器可以自动将触发电平设置为大约是最小和最大电压电平间的一半。

（3）“Force-Trig”：无论示波器是否检测到触发，都可以使用该按钮完成当前波形采集。

（4）“LEVEL”旋钮：触发电平设定触发点对应的信号电压，以便进行采样。按下“LEVEL”旋钮可使触发电平归零。

表1.1.3　触发菜单项

4）执行控制系统

GDS-1072B型示波器的执行控制系统如图1.1.6所示。

·自动设置键（Autoset）：根据输入的信号，可自动调整电压挡位、时基以及触发方式，以显示波形最好形态。这是非常有用的一个功能，可快速自动调节波形显示。但当信号幅度较小或双通道显示波形时，手动调节更佳。

·运行/停止键（Run/Stop）：停止或继续（运行）信号采集。

·单次（触发）键（Single）：设置采集模式为单次触发模式。

·默认（出厂）设置键（Default）：重置示波器的默认设置。

4.常用功能

GDS-1072B型示波器的常用功能如图1.1.7所示。

图1.1.6　GDS-1072B型示波器的执行控制系统

图1.1.7　GDS-1072B型示波器的常用功能

1）测量系统

（1）自动测量

“Measure”为自动测量的功能按键。采用自动测量，示波器会为用户进行所有的计算。按下“Measure”进入测量功能选择，再次按下则退出。按下“Measure”，弹出底部菜单，常用底部菜单项见表1.1.4。

表1.1.4　自动测量底部菜单项

电压测量和时间测量是本课程实验测量中最常用的，其子菜单见表1.1.5和表1.1.6。

表1.1.5　电压测量子菜单

电压测量中最常被测量的量是最大值、均方根值（交流有效值）。

表1.1.6　时间测量子菜单

时间测量中最常被测量的是周期和频率。

下面举例说明具体的操作方法。

若自动测量CH1信号源均方根值，操作如下：

①按“Measure”按钮进入自动测量功能，弹出底部菜单；

②按底部菜单第一个选项按钮“选择测量”，弹出侧菜单；

③按下侧菜单“电压/电流”对应的选项按钮进入电压测量子菜单；

④旋转可调旋钮选择要测量的电压参数类型；

⑤按“信号源一”选项按钮，根据信号输入通道选择对应的CH1或CH2通道；

⑥按“Select”键确认，此时，相应的图标和参数值会显示在显示屏底部。

其他参数测量，其操作与此类似。

若删除测量某一个数据，操作如下：

①按“Measure”按钮进入自动测量功能，弹出底部菜单；

②按底部菜单第二个选项按钮“删除测量”，弹出侧菜单；

③按下侧菜单“选择测量”对应的选项按钮进入子菜单；

④旋转可调旋钮选择要删除的参数；

⑤按“Select”键确认，此时，相应的图标和参数值会从显示屏底部消失。

（2）光标测量

“Cursor”为光标测量的功能按键。光标测量有两种方式：手动方式、自动方式。

·自动方式：“Acquire”信号获取系统设置为XY模式下，启用光标测量，此时，系统会显示对应的光标以揭示测量的物理意义，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显示于屏幕右侧。

·手动方式：手动方式分为水平光标和垂直光标两种。水平光标或垂直光标用于显示波形的测量和数学运算结果的位置等。这些结果涵盖电压、时间、频率等数学运算。当光标（水平、垂直或二者）被激活时，它们将在屏幕上显示，直到手动关闭。手动方式用于测量一对水平或垂直的坐标值及两光标间的增量。测量时，使用可调旋钮来移动光标①和光标②。

Ⅰ.水平光标操作步骤（旋转可调旋钮左右移动光标）

a.按“Cursor”键1次进入光标功能菜单。

b.反复按“水平光标”对应按钮或“Select”键切换类型。切换类型分别是：左光标移动，右光标位置固定；右光标移动，左光标位置固定；左右光标一起移动。

c.测量数据显示在屏幕左上角，包括时间、电压/电流、光标差值等。

d.按“水平单位”对应按钮选择单位。

Ⅱ.垂直光标操作步骤（旋转可调旋钮上下移动光标）

a.连按“Cursor”键2次进入光标功能菜单。

b.反复按“垂直光标”对应按钮或“Select”键切换类型。切换类型分别是：上光标移动，下光标位置固定；下光标移动，上光标位置固定；上下光标一起移动。

c.测量数据显示在屏幕左上角，包括时间、电压/电流、光标差值等。

d.按“水平单位”对应按钮选择单位。

2）信号获取系统

“Acquire”为信号获取系统的功能按键，信号获取系统的功能菜单如表1.1.7所示。

表1.1.7　信号获取系统的功能菜单

3）显示系统

“Display”为信号获取系统的功能按键，显示系统功能菜单如表1.1.8所示。

表1.1.8　显示系统功能菜单

4）存储系统

“Save/Recall”为存储系统的功能按键。

5）辅助系统

“Utility”为辅助系统功能按键。示波器显示语言种类在该菜单下设置。语言选择操作步骤如下：

①按下“Utility”按钮，然后按底部菜单“Language”对应按钮，弹出侧菜单。

②按下侧菜单相应按钮弹出子菜单，旋转可调旋钮选择语言种类，按下“Select”确认即可。