4 常用电子仪器仪表使用手册.doc

常用电子仪器仪表 的使用手册 电工电子示范中心 内 容 提 要 本手册是一部专门介绍我校电子实验中心常用电子仪器仪表的使用手册。全手册共分为五个章节，分别阐述了数字存储波器、DDS信号发生器、数字万用表、模拟电路实验箱、数字电路实验箱以及面包板和万用板的原理、结构及使用方法。 本手册可作为高等院校电气、电子、信息、通信、自动化、测控、计算机、软件等专业的本、专科辅助教材，同时也可作为参加各类电子设计竞赛学生自学的参考书，以及相关工程技术人员的参考书目。 目录 目录 3 第一章 数字存储示波器 4 第二章 DDS信号发生器 14 第三章 数字万用表 28 第四章 模拟实验箱 31 第五章 数字实验箱 33 第六章 面包板和万用板 34 第一章 数字存储示波器 示波器是一种电子图示测量仪器，它可以把电压的变化作为一个时间函数描绘出来。可以说，示波器是电压表的一种特殊形式，而且它比一般电压表可提供更多的信息。 示波器可以用来显示被观测信号电压的波形，还可对信号做时间和幅度方面的定量测试，以及波形间相位的测量，在电子电路的调试和电子设备检测中是非常重要而有效的工具。 现代示波器分模拟示波器和数字示波器两类，数字存储示波器与模拟示波器不同，它用A/D变换器吧模拟波形转换为数字信号，然后存储在半导体存储器RAM中；需要时，将RAM中的存储内容调出，通过相应的D/A变换器，再恢复为模拟量显示在示波管的屏幕上。在这种示波器中，信号处理功能和信号显示功能是分开的。其性能指标包括速度和精度，完全取决于进行信号处理的A/D、D/A变换器和半岛其存储器的情况。 数字存储示波器使用简单，可观测出发前的信号。用x-y方式观测波形时，两通道间几乎没有相位差，观测极慢信号时无闪烁现象，准确度高；可以很方便地与数字接口相连，或与计算机组成自动测试系统。 一、数字存储示波器的基本组成 数字存储示波器的基本组成框图如图1.1所示。 图1.1 数字存储示波器基本组成 y输入信号近衰减放大后送至A/D变换器，在取样频率下进行变换，从而得到一串数据流，在逻辑控制电路的作用下写入随机存储器RAM中。 数字存储示波器基本上由两大部分组成：信号采集编码部分（由y轴放大器、A/D变换器、RAM1、触发放大器以及示波器总逻辑控制器组成）和显示部分（由RAM2、D/A变换器、z轴输出、显示逻辑控制器和x/y轴扫描振荡器以及水平/垂直输出放大器组成。 数字示波器核心电路有5个： （1）总逻辑控制电路，一般采用具有数据处理功能的未处理（CPU）加上一些相应的电路组成； （2）A/D为模/数转换电路，模拟信号经过它变成数字信号（0或1）； （3）信号采集存储器RAM1，用于存储经A/D转换后的信号； （4）显示存储器RAM2，即显存； （5）显示逻辑控制电路，是为了给水平、垂直扫描提供同步脉冲，保证荧光屏显示出的波形以及其他信息的稳定。同时，读出RAM2中的数据通过z轴输出，在荧光屏上显示出来。 二、数字存储示波器的基本原理 在数字存储示波器中，把输入的被测模拟信号先送至A/D变换器，进行取样、量化和编码，成为数字“1”、“0”码，存储到RAM1中，这个过程称为存储器的“写过程”。然后，总逻辑控制电路再将RAM1这些“1”、“0”码从RAM1“搬”到RAM2中，再从RAM2依次取出，顺序排列起来，经D/A变换使其重现输入模拟信号，这个过程称为“读过程”。在数字存储示波器中采用实时取样方式，可观测单次信号；采用顺序取样或随机取样方式，可观测重复信号。 理论分析指出，为了正确地观测信号波形，只有恰当地选择取样频率才能用所获得的取样脉冲序列恢复出院信号波形。取样频率过低会产生频谱重叠效应，造成波形失真，使示波器的测量结果出现明显误差。取样定理表明，对于一个最高频率为f0的输入信号，当取样频率fS≥2f0时，其取样后所获得脉冲序列将包含原信号的全部信息。fS称为奈奎斯特频率。当取样频率fS=f0时，显示波形的频率信息还能保留，但幅度信息将大量损失。通过计算可以得出，当一个周期中取样点的数目N为4时，即取样频率fS=4f0时，失真波形的最大值是波形幅值的0.707，股数字存储示波器的等效带宽为fS/4。若采用正弦内插显示，等效带宽可达。 三、数字存储示波器的主要技术指标 （1）最高取样速率fS（次数/秒） 取样速率也称数字化速率，是指每秒的取样次数。最高取样速率由A/D变换器的速率决定。采用不同类型的A/D变换器，其最高取样速率也不同。在任意一个扫描时间t/div，取样速率由式（1.1）给出： （1.1） 式中，N为每格取样数。 （2）存储容量 存储容量又称存储长度，通常定义为获取波形的取样点数目，用直接存放A/D变换后获取数据的存储单元数来表