大连理工大学

大学物理实验报告

院（系）    材料学院     专业     材料物理    班级     0705       

姓   名     童凌炜    学号    200767025   实验台号               

实验时间  2008  年  11  月 18 日，第13周，星期  二  第   5-6  节

实验名称           示波器的原理与使用          

教师评语                                                                               

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内容仅供参考！

谢谢~~~~

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目 录

一．数字存储示波器简介及设计思路??????????????????3

二．实验设计原理??????????????????????????5

三、系统各模块的简单说明??????????????????????5

四．最终实现功能说明????????????????????????8

五．实验设计实现功能模块具体分析??????????????????9

六、实验硬件分配及总体仿真波形???????????????????15

基于FPGA的简易数字存储示波器设计

一、数字存储示波器简介及设计思路

数字存储示波器是20世纪７０年代初发展起来的一种新型示波器。这种类型的示波器可以方便地实现对模拟信号波形进行长期存储并能利用机内微处理器系统对存储的信号做进一步的处理，例如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量以及多种复杂的处理。而我们此次要设计的便是一种简易的数字存储示波器。

数字存储示波器可实现以下功能。通过对来自信号源的信号进行采集（可分为实时取样和等效时间取样），将获得的值存储在内置RAM内，后期操作有对波形的显示、波形的测量（如测量频率、幅值、上升下降时延等）和波形处理（如双踪两波形的相加、相减、X-Y显示等等）。其工作示意图如下所示：

而我们设计的简易数字存储示波器实现的功能有对单一信道信号进行采样存储显示（分实时显示和存储后期调用显示）、对信号进行频率测量并显示数值、对波形进行上移、下移、扩展、收缩操作、示例波形演示（包括正弦波、锯齿波、方波）。我们所用的硬件有实验箱上的高速的模数转换器TLC5510、FPGA芯片、单片机、LCD显示屏、FPGA内置RAM、外围扩展的RAM和键盘。以下框图为实验箱硬件使用说明图：

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基于FPGA的简易数字存储示波器设计

因此我们所需要设计的部分便是A/D采样控制接口模块、键盘控制接口模块、存储器读写控制模块、LCD控制接口模块和LCD显示模块。

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示波器的调节与使用

史波

（楚雄师范学院物理与电子科学系 云南 675000）

摘要：通过对示波器发展及应用的了解， 我获得了许多以前所不知道的知识。在最初接触示波器时，仅仅对李萨如图形测频率感兴趣，认为示波器可以得到许多波形。如今我了解到和模拟示波器相比，数字示波器不仅体积小、重量轻，便于携带，属于液晶显示器，而且可以长期贮存波形，并可以对存储的波形进行放 大等多种操作和分析；特别适合测量单次和低频信号，测量低频信号时没有模拟 示波器的闪烁现象；更多的触发方式，除了模拟示波器不具备的预触发，还有逻 辑触发、脉冲宽度触发等；可以通过 GPIB、RS232、USB 接口同计算机、打印机、 绘图仪连接，可以打印、存档、分析文件；有强大的波形处理能力，能自动测量频率、上升时间、脉冲宽度等很多参数。

关键词：示波器 波形 闪烁现象 参数

中图分类号：0441 文献标识码：A 文章编号：

Scope of adjustment and use

Shi Bo

(Department Of Physics And Electronic Science ChuXiong Normal University 675000)

Abstract：Through the oscilloscope development and application of the understanding, I received many previously don't know knowledge. In the initial contact oscilloscope, only to lissajous figures measuring frequency interested, think oscilloscope can get many waveform. Now I know and analog oscilloscope, compared to digital oscilloscope is not only small volume, light weight, easy to carry, belongs to the liquid crystal display, but also long-term storage waveform, and can store waveforms were put big and so on many kinds of operation and analysis; Especially suitable for measuring single and low frequency signal, measuring low frequency signal without analog oscilloscope flickering phenomenon; More trigger mode, in addition to analog oscilloscope don't have the preliminary trigger, and trigger logic album, pulse width trigger, etc.; Can through the GPIB, RS232, USB interface with meter

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实验二十三 示波器的使用

班级        姓名     学号       同组人      日期

【实验目的】

1、了解示波器的基本结构和工作原理，学会正确使用示波器。

2、掌握用示波器观察各种电信号波形、测量电压和频率的方法。

3、掌握观察利萨如图形的方法，并能用利萨如图形测量未知正弦信号的频率。

【实验仪器】

固纬GOS-620型双踪示波器一台，GFG-809型信号发生器两台，连线若干。

【实验原理】

示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转，显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器。在各行各业与各个研究领域都有着广泛的应用。其基本结构与工作原理如下

1、示波器的基本结构与显示波形的基本原理

本次实验使用的是台湾固纬公司生产的通用双踪示波器。基本结构大致可分为示波管（CRT）、扫描同步系统、放大与衰减系统、电源系统四个部分。 “示波管（CRT）”是示波器的核心部件如图1所示的。可细分为电子枪，偏转系统和荧光屏三部分。

1）电子枪

电子枪包括灯丝F，阴极K，控制栅极G，第一阳极A₁，第二阳极A₂等。阴极被灯丝加热后，可沿轴向发射电子。并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点。

2）偏转系统

偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x和y组成，分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。

从电子枪射出的电子束若不受横向电场的作用，将沿轴线前进并在荧光屏的中心呈现静止的光点。若受到横向电场的作用，电子束的运动方向就会偏离轴线，屏上光点的位置就会移动。x偏转板之间的横向电场用来控制光点在水平方向的位移，y偏转板用来控制光点在竖直方向的位移。如果两对偏转板都加上电场，则光点在二者的共同控制下，将在荧光屏平面二维方向上发生位移。

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数字示波器的使用实验报告书写纲要（仅供参考）

1 实验目的

2 实验原理与方法

2.1数字示波器的基本原理

2.2实验步骤

 2.2.1简单测量正弦信号的频率、周期及峰—峰值，重复测量8次；

2.2.2使用软件打印正弦波形（写出详细操作步骤）；

2.2.3光标测量（手动测量）方波信号的周期、电压最大值和电压最小值（写出详细操作步骤）；

2.2.4观察李萨如图形（写出详细操作步骤）；

3 实验数据与处理

3.1简单测量数据处理

表1：自动测量正弦信号的有关信息

△m=     (Hz)    ；   △m=    （μs）；     △m=    （V）

3.1.1以规范的表格罗列实验数据并用肖维涅法进行数据的检查结果说明。

3.1.2正弦信号周期T的数据处理

周期的最佳值： 

周期的标准偏差：

A类不确定度 ：

B类不确定度：

周期的合成不确定 ：

3.1.3正弦信号频率f的数据处理

同上

3.1.4正弦信号峰—峰值的数据处理

同上

4 实验结果

1）简单测量正弦信号周期T的的实验结果：

2）简单测量正弦信号频率f的实验结果：

同上

3）简单测量正弦信号峰—峰值的实验结果：

同上

5 讨论

可以提出实验改进的设想、建议，也可以对实验进行具体分析，可以说体会等等

附：本实验报告常见错误的注意点

1、    实验报告结构不完整，一旦发现，此份报告即不及格处理（实验报告结构分实验目的、实验原理及实验方法、实验数据及处理、实验结果、讨论，共五部分）；

2、    忘记写“软件使用”、“光标测量”、“观察李萨如图形”的详细操作步骤；

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示波器的调节与使用

引言

  示波器是一种图形显示设备，它描绘电信号的波形曲线。这一简单的波形能 够说明信号的许多特性：信号的时间和电压值、振荡信号的频率、信号所代表电 路中“变化部分”信号的特定部分相对于其它部分的发生频率、 是否存在故障部件 使信号产生失真、信号的 DC 成份和 AC 成份、信号的噪声值和噪声随时间变化 的情况、比较多个波形信号等。

示波器的发展初期主要为模拟示波器， 模拟示波器要提高带宽， 需要示波管、 垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的 A/D 转换器的性能，对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用 记忆、存储和处理，以及多种触发和预前触发能力。

中期数字示波器首先在取样率上提高，从最初取样率等于两倍带宽，提高至五倍甚至十倍，相应对正弦波取样引入的失真也从 100%降低至3%甚至1%。其次，提高数字示波器的更新率，达到模拟示波器相同水平，最高可达每秒 40 万 个波形，使观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲的能力大为增强。再次，采用多处理器 加快信号处理能力，从多重菜单的烦琐测量参数调节，改进为简单的旋钮调节， 甚至完全自动测量，使用上与模拟示波器同样方便。最后，数字示波器与模拟示 波器一样具有屏幕的余辉方式显示， 赋于波形的三维状态， 即显示出信号的幅值、 时间以及幅值在时间上的分布。

【实验原理】

示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成，

1、 示波管

如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。

    示波管结构简图                示波管内的偏转板

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