西华大学实验报告（理工类）
开课学院及实验室：电气信息学院 测控技术综合实验室 实验时间 ：2015年 5月 25 日
一、实验目的
1. 了解示波测量的基本原理。
2. 熟悉虚拟数字存储示波器的操作，对几种电压波形进行参数测量并观察波形的显示。 二、实验原理
数字示波器原理：数字存储示波器是用 A/D 变换器把模拟信号转换成数字信号，然后把数
据存储在半导体存储器 RAM 中。当有需要时，将 RAM 中存储的内容调出，通过 LCD 用点阵或连线的方式再现波形，其原理框图可以参考图2－1。在这种示波器中信号处理和信号显示功能是分开的，它的性能主要取决于进行信号处理的AD 、RAM 和微处理器的性能。由于采用 RAM 存储器，可以快写数慢读数，使得即使在观察缓慢信号时也不会有闪烁现象。
图2－1 虚拟数字存储示波器
虚拟示波器将计算机和测量系统融合于一体，用计算机软件代替传统仪器的某些硬件的功能，用计算机的显示器代替传统仪器物理面板。通过相关的软件可以设计出的操作方便、形象逼真的仪器面板，不仅可以实现传统示波器的功能，而且具有存储、再现、分析、处理波形等特点，还可以进行各种信号的处理、加工和分析，完成各种规模的测量任务。而且仪器的体积小、耗电少，方便携带，可以在不同的计算机上使用。
因此，在SJ-8002B 中，也引用了虚拟数字存储示波器的原理来实现数据的采集。其中的信号调理、AD 转换、存储数据的SRAM 以及控制逻辑都在是实验平台中，计算机主要起到了数据的处理和显示的作用。
SJ-8002B 电子测量实验箱示波器硬件结构 （1）测试范围及采集参数调整范围
测试电压幅度范围：－20V ～＋20V （峰峰值） 测量频率范围：1Hz ～1MHz
率、周期等参数。 （2）硬件原理图
图2－2 SJ8002B 示波器硬件原理图
图2－2为示波器模块的原理框图。由图可见，高速采集的双通道是完全独立的，因此可以完成多种不同的测试任务，实现虚拟双踪数字存储示波器的各种功能。
数据处理：根据采集的波形数据，计算出被测信号的有效值、均值、峰值、频率。离散信号的电压平均值及峰值的数学表达式如下所示： 电压有效值：
U =
电压平均值：
=
1N
∑V
K =1
N
K
i n 电压峰－峰值：
三、实验设备、仪器及材料
ˆ=U -x
计算机 SJ-8002B 电子测量实验箱 （也可以使用本实验箱的DDS 信号源） 1台 1台 2台
四、实验步骤（按照实际操作过程）
1．实验准备
（1）按照图2－3连线。
（2）先打开实验箱电源，电源指示灯“亮”。然后在PC 机上运行主界面程序，再从主界面进入“电子测量实验室”，最后选择实验六，软件则自动打开了信号源和示波器的界面。
图2－3 实验连接框图
2．虚拟数字存储示波器面板
虚拟数字存储示波器面板如图2－4所示，它与实际的仪器有相似的面板，有CH1（绿）、CH2（黄）两个通道，面板下部还同时显示出伏/格、峰值(平均值、有效值) 、频率、秒/格。
图2－4 虚拟数字存储示波器面板
五、实验过程记录(数据、图表、计算等)
测量如下各种波形的参数：
操作接在Ain1的信号源产生以下信号，用CH1（绿）通道进行测量，调整秒/格使信号波形在屏幕上显示2～5个周期，调整伏/格使信号波形充满半个屏幕到满屏。
（1）正弦波
信号源产生一个正弦波如图2－5，用虚拟示波器观察, 把显示面板上的峰值和频率填在表2－1中。
表2－1
波形换成三角波如图2－6，
T
观察波形对称度a 。
T b
表2－2
（3）方波
信号源产生一个方波，用虚拟示波
表2－3
（4）调幅波
用Q9线把Aout1和Ain1连接起来，启动虚拟信号源程序，产生一个调幅波，用示波器
a -b
⨯100% 测量调幅系数m ，测量结果填入表2-4。m =
a +b
由两台函数信号源分别产生两路电压信号，一个产生幅度为5V ，频率为5KHz 的正弦波，另一个产生幅度为3V ，频率为5KHz 的三角波，由虚拟数字存储示波器进行双踪显示，并画出波形。画信号波形：
5．波形存储与回放
在用示波器测量的过程中，随时可以把波形数据保存。方法是点击面板上面的“保存”按钮，就会弹出一个对话框，取一个文件名，再选择路径、文件扩展名之后单击保存就能把波形
数据保存在计算机的硬盘里。要把计算机硬盘里存储的波形文件打开，就直接单击面板上面的“打开”按钮（注意此时不能启动采集），就能够实现波形的回放，这时通过调节“伏/格”和“秒/格”能够改变波形的显示。
把实验步骤3中的波形先保存到硬盘，然后再打开，对比它们有无变化。 六、实验结果分析及问题讨论
能否用一个带宽为20MHz 的示波器观测重复频率为15MHz 的正弦波和方波？为什么？
利用示波器测量各种波形参数时，你如何减小其测量误差？
西华大学实验报告（理工类）
开课学院及实验室：电气信息学院 测控技术综合实验室 实验时间 ：2015年 5月 25 日
一、实验目的
1. 了解示波测量的基本原理。
2. 熟悉虚拟数字存储示波器的操作，对几种电压波形进行参数测量并观察波形的显示。 二、实验原理
数字示波器原理：数字存储示波器是用 A/D 变换器把模拟信号转换成数字信号，然后把数
据存储在半导体存储器 RAM 中。当有需要时，将 RAM 中存储的内容调出，通过 LCD 用点阵或连线的方式再现波形，其原理框图可以参考图2－1。在这种示波器中信号处理和信号显示功能是分开的，它的性能主要取决于进行信号处理的AD 、RAM 和微处理器的性能。由于采用 RAM 存储器，可以快写数慢读数，使得即使在观察缓慢信号时也不会有闪烁现象。
图2－1 虚拟数字存储示波器
虚拟示波器将计算机和测量系统融合于一体，用计算机软件代替传统仪器的某些硬件的功能，用计算机的显示器代替传统仪器物理面板。通过相关的软件可以设计出的操作方便、形象逼真的仪器面板，不仅可以实现传统示波器的功能，而且具有存储、再现、分析、处理波形等特点，还可以进行各种信号的处理、加工和分析，完成各种规模的测量任务。而且仪器的体积小、耗电少，方便携带，可以在不同的计算机上使用。
因此，在SJ-8002B 中，也引用了虚拟数字存储示波器的原理来实现数据的采集。其中的信号调理、AD 转换、存储数据的SRAM 以及控制逻辑都在是实验平台中，计算机主要起到了数据的处理和显示的作用。
SJ-8002B 电子测量实验箱示波器硬件结构 （1）测试范围及采集参数调整范围
测试电压幅度范围：－20V ～＋20V （峰峰值） 测量频率范围：1Hz ～1MHz
率、周期等参数。 （2）硬件原理图
图2－2 SJ8002B 示波器硬件原理图
图2－2为示波器模块的原理框图。由图可见，高速采集的双通道是完全独立的，因此可以完成多种不同的测试任务，实现虚拟双踪数字存储示波器的各种功能。
数据处理：根据采集的波形数据，计算出被测信号的有效值、均值、峰值、频率。离散信号的电压平均值及峰值的数学表达式如下所示： 电压有效值：
U =
电压平均值：
=
1N
∑V
K =1
N
K
i n 电压峰－峰值：
三、实验设备、仪器及材料
ˆ=U -x
计算机 SJ-8002B 电子测量实验箱 （也可以使用本实验箱的DDS 信号源） 1台 1台 2台
四、实验步骤（按照实际操作过程）
1．实验准备
（1）按照图2－3连线。
（2）先打开实验箱电源，电源指示灯“亮”。然后在PC 机上运行主界面程序，再从主界面进入“电子测量实验室”，最后选择实验六，软件则自动打开了信号源和示波器的界面。
图2－3 实验连接框图
2．虚拟数字存储示波器面板
虚拟数字存储示波器面板如图2－4所示，它与实际的仪器有相似的面板，有CH1（绿）、CH2（黄）两个通道，面板下部还同时显示出伏/格、峰值(平均值、有效值) 、频率、秒/格。
图2－4 虚拟数字存储示波器面板
五、实验过程记录(数据、图表、计算等)
测量如下各种波形的参数：
操作接在Ain1的信号源产生以下信号，用CH1（绿）通道进行测量，调整秒/格使信号波形在屏幕上显示2～5个周期，调整伏/格使信号波形充满半个屏幕到满屏。
（1）正弦波
信号源产生一个正弦波如图2－5，用虚拟示波器观察, 把显示面板上的峰值和频率填在表2－1中。
表2－1
波形换成三角波如图2－6，
T
观察波形对称度a 。
T b
表2－2
（3）方波
信号源产生一个方波，用虚拟示波
表2－3
（4）调幅波
用Q9线把Aout1和Ain1连接起来，启动虚拟信号源程序，产生一个调幅波，用示波器
a -b
⨯100% 测量调幅系数m ，测量结果填入表2-4。m =
a +b
由两台函数信号源分别产生两路电压信号，一个产生幅度为5V ，频率为5KHz 的正弦波，另一个产生幅度为3V ，频率为5KHz 的三角波，由虚拟数字存储示波器进行双踪显示，并画出波形。画信号波形：
5．波形存储与回放
在用示波器测量的过程中，随时可以把波形数据保存。方法是点击面板上面的“保存”按钮，就会弹出一个对话框，取一个文件名，再选择路径、文件扩展名之后单击保存就能把波形
数据保存在计算机的硬盘里。要把计算机硬盘里存储的波形文件打开，就直接单击面板上面的“打开”按钮（注意此时不能启动采集），就能够实现波形的回放，这时通过调节“伏/格”和“秒/格”能够改变波形的显示。
把实验步骤3中的波形先保存到硬盘，然后再打开，对比它们有无变化。 六、实验结果分析及问题讨论
能否用一个带宽为20MHz 的示波器观测重复频率为15MHz 的正弦波和方波？为什么？
利用示波器测量各种波形参数时，你如何减小其测量误差？