第一篇：數(shù)字示波器使用方法總結

數(shù)字示波器使用小方法

前 言

本文的結構逐條編排，目的是使內(nèi)容成為開放性和可添加型的，歡迎有經(jīng)驗的同事增加新的內(nèi)容。

對本文中用到按鍵符號作如下規(guī)定：

TRIGGER MENU →Type(main)

→Edge(pop-up)→Coupling(main)→DC(Side)代表按面板上的TRIGGER MENU鍵，再按顯示屏下方的Type鍵，重復按這個鈕直到Edge高亮顯示，再按顯示屏下方的Coupling，再按顯示屏右側的DC鍵。

注：main代表顯示屏下方的鍵，Side代表顯示屏右方的鍵,pop-up代表一直按此鍵，直到項目高亮顯示。

目 錄

一．安全問題...............................................................1 二．使用探頭...............................................................2 三．觸發(fā)方式..............................................................11 四．測試方法..............................................................15 五．小常識、小經(jīng)驗........................................................23

示波器使用經(jīng)驗

一． 安全問題

結論一 示波器電源線要用三相插頭良好接地（即接實驗室的地線）

說明 為了避免電沖擊對示波器造成損傷，輸出及輸入端進行電氣連接前要保證示波器良好接地。

結論二 探頭地線只能接電路板上的地線，不可以搭接在電路板的正、負電源端 說明 交流供電系統(tǒng)或經(jīng)整流后直流供電的系統(tǒng)的地一般都是接大地的。探頭的地也是經(jīng)示波器安全地線接大地的。如果探頭的地搭在電路板上不是地的點上，就會造成此點和電源地短路，輕者使電路板工作不正常，重者會燒壞電路板或探頭，造成嚴重后果。尤其注意不能把探頭的地接到電路板上的正、負電源端。

結論三 不允許在探頭還連接著被測試電路時插拔探頭。

結論四 信號的幅度不要超過探頭和示波器的安全幅度，以免造成損壞

說明 信號幅度超過±40V時，用有源探頭P6245和P6243測量會造成探頭的損壞。不同探頭的幅度量程是不同的，要留心探頭及示波器上的說明文字。

說明 避免對示波器和探頭造成損傷，尤其是有源探頭。廠家說明。

示波器使用經(jīng)驗

二． 使用探頭

結論一 有源探頭使用前要先進行幅度校準 示例：

說明： 有源探頭內(nèi)含放大器等有源器件，因溫漂等原因而使其在不同環(huán)境中引入直流偏移不同。使用前，先插到示波器上預熱幾分鐘，然后進行一次校準。校準步驟：探頭接好示波器面板自帶的1KHZ、0.5V的信號，按VERTICAL→CAL Probe（main），稍等幾分鐘后示波器就自動校準好了。有源探頭未校正前測一1KHZ信號有100mV的直流偏移

有源探頭校正后測量同一信號時無直流偏移

結論二 探頭的地線不要懸空

示例

說明 探頭地線懸空時，示波器的地和電路板的地通過各自的安全地線和大地連在一起，測量時也能看到波形，但引入地線噪聲較大，實測時看到波形不穩(wěn)定，晃動很厲害。

探頭地線懸空時，示波器顯示信號上疊加有較大的交流干擾，并且波形抖動很厲害。

探頭接電路GND，波形無交流干擾，波形也很穩(wěn)定。

示波器使用經(jīng)驗

結論三 手觸摸探頭會對被測信號造成影響

示例

探頭空載，手不碰探頭時示波器顯示的感應噪聲電壓很小

探頭空載，手碰探頭探針時示波器顯示的感應噪聲電壓明顯增大

以下兩幅圖是實際測試電路板上同一個信號時的波形，可看出手碰探頭對信號的幅度的影響。

實際信號下降沿反沖很高，達1.78V。

降沿反沖幅度變小, 只有1.24V。

手碰探頭外皮時，示波器顯示的信號下說明 當手指觸摸被測電路及探頭時，人體引入的干擾電壓和電路板上的信號電壓疊加在一起，必然對信號的實際情況造成影響。

結論四 探頭地就近接被測信號的地

示例

示波器使用經(jīng)驗

探頭接被測信號所在芯片管腳地時測到波形

探頭接另外一個芯片的地時測到的同一信號波形，可見反沖高度不一樣

說明 由于地線電流的影響，各個接地點之間存在著一定的電位差，接地不正確時，會引入測試誤差。探頭接地點要以被測信號所在芯片的引腳地為準。結論五 探頭探針就近接被測信號管腳 示例：

同一個接地點時，同一信號線上不同兩點的波形不同。（40M時鐘）

說明 在同一條PCB走線上，信號存在反射、濾波、串擾等因素影響，走線的兩端觀察到的信號是不同的，而對器件直接起作用的信號是器件輸入管腳和器件地之間的信號。因此，測信號時，應測輸入信號，且要盡量靠近芯片管腳。

結論六 引出線要盡量短 示例：以下四幅圖是用不同長度引出線測同一信號時的波形，可看出不同長度引出線對測量的影響

直接測芯片輸入管腳

用10厘米長線引出

用20厘米長線引出

用 4 30

厘米長線引出

示波器使用經(jīng)驗

比較四幅圖的反沖高度可見，引出線越長，引入誤差越大。

結論七 使用多個有源探頭觀察不同信號時，每個探頭都應接地

示例

兩個通道測同一信號，CH1探頭接

地，CH2探頭未接地，測得波形不 一樣

CH1和CH2 的兩個探頭都

接地時測得波形相同 說明 原因同上

說明 每個有源探頭都帶有放大器，其地雖與示波器內(nèi)部地相連，但此時地線已不是對應信號的地，對測量帶來誤差。

結論八 測試時，盡量減小探頭探針與探頭地所構成環(huán)路的面積

示例

說明 探頭信號線和地線之間環(huán)路面積越小，電磁場的變化（包括電路板本身產(chǎn)生的和外界環(huán)境中的）在環(huán)路中感應出的電壓越小，對測試精度的影響也就越小。另外，當探針與地線環(huán)路面積大時，由于地環(huán)路電感的增大，會使信號邊沿過沖增大，引入誤差。如下面兩幅圖所示。

探頭探針與探頭地所構成環(huán)路的面積小時感應的噪聲電壓小

探頭探針與探頭地所構成環(huán)路的面積大時感應的噪聲電壓大

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結論九 探頭要盡量與電路板PCB板面垂直

示例

探頭與電路板垂直時感應的噪聲電壓小

探頭與電路板平行時感應的噪聲電壓大 地環(huán)路面積小時測得過沖是2.2V

地環(huán)路面積大時測得過沖是2.8V 說明 與探頭和PCB板面平行相比，探頭與PCB板面垂直時電路板中高頻信號在示波器探頭環(huán)路中感應出的電壓較小。

結論十 測量任意兩點間的信號應使用差分探頭 示例

這是用差分探頭測量RS-422差分傳輸?shù)牟ㄐ螆D

說明：普通探頭只能測相對于地的信號，而差分探頭可以測任意兩點間信號。差分探頭有三根引線：一根地線，一根正信號線（標示為+）和一根負信號線（標示為—）。使用時，探頭地線接電路板GND，正負端分別接被測差分電壓

示波器使用經(jīng)驗

端，示波器顯示的波形是正端信號減負端信號的電壓差值。

結論十一 可以用兩個普通探頭代替差分探頭進行差分測量

示例

說明 用兩個相同的探頭，CH1接A點，CH2接B點，然后用示波器的運算功能，選擇CH1-CH2，此時示波器顯示的就是A和B兩點的差分值。這種方法適用于共模電壓為直流或低頻且幅度低于差模信號允許幅度的情況。

結論十二 用差分探頭作對地測量時“-”端不能懸空 示例：

差分探頭作對地測量，“-”端未接地時波形圖

差分探頭作對地測量，“-”端接地時測同一信號的波形圖

上圖是用兩個普通探頭相減作差分測量波形圖 下圖是用差分探頭測量同一信號的波形圖

說明 “-”端是差分探頭中放大器的一個輸入引腳，差分探頭用作普通探頭測對地電壓時，負端懸空時易引入干擾，應要接電路地。

結論十三 小心探頭間的串擾現(xiàn)象

示例

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兩個探頭靠得很近（尤其是探針

和探頭地線構成面積平行重疊時），測到波形有串擾

兩個探頭遠離時，測到波形無串擾

說明 高頻信號輻射較強，多個探頭共用時，探針上高頻信號會在各個探頭與地線組成的環(huán)路面積中感應出噪聲，當多個探頭平行走線時尤其嚴重。從示波器上看好像是電路板上信號間的串擾，而實際電路板上信號并無串擾。因此要注意，多個探頭共用時，各探頭要避免平行走線，更不要纏在一起，要盡量遠離。

結論十四 探頭與示波器有特殊的匹配關系

說明 TEK示波器的輸入電阻有兩檔，1MΩ和50Ω。當接有源探頭時（如P6245），示波器的輸入電阻會自動轉換到50Ω，從而進行正確測量。當再換上無源探頭時，需要手工把示波器的輸入電阻設臵回到1MΩ，否則屏幕上會顯示錯誤波形或無波形顯示，無法進行正確測量。操作步驟是：VERTICAL MENU →Coupling（main）→1MΩ(side)。

結論十五 有源探頭未插好時，雖顯示有波形，但波形幅度錯誤 示例：

示例

用500M無源探頭，示波器輸入電阻選1M時，測到的正常信號波形 用500M無源探頭，示波器輸入電阻選50Ω時，測同一信號的波形，發(fā)生了錯誤。

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探頭未插好時顯示的信號幅度發(fā)生錯誤，本來是0-5V的電平，卻顯示成了0-25V和0-250V。（同一個信號）

說明 斷開探頭和電路的電氣連接，從示波器上拔下探頭再重新插入。一般先插好探頭再打開示波器的電源開關時無此現(xiàn)象發(fā)生。

結論十六 要注意差分探頭的“削波”現(xiàn)象 示例：

說明： TEK公司差分探頭P6247能夠測量的差分電壓范圍是：打在÷10檔位時是±8.5V，打在÷1檔位時只有±850mV。差分信號峰峰值超過850mV時（比如測公司常用的平衡線傳輸信號±5V），要注意選用÷10檔，否則會因輸入過大而使顯示的波形發(fā)生錯誤。

結論十七 測試高速信號時要選用1G、1PF探頭

示例

說明 對被測信號而言，探頭和示波器輸入電容相當于是濾波器，對被測信

差分探頭，用÷10檔位測到的正確差分信號波形

差分探頭，用÷1檔測到的同一差分波形，發(fā)生了“削波”現(xiàn)象

用，1G示波器，配1G、1PF探頭觀察到的信號波形，有高頻振蕩。

用1G示波器，配500M、8PF探頭觀察同一信號波形，看不到高頻振蕩。

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號的高頻成分有衰減，如果衰減過大，會造成測試失真。因此，在觀察信號上升或下降沿細節(jié)時，要注意選用1PF有源探頭。

再如下圖，用1PF探頭看到信號邊沿有毛刺，用8PF探頭卻看不到。

探頭使用正確與否，直接決定著我們觀察到的信號是否真實地反映了電路板上信號的實際情況。測試時，一定要注意正確使用探頭。

8PF探頭看不到邊沿毛刺

用1PF探頭能看到邊沿的毛刺

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三． 觸發(fā)方式

1． 邊沿觸發(fā)簡單常用-edge

說明： 它是利用信號變化的邊沿來進行觸發(fā)。一般先用邊沿觸發(fā)方式觀察信號情況，發(fā)現(xiàn)有問題時再根據(jù)實際情況選用其它的觸發(fā)方式。

2． 捕捉毛刺-glitch觸發(fā)

用邊沿觸發(fā)能看到低電平上有毛刺，但很難捕捉到最高幅度的毛刺

用毛刺觸發(fā)功能捕捉最高幅度的毛刺很容易

用上升沿觸發(fā)觀察信號

說明：毛刺觸發(fā)是很有用的一項功能，可用來捕捉低電平或高電平上的毛刺，看其幅度是否超標。毛刺觸發(fā)方式下，隨著觸發(fā)電平的緩慢調高，毛刺幅度更高的信號就顯示在屏幕上，直到觸發(fā)電平位臵超出信號毛刺所能觸發(fā)范圍。

操作方法 ：TRIGGER MENU→Type(main)→Pulse(pop-up)→Class(main)

→Glitch(pop-up),然后按Polarity&Width選擇毛刺的極性和寬度，再按glitch(main),選accept表示寬度小于設臵值的毛刺觸發(fā)，選reject表示寬度大于設臵值的毛刺觸發(fā)。Mode&Holdoff設臵為Normal 時,表示只有當信號符合所設臵的觸發(fā)條件時才觸發(fā)；設臵為Auto時，表示在沒有符合觸發(fā)條件的情況下，示波器自動觸發(fā)。

3． 捕捉幅度異常信號-Runt觸發(fā)

以幅度位于1.4V和4.4V之間的信號觸發(fā)捕

捉到幅度異常信號

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說明：信號幅度位于一定范圍內(nèi)時觸發(fā)。操作方法是：TRIGGER MENU→Type(main)→Pulse(pop-up)→Class(main)→runt(pop-up), 然后通過Threshold選擇觸發(fā)信號幅度位于的上下限值。再通過Trigger When可設臵：信號電平不但要落在設定的上下限范圍內(nèi)，保持時間還要超過設定值時才觸發(fā)。

4．捕捉寬度異常信號-Width觸發(fā)

說明： 該觸發(fā)方式是：信號時間寬度位于某一設定的時間范圍之內(nèi)，或者是位于該范圍之外時觸發(fā)。例如：設定upper limits為50ns,lower limit為10ns。選Within limits表示寬度在10ns和50ns之間的信號觸發(fā)。選Out of limits表示寬度小于10ns或大于50ns的信號觸發(fā)。

操作方法是：TRIGGER MENU→Type(main)→Pulse(pop-up)→Class(main)

→width(pop-up),再依次設定顯示屏下方的各項。

以寬度在520ns和1us

之間的信號作觸發(fā)

5．檢查信號邊沿跳變速度是否足夠快-Slew Rate觸發(fā)

說明：該觸發(fā)方式是：信號邊沿的變化時間快于或慢于某一設定的值時觸發(fā)。操作方法是：TRIGGER MENU→Type(main)→Pulse(pop-up)→Class(main)→Slew(pop-up)，再依次設定顯示屏下方各項。例如：設定Thresholds為500mv和4.5V,選Trigger When 為Slower than ,選Delta Time為10ns,表示信號電平從500mv變化到4.5V時，如果跳變時間超過10ns就觸發(fā)。

以下降時間超過10ns 的信號作觸

發(fā)，檢查下降時間是否合格。

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6．保持電平時間超限觸發(fā)-Timeout

說明：該觸發(fā)方式是：信號電平保持低或高超過某一設定的時間時觸發(fā)。操作方法是：TRIGGER MENU→Type(main)→Pulse(pop-up)→Class(main)→Slew(pop-up)。再依次設定顯示屏下方的各項。

7.模式觸發(fā)（Pattern）的應用

說明：該觸發(fā)方式是：來自各個輸入通道的信號進行布爾運算。滿足條件時觸發(fā)。

操作方法是：TRIGGER MENU→Type(main)→Logic(pop-up)→Class(main)→Pattern(pop-up)。Define Inputs 用來定義各個輸入通道采用的邏輯方式：H——高電平為1，L——低電平為1，X（不理采）。

Define Logic 定義進行的運算?？梢允茿ND（與）、OR（或）、NAND（與非）、NOR（或非）。

Trigger When 可以設臵結果為1或結果為0時觸發(fā)。還可進一步設成結果為1 或0的時間超過某一設定值時觸發(fā)。

Set Thresholds 設臵各個通道的邏輯電平的閾值。

利用此觸發(fā)功能，可依據(jù)諸如地址總線或數(shù)據(jù)總線上的一特定數(shù)字值觸發(fā)。來觀察啟動線以及讀寫信號線上的信號情況。

以保持低電平時間超過410ns的脈沖

作觸發(fā)信號

CH1-CH4的信號分別為高、低、高、高時觸發(fā)

CH1-CH4的信號分別為高、低、高、高，且保持時間超過20ns時觸發(fā)

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8.狀態(tài)觸發(fā)(State)的應用

說明：此種觸發(fā)模式是在第四通道的上升或下降沿處，讀取前三個通道的邏輯運算結果，滿足條件是觸發(fā)。操作方法是：TRIGGER MENU→Type(main)→Logic(pop-up)→Class(main)→State(pop-up)。再依次設定顯示屏下方的各項。

9.檢查建立保持時間Setup/Hold

說明：該觸發(fā)方式是：以時鐘通道的跳變沿處為基準，設定一個時間范圍，在該范圍內(nèi)如果數(shù)據(jù)通道的信號邏輯值有變化，就會進行觸發(fā)。

操作方法是：TRIGGER MENU→Type(main)→Logic(pop-up)→Class(main)→Setup/Hold(pop-up)。再依次設定顯示屏下方的各項。其中Setup/Hold time 設臵時間范圍的起始/結束時刻。是以時鐘的跳變時刻為基準的。Setup值為正表示在時鐘跳變之前，而Hold值為正表示在時鐘跳變之后。

熟練掌握數(shù)字示波器提供的豐富的觸發(fā)方式，靈活運用，會使你捕捉信號、發(fā)現(xiàn)問題更有效。

第二通道的下降沿左右15ns范圍內(nèi)如果第四通道數(shù)據(jù)有變化就觸發(fā)

在第四通道的上升沿處，前三個通道的信號分別為高、低、高時觸發(fā)

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四 測試方法

一． InstaVuT(長余輝)有重要的價值

長余輝方式可看到信號中有尖形脈沖

正常觸發(fā)方式卻看不到這個尖脈沖

說明: 在NORMAL正常方式下，波形捕捉次數(shù)是50次/秒。在InstaVuT方式下，波形捕捉速率最高可達400000次/秒（依示波器而定）。示波器以疊加的方式把波形顯示在屏幕上，并且波形在屏幕上的停留時間可由用戶設定。其優(yōu)點是可捕捉到間歇性偶發(fā)信號，并且使看一段時間內(nèi)信號情況很方便。這種功能可以把一段時間內(nèi)的所有信號波形通過疊加的方式顯示在屏幕上。NORMAL方式下由于相鄰兩次捕捉波時間相隔太遠，很容易丟失間歇性偶發(fā)信號。操作方法：InstaVuT→MODE(main)→instaVu(popup),再在屏幕右側依需要設定波形保持時間，或選取永久保持。

二．利用單次觸發(fā)功能

說明： 單次觸發(fā)和軟件的單步運行很相似，每觸發(fā)一次就停下來，可詳細觀察觸發(fā)信號左右的信號情況。這在調試數(shù)字邏輯電路時尤其有用。

操作方法：按一下SHIFT+ACQUIRE MENU→stop after RUN/STOP（main）→ Single Acquisition Sequence(side), 就進入了單次觸發(fā)模式。按一下

用單次觸發(fā)功能，以通道1上電后出現(xiàn)的第一個下降沿為觸發(fā)信號，觀察通道2上的信號，看到相隔約500mS后有一毛刺信號。

RUN/STOP鍵，示波器就處于等待觸發(fā)狀態(tài)。捕捉到一次觸發(fā)后，示波器暫停接收觸發(fā)。如需再觸發(fā)，需再按下RUN/STOP鍵。

三.延時觸發(fā)的應用

示波器使用經(jīng)驗

TEK示波器提供了兩種延時觸發(fā)：delayed runs after main和delayed triggerable。① delayed runs after main

通道上出現(xiàn)觸發(fā)信號后，延時6us,以此時刻為基準點來顯示信號。

delayed runs after main方式工作過程是這樣的：找到一個觸發(fā)脈沖后，延時一段時間（時間長度由用戶設定），然后以延時后的時間點為觸發(fā)時刻顯示信號。

操作步驟：HORIZONTAL MENU→Time Base(main)→Delayed only(side)→Delayed Runs After Main(side)。然后設臵延時時間。

這種方式的一個應用：可用來詳細觀察與第一個觸發(fā)信號相距較遠的信號。② delayed triggerable

delayed triggerable分三種情況，由用戶設定，它的工作過程是這樣的：

主通道觸發(fā)等待用戶設定時間等待次通道出現(xiàn)觸發(fā)顯示波形次通道上出現(xiàn)n次觸發(fā)次通道上出現(xiàn)n次觸發(fā)等待用戶設定時間主通道和次通道的時基可以設臵成不同的值，顯示波形時是以次通道上的時基為準的。

下圖是一個delayed triggerable的例子。

CH2出現(xiàn)上升沿后，CH1再出現(xiàn)以此時間點為基準展寬信號來觀

察信號細節(jié)。三次上升沿，然后再延時6us,以此時間點為基準顯示信號。操作步驟：先按常規(guī)方法設好主通道的觸發(fā)，然后SHIFT DELAYED TRIG

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→Delayed by(main)→Triggerable After Time ,Events or Events/Time(side)，選其中的一種延時觸發(fā)方式，再設好顯示屏下方各值。

退出延時觸發(fā)的方法是：HORIZONTAL MENU→Time Base(main)→Main only(side)。

四．利用長記錄長度的功能

示例：

說明：觀察信號比較詳細，而且需要觀察很長一段時間內(nèi)的信號時，一個屏幕長度就不夠用了，這時可使用長記錄長度功能。操作方法： HORIZONAL MENU鍵，再進入Record Length選擇波形記錄長度?？筛鶕?jù)自己的需要選擇其中一種記錄長度。擰動HORRIZON鈕，時間上連續(xù)的信號波形就顯示在屏幕上。

五．利用數(shù)學運算功能

說明：示波器提供的加減乘除等運算功能可使測試更方便。比如上圖，利用兩個通道值相減就實現(xiàn)了差分測量。

操作方法：MORE→math(main),再依據(jù)需要設臵數(shù)學運算功能。

利用長記錄長度功能，觀察時間上

連續(xù)的信號波形。

上圖是用兩個普通探頭相減作差分測量波形圖 下圖是用差分探頭測量同一信號的波形圖

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六．利用頻譜分析功能

→FFT（main）。

七．Peck Detect和Envelope的應用

1K方波信號的頻譜圖

說明：TEK示波器提供了FFT功能?？捎脕碛^察信號的頻譜。操作方法是：MORE Sample方式下觀察到的信號波形 Peck Detect方式下觀察到的同一信號波形

Hi Res方式下觀察到的同一信號波形

Peck Detect方式下觀察到的同一信號波形

Average方式下觀察到的同一信號波形

示波器使用經(jīng)驗

說明：示波器水平記錄長度代表的時間長度除以總點數(shù)稱為一個取點間隔。每個取點間隔內(nèi)示波器采樣幾個點（假設為m），然后以某種方式取其中的一個點用于顯示電壓波形。不同的取點方式下觀察到的波形有所差別。

Sample方式下，總是取每個取點間隔內(nèi)采樣的m個點的第一個點用于顯示波形，這是示波器缺省的方式。

在Peak Detect方式下，在第一個取點間隔中取m個采樣值的最大值，在下一個取點間隔中取m個采樣值的最小值，這樣交替進行。此方式可用于檢查毛刺和虛假信號。

在Envelope方式下，把n次觸發(fā)取得的值都保存下來，然后在這n次觸發(fā)中對應的取點間隔處,從n*m個數(shù)據(jù)中找出最大值（最小值），在下一個取點間隔處找出最小值（最大值），交替顯示。此方式可顯示波形的包絡。

Hi res方式下，每個取點間隔內(nèi)采樣到的m個點取平均值，然后顯示。此方式可用于濾除噪聲。

Average方式下，進行n次觸發(fā)，每次觸發(fā)都采用Sample方式，然后在對應的取點時間間隔處，把n個值取平均值，依此值來顯示波形。此方式可用于降低周期信號的噪聲。

操作步驟：SHIFT ACQUIRE MENU→Mode(main)，再依據(jù)需要選取取點方式。

八．觀察信號質量時時間檔位要設置得足夠細

時間檔位打得太粗看不清上升沿細節(jié) 時間檔位打得細些可看到上升沿有毛刺

九．串擾調查的方法

通道1的尖峰毛刺和

通道2信號同步，由此判定通道2是串擾源。

示波器使用經(jīng)驗

說明：用兩個探頭，一個探頭接被串擾的信號，另一個探頭碰觸被懷疑為串擾信號源的點，如果此點上信號和被被串擾信號上的干擾信號同步，則此點極有可能是串擾信號源。

十．同步時鐘的測試方法

以同步時鐘的低頻時鐘信號作觸 發(fā)觀察到的顯示穩(wěn)定的波形

以同步時鐘的高頻時鐘信號作觸發(fā)時波形顯示混亂

說明：在用多個通道測量同步時鐘信號的關系時，要以頻率低的信號為觸發(fā)信號。否則會因為高頻信號觸發(fā)邊沿處，低頻信號電平有高有低而使顯示的低頻信號重疊。觀察不到穩(wěn)定的波形。

十一．注意虛假信號 示例：

時間檔位打在1ms觀察40M時鐘時，數(shù)字 示波器顯示一個476HZ的信號，是一虛假 信號，實測時可觀察到波形晃動。

說明：TEK示波器顯示方式是每個水平格50個點，而不管每個水平格代表的時間寬度。當時間檔位打在1ms時，每個水平格采50個點，也就是采樣速率是50KHZ/s。這種采樣速率要看40M的信號是根本不可能的。示波器只是把按50KHZ/S采到的點拼成了一個波形，而這些點因為太離散，根本不能代表40M信號的波形。因此，觀察信號時，時間檔位要打細，使采樣速率提高。

時間檔位打在12.5ns時觀察到的真

實的40M時鐘信號波形

示波器使用經(jīng)驗

十二．測信號質量時要去掉多余的負載 示例：

外接一個頻率計時測得的一16MHZ信號波形

去掉頻率計后測得的16MHZ信號波形

說明：外部負載的輸入電阻和電容會對被測信號產(chǎn)生衰減、濾波等影響。測信號質量時要盡量模擬電路板實際工作時的情況。

十三． Fit to screen的一個應用：時間檔位打粗情況下提高采樣速率，觀察寬度小、相距遠的信號

Fit to screen 為OFF，把時間單位打粗 Fit to screen 為ON，把時間單位打粗

來觀察信號之間關系時，卻因信號寬 時，觀察到的寬度小相距遠的信號之

度小而看不到信號

間關系

說明：TEK數(shù)字示波器Fit to screen打在OFF時，采樣速率是自動調整的，不管每個水平格兒代表多長時間，每個格顯示50個點。也就是說，時間檔位打得越粗，采樣速率越低。此時若把時間單位打粗來觀察寬度小、相距遠的信號之間關系，會因為采樣速率的降低而丟失寬度較小的信號。把Fit to screen打在ON時，在每個水平格兒代表時間長度一定情況下，記錄長度越長，每個格兒的點數(shù)就越多，相應采樣速率就越高。這時如果時間檔位較粗，不致因采樣速率降低太多而丟失寬度小的信號。

操作步驟：HORIZONTAL MENU→Record Length(main)→Fit to screen(side)。

示波器使用經(jīng)驗

十四． 精確測量相距較遠的信號的時間關系

（1）選用長記錄長度，F(xiàn)it to screen 打在ON，在時間檔位盡量小的情況下使兩個相距較遠信號同時顯示在屏幕上。按Cursor鍵，選取豎光標并移動，使兩上豎光標分別大致對齊兩個相距較遠信號,如圖a所示。

圖a.圖b.圖d.圖c.（2）擰動HORIZONAL鈕，把其中一個信號移動到屏幕正中央，如圖b所示。（3）把Fit to screen打到OFF，此時波形以屏幕正中央為基準點展開，如圖c 所示。

（4）此時發(fā)現(xiàn)豎光標可能與信號并未對齊，移動光標使之與信號精確對齊，如圖d所示。

（5）對另一個信號作同樣的操作。這兩個信號的時間精確關系就顯示在了屏幕的右上方。

根據(jù)測試的需要，把示波器提供的各種觸發(fā)方式和功能組合起來使用（比如延時觸發(fā)和單次觸發(fā)組合），會使您的測試技巧更高，發(fā)現(xiàn)問題更深刻，工作更有效。

五 小常識、小經(jīng)驗

1．數(shù)字示波器的鍵太多，主要有幾個，一般怎樣設置？

示波器主要有三個設臵區(qū)，第一個是：“VERTICAL”設臵區(qū)，用來設臵信號顯示時垂方向的有關狀況，諸如顯示幅度，在屏幕上的上下位臵等。第二個是“HORIZONTAL”設臵區(qū)，用來設臵信號顯示時在水平方向的有關狀況，比如左右位臵和信號顯示寬度。第三個是最復雜的“TRIGGER”設臵區(qū)，用來設臵信號的觸發(fā)方式，正是因為數(shù)字示波器提供了豐富的觸發(fā)方式才使其功能很強大。

“VERTICAL”通常設臵為2.0V；“HORIZONTAL”根據(jù)所觀察的具體信號設臵；“TRIGGETR”通常設臵為：TRIGGERT MENU →SET LEVEL TO 50%→Type（main）→Edge（pop-up）。

2．利用AUTOSET自動設置來觀察信號情況

按下AUTOSET鍵，示波器會按被測信號的情況自動顯示信號。

3．懷疑示波器的設置模式被搞錯了，怎么辦？

按下SETUP→Factory set(main)，使示波器回到廠家的設臵上。

4．觸發(fā)電平不合適，觀察信號就不穩(wěn)定或看不到 觸發(fā)電平應放臵在信號幅值范圍以內(nèi)，否則會因為沒有觸發(fā)而觀察不到波形。觸發(fā)電平太高或太低時，會因為隨機毛刺造成觸發(fā)而使屏幕上波形跳動。如果信號是單一直流電平，只有把觸發(fā)電平放在信號電平值上時屏幕上才會顯示有波形。

5．利用Measure功能

Measure提供了很多項測量功能，比如周期、頻率、上下峰值、上升下降沿時間，均方根值等。利用此功能使測試方便。

6．利用ZOOM功能

利用此功能可以在水平方向和垂直方向縮小或放大觀察信號。

7.利用Cursor功能

利用兩個垂直光標可以測量垂直兩點間的電壓差值，利用水平光標可以測量水平兩點間的時間距離。

操作方法：按面板上的CURSOR鍵，再按需要選取水平光標或垂直光標，旋

動面板上的SELECT鈕，使光標對準感興趣的兩點，其差值就顯示在了顯示屏上。

8．拷貝示波器屏幕圖形時要注意兩點

拷貝屏幕圖形時要首先保證設臵正確。操作方法：SHIFT+ HARDCOPY MENU →Port(main)→File(side)→layout(main)→Portrait(side)→Format(main)

→ BMP mono或 PCX。Port設臵不正確時，圖形拷貝不到磁盤上。Layout設臵成Landscape時，拷貝到磁盤上的圖形是倒的，會給下一步處理帶來麻煩。

9．加深認識1×和10×探頭

1×探頭也稱1：1探頭，可簡單地將高輸入阻抗示波器接到被測電路，相當于電纜的功能。它將引入一明顯的電容，與示波器的輸入并聯(lián)。一個1×探頭約有40至60PF的電容。

10×探頭也稱10：1探頭、分壓探頭或衰減探頭，內(nèi)部插有并聯(lián)的電阻器和電容器。，各示波器連接后如下圖所示。

R1 ＋ R 2 VsC1 C0－C2Vin＋－10×探頭示波器探頭內(nèi)電阻和電容R1、C1與示波器輸入電阻電容R2、C2滿足R1*C1=R2*C2時，兩個電容的影響正好抵消。此時：

?R2?Vin?Vs???R1?R2?

R2是示器的輸入阻抗（1MΩ），R1=9R2，可得：。

?1?Vin???Vs?10?結果是：探頭和示波器結合后，由于兩個電容有效地抵消，10×探頭有比1×探頭寬得多的帶寬，代價是招致電壓的損失。只要被測電壓不致小到被10除以后，示波器上讀不到即可。這意味著在決定是否使用10探頭時，要考慮示波器的靈敏度和信號電壓能否夠用。在許多示波器上，用戶必須記住，使用10× 探

頭時，要將測量結果乘以10。TEK數(shù)字示波器能自動識別P6139和P6245型號的10×探頭，會自動將讀數(shù)調至正確值。

用10×探頭時，電阻和電容影響都降低（相對1×探頭），但保留了探頭電容C0，這一電容量由制造廠給定。

P6139探頭小孔就是調節(jié)上圖所示的小補償電容的。方法是將探頭接在示波器上的校正信號源上（一般是0.5V,1KHZ方波），調整探頭電容，使方波盡可能呈方形且頂端平坦。

11．實時取樣和重復取樣

實時取樣是最明顯和直觀的取樣方式。所有的取樣點是響應示波器的一次觸發(fā)而獲取的。這種技術的主要好處是可以獲得一次瞬變值（或稱單沖信號）。缺點是模-數(shù)轉換器必須以高于信號最高頻率兩倍的速度準確地工作。

重復取樣分兩類：順序取樣和隨機取樣，可在波形滿足下面兩種條件時采用： 1：波形必需是重復的； 2：必需能穩(wěn)定地觸發(fā)。

順序重復取樣：每觸發(fā)一次獲取一個單一取樣。當發(fā)生觸發(fā)時，觸發(fā)后在精確控制的時間內(nèi)進行取樣。每觸發(fā)一次，往后延遲一點時間，使全部波形都被取樣。

隨機重復取樣：相對于觸發(fā)信號而言隨機地取樣，再根據(jù)取樣點距觸發(fā)時刻的距離，把采到的點合成一個波形。這樣就不受模-數(shù)轉換器速度的限制，但其性能受下列局限，即獲取時間顫抖最小的取樣，并相對觸發(fā)信號及時布臵該取樣點的能力。

TEK數(shù)字示波器提供了隨機重復取樣技術。在Repetitive Signal設臵成ON情況下，當時間檔位打得很小，模數(shù)轉換器速度滿足不了要求時，示波器會自動啟用隨機重復取樣，此時示波器左上角會顯示一個ET（Equivalent-time）標識。當Repetitive Signal設臵成OFF時，不管時間檔位打得是否很小，示波器只用實時采樣。

操作方法：SHIFT+ACQUIRE MENU →Repetitive Signal(main)→ on或off.(side).12.調整釋抑時間（Holdoff）的作用

示波器觸發(fā)后，抑制觸發(fā)系統(tǒng)以免再取點過程中再次觸發(fā)，直到一次設定長度的點取完。設定長度的點取完后，示波器還會在HOLDOFF設定的時間長度內(nèi)抑制觸發(fā)信號。這種功能可用來穩(wěn)定顯示復雜周其脈沖序列。以下圖所示一個脈沖序列為例。

holdoff

如上圖所示：圖中虛線代表觸發(fā)電平位臵，采用邊沿觸發(fā)。當Holdoff時間設臵為圖中所示時間長度時，不論首先由三個脈沖中的哪一個先觸發(fā)，由于釋抑時間的設臵，下一次的觸發(fā)信號仍然只能是它。這樣屏幕上就能顯示出穩(wěn)定的波形。否則會因為圖中所示的各個脈沖都能觸發(fā)而使屏幕不能穩(wěn)定地顯示波形，很雜亂。

操作方法：TRIGGER MENU→Mode&Holdoff(main),再在顯示屏右側調整釋抑時間的長度。

第二篇：簡易數(shù)字存儲示波器設計

合肥工業(yè)大學 課程設計實驗報告

題目：簡易數(shù)字存儲示波器設計 學院： 專業(yè)： 姓名： 學號： 指導老師：

目錄

一、概述---------------第二頁

1.課程設計題目及要求---------------

2.課程設計目的-----------------------

3．背景介紹-------------------------

二、設計方案與電路實現(xiàn)第四頁

1.工作原理----------------------------

2.利用Quartus軟件，編寫.v文件-------

3.modelsim及Quartus軟件仿真，描述電路性能的波形等參數(shù)

4.模擬仿真、結論------------------

三、心得體會--------第九頁

四、參考文獻--------------第九頁

一、概述

（1）課程設計的題目及要求

1.課程設計的題目：簡易數(shù)字存儲示波器設計.2.課程設計的要求：

a.利用 FPGA 實現(xiàn)數(shù)字存儲示波器.b.由 FPGA 控制 ADC 對一路模擬信號采樣, 采樣數(shù)據(jù)暫存于 RAM 中.c.由 FPGA 將 RAM 中的數(shù)據(jù)讀出, 并控制 DAC 輸出給示波器顯示.d.由一個按鍵模擬觸發(fā)信號.e.選用 GW48-PK2 系統(tǒng), 編寫程序在 FPGA 上實現(xiàn)并加以驗證.（2）課程設計目的

1．通過本次課程設計掌握Quartusm及modelsim軟件的運用 2．掌握數(shù)字信號處理的原理方法與實現(xiàn)的過程

3.通過本次課程設計學習解決問題的思路與方法，學習查找資料和運用所學知識解決實際問題的能力 4.學習與別人溝通和合作的能力 5.學會獨立思考

（3）背景介紹

數(shù)字存儲示波器有別于一般的模擬示波器，它是將采集到的模擬電壓信號轉換為數(shù)字信號，由內(nèi)部微機進行分析、處理、存儲、顯示或打印等操作。這類示波器通常具有程控和遙控能力，通過GPIB接口還可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C等外部設備進行分析處理。

數(shù)字存儲示波器的基本原理如圖所示，其工作過程一般分為存儲和顯示兩個階段。在存儲階段，首先對被測模擬信號進行采樣和量化，經(jīng) A/D轉換器轉換成數(shù)字信號后，依次存入RAM中，當采樣頻率足夠高時，就可以實現(xiàn)信號的不失真存儲。當需要觀察這些信息時，只要以合適的頻率把這些信息從存儲器RAM中按原順序取出，經(jīng)D/A轉換和LPE濾波后送至示波器就可以觀察的還原后的波形。

普通模擬示波器 CRT 上的 P31 熒光物質的余輝時間小于 1ms。在有些情況下，使用 P7 熒光物質的 CRT 能給出大約 300ms 的余輝時間。只要有信號照射熒光物質，CRT 就將不斷顯示信號波形。而當信號去掉以后使用 P31 材料的 CRT 上的掃跡迅速變暗，而使用 P7 材料的 CRT 上的掃跡停留時間稍長一些。

那么，如果信號在一秒鐘內(nèi)只有幾次，或者信號的周期僅為數(shù)秒，甚至信號只猝發(fā)一次，那又將會怎么樣呢？在這種情況下，使用我們上面介紹過的模擬示波器幾乎乃至于完全不能觀察到這些信號。

所謂數(shù)字存儲就是在示波器中以數(shù)字編碼的形式來貯存信號。當信號進入數(shù)字存儲示波器，或稱 DSO 以后，在信號到達CRT 的偏轉電路之前（圖1），示波器將按一定的時間間隔對信號電壓進行采樣。然后用一個模/數(shù)變換器（ADC）對這些采樣值進行變換從而生成代表每一個采樣電壓的二進制字。這個過程稱為數(shù)字化。

獲得的二進制數(shù)值貯存在存儲器中。對輸入信號進行采樣的速率稱為采樣速率。采樣速率由采樣時鐘控制。對于一般使用情況來說，采樣速率的范圍從每秒 20 兆次（20MS/s）到 200MS/s。存儲器中貯存的數(shù)據(jù)用來在示波器的屏幕上重建信號波形。所以，在DSO中的輸入信號接頭和示波器 CRT 之間的電路不只是僅有模擬電路。輸入信號的波形在 CRT 上獲得顯示之前先要存貯到存儲器中，我們在示波器屏幕上看到的波形總是由所采集到數(shù)據(jù)重建的波形，而不是輸入連接端上所加信號的直接波形顯示。

二、設計方案與電路實現(xiàn)

1.工作原理

數(shù)字存儲示波器與模擬示波器不同在于信號進入示波器后立刻通過高速A/D轉換器將模擬信號前端快速采樣，存儲其數(shù)字化信號。并利用數(shù)字信號處理技術對所存儲的數(shù)據(jù)進行實時快速處理，得到信號的波形及其參數(shù)，并由示波器顯示，從而實現(xiàn)模擬示波器功能，而且測量精度高。還可存儲信號，因而，數(shù)字存儲示波器可以存儲和調用顯示特定時刻信號。

計數(shù)器模塊采用和A/D同步時鐘，通過寫使能wren控制A/D采樣，當wren=1時，處于與采樣允許階段，每一個時鐘周期A/D采集一次數(shù)據(jù)，每經(jīng)過一個采樣周期地址計數(shù)器加一，產(chǎn)生一次地址鎖存，并把數(shù)據(jù)鎖存到RAM中。

2.A/D結構 ①內(nèi)含S/H；

②為半閃爍結構（flash)，兩個4bit并行A/D組合為8 bit，轉換速率20 Ms/s； ③輸入信號 +（0– 2）V； ④基準電壓 + 2V 等等 TLC5510內(nèi)部電路結構

3.利用quartus軟件，編寫.v文件（1）頂層模塊

module reserve(clk, key1, trag, adin, dout);

input[7:0] adin;input clk,key1;

output[9:0] trag;output[9:0] dout;

wire[9:0] trag;wire[9:0] dout;wire[9:0] Q1;wire[7:0] md;wire[7:0] din;

reg[9:0] t;

assign dout={md[7:0],2'b00};assign trag=Q1;

count count(.q1(Q1),.clock(clk));ad ad(.ADIN(adin),.DIN(din),.CLK(clk));

dpram dpram(.data(din),.wren(key1),.q(md),.address(Q1),.inclock(clk));endmodule

（2）計數(shù)器模塊

module count(clock,q1);input clock； output[9:0] q1;

reg[9:0] t;

always @(posedge clock)begin t<=t+1;end

assign q1=t;endmodule

（3）A/D模塊

module ad(ADIN,CLK,DIN);input CLK;input[7:0] ADIN;output[7:0] DIN;

reg[7:0] m;

always@(posedge CLK)begin m<=ADIN;end

assign DIN=m;endmodule

描述電路

4.實驗結論

經(jīng)過在modelsim上仿真得到的波形滿足預先設計的功能，在quartus上編譯的結果也是正確的。

三．心得體會

這次的實驗讓我收獲頗多，因為這次的課程設計需要用到單片機的知識,verilog的知識，還用到了數(shù)字集成電路的知識，是我對于本專業(yè)的認識有了更深的了解，也是我明白了現(xiàn)在市面上的電子產(chǎn)品大體的設計步驟。不但如此，我還通過這次試驗掌握了示波器的使用方法，協(xié)調了知識綜合應用的能力。這次試驗中還用到了數(shù)模模數(shù)芯片，讓我對其產(chǎn)生好奇，因為這就相當于電子世界里面的人類的聽覺。并且通過這次實驗還對于quartus和modelsim軟件仿真有了一些認識，知道了編程序不要怕從哪里下手，一定要多練，寫的多了，自然而然就會了，這次實驗讓我對于vrilog語言結構有更多了認識，并且我也熟悉了老師們經(jīng)常在課堂上說的FPGA，而且還鍛煉和組員們的協(xié)調能力，合作能力，受益匪淺。

四．參考文獻

《EDA技術實用教程---VHDL》潘松、黃繼業(yè)編著；

《Verilog HDL高級數(shù)字設計》出版社: 電子工業(yè)出版社;第1版(2010年4月1日；

《Verilog數(shù)字系統(tǒng)設計教程》夏宇聞；

《數(shù)字信號處理的FPGA實現(xiàn)》（第2版）劉凌譯；

第三篇：工程師電子制作故事：數(shù)字示波器DIY設計

工程師電子制作故事：數(shù)字示波器DIY設計

2012年03月19日 16:44 來源：本站整理 作者：電子大兵 我要評論(0)

隨著電子技術的發(fā)展和電路結構的變化，對電路測量的要求也變得更高，在電子制作中會發(fā)現(xiàn)對很多參數(shù)的測量已不是一塊萬用表所能勝任的了，比如單片機某I/O口的輸出波形或制作放大器測其頻率響應等等，所以示波器自然而然地和萬用表一樣變成了電子工程師和愛好者的必備工具。然而示波器動輒幾千上萬甚至數(shù)萬元的價格不是每個人都能接受的，如果你是一名電子愛好者或者和我一樣是一名電子專業(yè)的大學生，何不發(fā)揮自己的聰明才智自己制作一臺夠用的示波器，不僅省錢，更可以享受DIY帶來的獨特樂趣！

下面就示波器的基本原理簡要介紹一下，再就數(shù)字示波器與模擬示波器做一個簡要的比較。物理學理論可以證明，一端通過細繩固定的重物在作擺動時，與中心垂線的距離滿足正弦波規(guī)律。沙漏實驗可以清晰地顯示這個隨時間變化的波形：用沙漏充當重物，并且在沙漏底下的桌面上平鋪一張紙，當沙漏開始擺動時，讓紙勻速移動。這樣，沙漏中流出的細沙，就在紙上留下了一個正弦波痕跡，如圖1所示。利用這種設計思想，可以完成波形在平面上（對應于時間的流動）的展開。

這種設計思想在波形記錄、顯示中被廣泛采用，比如心電圖機，就是用原地擺動的電熱針，在勻速移動的記錄紙帶上描記出心電波形。

利用心電圖機的結構，雖可以記錄電壓信號，但是，示波器在大量的應用中，并不需要通過消耗紙張來記錄波形，而僅僅是觀察波形。因此，可以重復使用的CRT示波管被應用到示波器的設計中。模擬示波器把需觀測的兩個電信號加至示波管的X、Y 通道以控制電子束的偏移，從而獲得熒光屏上關于這兩個電信號關系的顯示波形。這種模擬示波器體積大、重量重、成本高、價格貴，并且不太適合用于對非周期的、單次信號的測量。數(shù)字示波器首先對模擬信號進行高速采樣獲得相應的數(shù)字數(shù)據(jù)并存儲。用數(shù)字信號處理技術對采樣得到的數(shù)字信號進行相關處理與運算，從而獲得所需的各種信號參數(shù)。根據(jù)得到的信號參數(shù)繪制信號波形，并可對被測信號進行實時的、瞬態(tài)的分析，以方便使用者了解信號質量，快速準確地進行故障的診斷。測量開始時，操作者可通過操作界面選定測量類型、測量參數(shù)及測量范圍（可選自動設置，由儀器自動設置最佳范圍）；微處理器自動將測量設置解釋到采樣電路，并啟動數(shù)據(jù)采集；采集完成后，由微處理器對采樣數(shù)據(jù)按測量設置進行處理，提取所需要的測量參數(shù)，并將結果送顯示部件。

使用模擬示波器和數(shù)字示波器通常都能很好地觀察簡單重復性信號。但是兩者都有其優(yōu)點和局限性，如圖2所示。對于模擬示波器來說，由于CRT的余輝時間很短，因而難于顯示頻率很低的信號。由于示波管上的掃描軌跡亮度和掃描速度成反比，所以具有快速上升、下降時間的低重復速率信號就很難看到。而數(shù)字示波器的掃描軌跡亮度和掃描速度與信號重復速率無關，故可以很好地反映出來。對于顯示具有較高重復速率的重復性信號的快速上升、下降沿來說，數(shù)字存儲示波器和模擬示波器的性能幾乎沒有什么區(qū)別，用兩種示波器都能很好地觀察信號波形。當要進行信號參量的測量時，數(shù)字存儲示波器的優(yōu)點在于具有自動測量各種參數(shù)的能力。而使用模擬示波器時，則必須自己設置光標、分析理解顯示的波形才能得到測量的結果。但是如果要進行調整工作，那么一般最好使用模擬示波器。這是因為模擬示波器的實時顯示能力使它在每時每刻都能顯示出輸入的電壓。其波形更新速率（每秒鐘在屏幕上描畫掃描軌跡的次數(shù)）很高，所以信號的任何變化都會立即顯示出來。與模擬示波器相反，數(shù)字示波器所顯示的是用采集的波形數(shù)據(jù)重建的波形，所以其波形更新率遠低于模擬示波器，結果在信號發(fā)生變化和變化了的信號在屏幕上顯示出來之間就有了一定的時間延遲，這是數(shù)字示波器的重大缺點。

但是綜合起來數(shù)字示波器還是有很大優(yōu)勢的。

自制示波器，做模擬示波器還是數(shù)字示波器？當然要做就做數(shù)字的！因為做數(shù)字示波器更簡單，請往下看：

1.模擬示波器需要與帶寬相適應的CRT示波管，隨著頻率的提高，對CRT示波管的工藝要求嚴格，成本增加，存在技術瓶頸。所以在電子市場上不好買，性能好的大多數(shù)是進口品牌，其價格昂貴且需要處理的問題也多，比如要產(chǎn)生陽極高壓、掃描鋸齒波，還要對示波管進行電磁屏蔽等等，而且做出來體積很大，便攜就更談不上了。而數(shù)字示波器只需要與帶寬相適應的高速A/D轉換器，其他存儲器和D/A轉換器以及顯示器都是較低速的部件，顯示器可用LCD顯示模塊，在電子市場很容易買到，價格也不貴而且應用簡單，只需考慮與微處理器的接口，體積小且功耗遠小于CRT示波管。使用LCD顯示模塊做示波器，做成便攜的很容易，做成示波表都沒問題！當然LCD顯示模塊也有其不足之處，比如亮度和對比度不如CRT示波管，但綜合考慮，LCD顯示模塊的優(yōu)勢還是比較明顯的。

2.模擬示波器是一個完全的硬件結構，做好之后很難進行功能升級，而數(shù)字示波器不同，在保證基本硬件后它的控制以及其他功能的實現(xiàn)都是由軟件來實現(xiàn)的。這樣升級就變得非常容易，你甚至可以把它當成一塊開發(fā)板用來練習編程！做一個能當開發(fā)板用的示波器，你還猶豫嗎？

基于以上兩種原因，制作數(shù)字示波器當然是不二之選！

本文介紹的就是我制作的一臺便攜式數(shù)字示波器（如圖3所示）。

由于采用320×240分辨率的顯示器，所以顯示波形非常細致。圖4～圖11為該示波器測量不同頻率信號時的實拍照片。

5Hz的信號用一般的模擬示波器測量，只能看到一個亮點在屏幕上游動，根本看不出完整的波形，而我做的這個示波器可以顯示出完整的波形，在測量低頻率信號時這是一個很大的優(yōu)勢。

該示波器由6部分電路構成，分別是：

1.輸入程控放大（衰減）電路2.高速AD轉換電路3.FIFO存儲電路4.顯示控制電路5.時鐘產(chǎn)生電路6.測頻與控制電路在這幾部分中，最重要的是程控放大電路和AD轉換電路，因為這兩個電路是這個數(shù)字示波器的咽喉，程控放大電路決定了示波器的輸入帶寬和垂直分辨率，AD轉換電路決定了示波器水平分辨率，這兩個分辨率直接決定著示波器性能的優(yōu)劣。這兩部分電路將被測信號轉換成后面的處理電路所需的數(shù)據(jù)信號，慶幸的是這幾部分電路都可用高性能的集成電路加少量外圍器件構成，電路設計簡單，調試也很簡單。整個示波器我覺得最難的應該是程序，也就是軟件方面。

軟件承擔著該示波器的所有數(shù)據(jù)處理和控制任務，包括AD采樣控制、水平掃速控制、垂直靈敏度控制、顯示處理、峰峰值測量、頻率測量等任務。為了提高性能，這個示波器使用了兩片單片機，分別用于顯示和控制，所以程序的設計還要考慮兩個單片機之間的通信問題，這些在文章的各章節(jié)都會有詳細的描述和解釋。

通過這個示波器的制作，你將會了解很多東西，比如如何用運算放大器設計組合放大電路、高速AD轉換器的應用、FIFO存儲器的應用、AVR單片機SPI總線接口協(xié)議以及高分辨率點陣液晶顯示器的驅動等內(nèi)容，這些內(nèi)容對于別的電子設計也是非常有用的。

第四篇：數(shù)字有線機頂盒基本使用方法和常見問題

數(shù)字有線機頂盒基本使用方法和常見問題

數(shù)字電視機頂盒STB（Set-TopBox）是信息家電之一，它是一種能夠讓用戶在現(xiàn)有模擬電視機上觀看數(shù)字電視節(jié)目，并進行交互式數(shù)字化娛樂、教育和商業(yè)化活動的消費類電子產(chǎn)品。目前我們使用的是數(shù)字有線電視機頂盒（DVB-C），是可以將有線的數(shù)字電視信號轉換成電視機可接收的模擬信號的變換設備，它對經(jīng)過數(shù)字化壓縮的圖象和聲音信號進行解碼還原，產(chǎn)生模擬的視頻和音頻信號，通過機頂盒上的各種信號輸出端（音視頻輸出端子、分量視頻輸出端子、S－視頻輸出端子、HDMI端子）經(jīng)由信號線輸送到電視機相應輸入端，來收看高質量的電視節(jié)目。

基本使用方法

1.機頂盒主要端口功能

有線電視信號輸入（射頻輸入）端子，連接有線電視信號線； 有線電視信號輸出（環(huán)路輸出）端子，連接到電視機，要觀賞模擬方式播放的節(jié)目時，加以連接；

視頻輸出端子（黃色），連接到電視機的視頻輸入端子；

音頻輸出端子（紅色、白色），連接到電視機的音頻輸入端子，紅色是右聲道，白色是左聲道；

色差分量輸出端子，連接到有分量視頻輸入端子的電視機，但是，還需要連接音頻輸出；

S－視頻輸出端子，連接到有S－視頻輸入端子的電視機，同樣需要連接音頻輸出；

HDMI端子，數(shù)字信號輸出接口，高質量地傳送數(shù)字圖象和聲音； 數(shù)字音頻（廣播）輸出接口(SPDIF)，通過此接口可以實現(xiàn)數(shù)字音頻（廣播）的光纖信號輸出；

RS232串行端子，用于機頂盒和外部連接設備之間的信號接收和發(fā)送，是維護人員專用的接口。

2.系統(tǒng)連接

A、通過同軸電纜（有線電視信號線）連接有線電視CATV用戶盒到機頂盒的信號輸入端口；

B、通過音視頻線（黃紅白線），顏色對應地連接機頂盒背面的音視頻輸出端到電視機的音視頻輸入端，也可采用分量視頻線（紅藍綠線），S－端子視頻線和HDMI線連接到電視機相應的輸入端口上；

C、通過同軸電纜連接機頂盒的環(huán)路輸出到電視機的有線輸入端用于收看模擬電視（可選操作）；

D、接通機頂盒電源。

3.快速安裝使用

A、檢查系統(tǒng)連接；

B、插入節(jié)目運營商提供的智能卡，卡上繪有插入方向的箭頭，按箭頭方向插入前面板的插槽即可；

C、打開電視機并將電視機切換到視頻/AV狀態(tài)(或S視頻、HDMI等相應狀態(tài))，打開機頂盒電源出現(xiàn)“徐州有線數(shù)字電視”界面（初次開機時會自動搜索可用頻道并儲存），稍后即可觀看數(shù)字電視節(jié)目；

D、使用機頂盒遙控器選擇所要收看的數(shù)字電視節(jié)目以及調整機頂盒的音量，使用電視機遙控器控制電視機音量。

4.節(jié)目搜索

使用過程中，如用戶誤操作，節(jié)目運營商改變了頻道制作或更改頻點后造成的一些頻道消失或錯亂的現(xiàn)象，用戶可以使用節(jié)目搜索功能重新搜索可用頻道，具體操作是：

A、在普通觀看模式下，按下機頂盒遙控器上的菜單鍵，屏幕上會出現(xiàn)帶有“徐州有線數(shù)字電視”字樣的主菜單界面，有“電視節(jié)目、廣播節(jié)目*、視頻點播*、系統(tǒng)設臵、淮海視屏*、節(jié)目指南、游戲娛樂”七個選擇框；

B、使用機頂盒遙控器的方向鍵移動目標框，將光標移動至系統(tǒng)設臵，點擊確認鍵進入系統(tǒng)設臵界面；

C、使用方向鍵和確認鍵進入頻道（節(jié)目）管理界面；

D、進入節(jié)目搜索界面，點選自動搜索，各個頻道會自動完成檢索并儲存。

注：標*項，視節(jié)目運營商支持為可用或不可用。

常見問題

1.數(shù)字電視有時候會出現(xiàn)馬賽克、停頓或節(jié)目接收不全

這是由于電視信號接收不良造成的。主要有以下幾種原因： 一是，數(shù)字電視傳輸平臺信號接收不良，影響的因素比較復雜。二是，用戶自行改造家庭內(nèi)部有線電視線路時，接線不規(guī)范，使用不合格器材，電纜采用直接對接而不使用連接器，接頭氧化造成接觸不良。

三是，網(wǎng)絡傳輸中有故障。遇到這樣的現(xiàn)象，用戶首先要將家庭內(nèi)部的線路整理一下，電纜不能有接頭，檢查插頭是否接觸良好，查看模擬電視信號是否正常。當用戶把線路、連接頭、每個插座都檢查完畢，還是有馬賽克或者節(jié)目仍然接收不全，可以通過服務熱線與服務站點聯(lián)系。

2.遙控器失靈

a遙控器是否對準機頂盒面板上的遙控接收頭；

b遙控器里的電池是否電力充足。

3.只有圖象沒聲音或只有聲音沒圖象

A、音視頻信號線的連接是否可靠；

B、電視機音量和機頂盒音量是否調節(jié)適當。

注：檢查視頻信號線是否連接可靠，主要看有無開機畫面。

4.電源不通，機頂盒無法開機

A、確認機頂盒背面的電源是否連接開關是否打開；

B、確認機頂盒是否處在待機狀態(tài)。

5.機頂盒初始密碼

多數(shù)是全部為“0”或者“1234”。（如有不同，還應根據(jù)廠家說明書提示為準）

6.屏幕上方出現(xiàn)信封的標志

節(jié)目運營商發(fā)給用戶的訊息，如節(jié)目到期等，閱讀方法為使用菜單鍵進入主菜單，依次點選系統(tǒng)設臵－電子信箱，進入郵件管理窗口，根據(jù)屏幕提示閱讀并管理郵件，清空信箱后，信封標志即可消失。

7.寬屏電視機用戶電視畫面圖象變扁

取決于節(jié)目運營商提供的節(jié)目源，如為普通的4︰3，寬屏電視機寬高比為16︰9，會導致畫面變扁。

8.機頂盒有靜電

檢查電源插板?？措娫词欠裼薪拥鼐€，連接好電源的地線。

9.多臺電視機能否共用機頂盒

兩臺或多臺電視機通過機頂盒的多路視音頻輸出，是可以共用一個機頂盒的，但這幾臺電視機同時收看的節(jié)目是相同的。如果需要每臺電視機同時收看不同的節(jié)目，則需要一臺電視機上配臵一個機頂盒。

10.有線數(shù)字電視出現(xiàn)串音是什么原因

這是由于在某些電視頻道伴音的左右聲道中，一個聲道傳了電視伴音信號，另一個聲道傳了廣播信號。當你選擇聲道不正確時，就會出現(xiàn)串音現(xiàn)象。出現(xiàn)這種情況，可以用機頂盒遙控器進入系統(tǒng)設臵，找到音視頻設臵選項進行聲道調整即可。

11.機頂盒使用時，引發(fā)電視機產(chǎn)生交流聲（嗡嗡聲）

此情況大多發(fā)生在國產(chǎn)平板電視機上。主要是由于不同設備之間的多點接地引起了地環(huán)路，因此出現(xiàn)嗡聲。這個更多的是因為地電位差而引起的，解決辦法就是找個只有兩相插頭的接線板，插在電源插座上，平板的三插就插在這個接線板上，也就是去掉外殼接地這個接線柱，也可把平板電視的電源插座中（三個腳的那種）中間那個接地腳去掉（弄彎）基本上可以解決交流聲的問題。

附注：海信高清機頂盒在選擇不同輸出方式時（音視頻輸出端子、分

量視頻輸出端子、S－視頻輸出端子、HDMI端子），需要與機頂盒遙控器左上方的輸出模式按鍵配合使用。

第五篇：LabView虛擬示波器實驗報告

內(nèi)蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

虛擬儀器課程設計

報告

題目：雙通道虛擬示波器 姓名：朱夢元 學號：1067106207 班級：10自動化2班 指導教師：肖俊生內(nèi)蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

．1 緒論

在數(shù)字電路實驗中，需要使用若干儀器、儀表觀察實驗現(xiàn)象和結果。常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。萬用表和邏輯筆使用方法比較簡單，而邏輯分析儀和存儲示波器目前在數(shù)字電路教學實驗中應用還不十分普遍。示波器是一種使用非常廣泛，且使用相對復雜的儀器。本章從使用的角度介紹一下示波器的原理和使用方法。

示波器工作原理是：示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數(shù)字電路實驗現(xiàn)象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉系統(tǒng)、Y軸偏轉系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標準信號源組成。

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質的屏面上，就可產(chǎn)生細小的光點。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能 內(nèi)蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等

示波器用來測量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器，由電子管放大器、掃描振蕩器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外，還可以測定頻率、電壓強度等。凡可以變?yōu)殡娦闹芷谛晕锢磉^程都可以用示波器進行觀測。虛擬儀器介紹

1.1 虛擬儀器簡介

虛擬儀器技術就是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。自1986年問世以來，世界各國的工程師和科學家們都已將NI LabVIEW圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設計周期的各個環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質量、縮短了產(chǎn)品投放市場的時間，并提高了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率。使用集成化的虛擬儀器環(huán)境與現(xiàn)實世界的信號相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內(nèi)提高生產(chǎn)效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們?nèi)魏雾椖啃枰?/p>

20年來，無論是初學乍用的新手還是經(jīng)驗豐富的程序開發(fā)人員，虛擬儀器在各種不同的工程應用和行業(yè)的測量及控制的用戶中廣受歡迎，這都歸功于其直觀化的圖形 內(nèi)蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

編程語言。虛擬儀器的圖形化數(shù)據(jù)流語言和程序框圖能自然地顯示您的數(shù)據(jù)流，同時地圖化的用戶界面直觀地顯示數(shù)據(jù)，使我們能夠輕松地查看、修改數(shù)據(jù)或控制輸入。

美國國家儀器公司NI（National Instruments）提出的虛擬測量儀器（VI）概念，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領域的一場重大變革，使得計算機和網(wǎng)絡技術得以長驅直入儀器領域，和儀器技術結合起來，從而開創(chuàng)了“軟件即是儀器”的先河。

“軟件即是儀器”這是NI公司提出的虛擬儀器理念的核心思想。從這一思想出發(fā)，基于電腦或工作站、軟件和I／O部件來構建虛擬儀器。I／O部件可以是獨立儀器、模塊化儀器、數(shù)據(jù)采集板（DAQ）或傳感器。NI所擁有的虛擬儀器產(chǎn)品包括軟件產(chǎn)品（如LabVIEW）、GPIB產(chǎn)品、數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品、信號處理產(chǎn)品、圖像采集產(chǎn)品、DSP產(chǎn)品和VXI控制產(chǎn)品等。

1.2 虛擬儀器的特點和優(yōu)勢

虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨立儀器無法比擬的優(yōu)勢，但它并不否定傳統(tǒng)儀器的作用，它們相互交叉又相互補充，相得益彰。在高速度、高帶寬和專業(yè)測試領域，獨立儀器具有無可替代的優(yōu)勢。在中低檔測試領域，虛擬儀器可取代一部分獨立儀器的工作，但完成復雜環(huán)境下的自動化測試是虛擬儀器的拿 內(nèi)蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

手好戲，是傳統(tǒng)的獨立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作。

LabVIEW是NI推出的虛擬儀器開發(fā)平臺軟件，它們能夠以其直觀簡便的編程方式、眾多的源碼級的設備驅動程序、多種多樣的分析和表達功能支持，為用戶快捷地構筑自己在實際生產(chǎn)中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎條件。

LabVIEW采用圖形化編程語言--G語言，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，易學易用，特別適合硬件工程師、實驗室技術人員、生產(chǎn)線工藝技術人員的學習和使用，可在很短的時間內(nèi)掌握并應用到實踐中去。特別是對于熟悉儀器結構和硬件電路的硬件工程師、現(xiàn)場工程技術人員及測試技術人員來說，編程就像設計電路圖一樣；因此，硬件工程師、現(xiàn)場工程技術人員及測試技術人員們學習LabVIEW駕輕就熟，在很短的時間內(nèi)就能夠學會并應用LabVIEW。也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。

LabVIEW這么容易學習和使用，是不是LabVIEW的功能十分有限呢？不。像C或C++等其它計算機高級語言一樣，LabVIEW也是一種通用編程系統(tǒng)，具有各種各樣、功能強大的函數(shù)庫，包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串行儀器控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲，甚至還有目前十分熱門的網(wǎng)絡功能。LabVIEW也有完善的仿真、調試工具，如設置斷點、單步等。LabVIEW的動態(tài)連續(xù)跟蹤方式，可以連續(xù)、動態(tài)地觀察程序 內(nèi)蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

中的數(shù)據(jù)及其變化情況，比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便、更?有效。而且LabVIEW與其它計算機語言相比，有一個特別重要的不同點：其它計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼行，而LabVIEW采用圖形化編程語言--G語言。

LabVIEW程序又稱為虛擬儀器，它的表現(xiàn)形式和功能類似于實際的儀器；但LabVIEW程序很容易改變設置和功能。因此，LabVIEW特別適用于實驗室、多品種小批量的生產(chǎn)線等需要經(jīng)常改變儀器和設備的參數(shù)和功能的場合，及對信號進行分析研究、傳輸?shù)葓龊稀?/p>

總之，由于LabVIEW能夠為用戶提供簡明、直觀、易用的圖形編程方式，能夠將繁瑣復雜的語言編程簡化成為以菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來，十分省時簡便，深受用戶青睞。與傳統(tǒng)的編程語言比較，LabVIEW圖形編程方式能夠節(jié)省85％以上的程序開發(fā)時間，其運行速度卻幾乎不受影響，體現(xiàn)出了極高的效率。使用虛擬儀器產(chǎn)品，用戶可以根據(jù)實際生產(chǎn)需要重新構筑新的儀器系統(tǒng)。例如，用戶可以將原有的帶有RS232接口的儀器、VXI總線儀器以及GPIB儀器通過計算機，聯(lián)接在一起，組成各種各樣新的儀器系統(tǒng)，由計算機進行統(tǒng)一管理和操作?？梢灶A見，由于LabVIEW這些其他語言無法比擬的優(yōu)勢，已經(jīng)成為該領域的一朵奇葩！最終將引發(fā)傳統(tǒng)的儀器產(chǎn)業(yè)一場新的革命。內(nèi)蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

實驗內(nèi)容

一．設計題目: 雙通道虛擬示波器 二．設計目的: 通過實驗，初步了解虛擬儀器的概念，基本掌握labview8.5的操作方法，掌握各種控件和編程函數(shù)的用法。以labview8.5為操作環(huán)境，創(chuàng)建示波器vi，并實現(xiàn)一定的功能。

三.設計要求: 運用labview8.5軟件，創(chuàng)建一個虛擬雙通道示波器VI，并實現(xiàn)以下功能：

? 運行、停止

? 可顯示兩路圖形，X、Y軸調整

? 顯示模式：單通道、多通道模式，運算模式(兩通道相加、兩通道相減等)。

? 測量：頻率、周期、幅值、上升時間、占空比等參數(shù)

四.設計思想

虛擬示波器是由信號調理器，PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡組成的外部采集系統(tǒng)加上軟件構成的分析處理系統(tǒng)組成。被測信號送到信號調理電路，進行隔離、放大、濾波整流后送數(shù) 內(nèi)蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

據(jù)采集卡進行A/D轉換，最后由控制軟件對測試信號進行數(shù)據(jù)處理，完成波形顯示，參數(shù)測量、頻譜分析等功能。系統(tǒng)結構如圖1顯示

圖1

五．設計實現(xiàn)過程

啟動LabVIEW8.5,進入程序運行界面，進入程序框圖，擊右鍵進行選擇：

1．面板的設計

將文字，旋鈕的指示的顏色通過屬性進行修改，使其美觀，再將面板上的各控件布置整齊，使其大方?？偸?，只需使前面板美觀，整齊，大方！

參數(shù)旋鈕如圖示：

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圖2

圖3

前面板整體結構圖如下：

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圖4

2．程序圖的設計

（1）波形測量通道的設計

①在程序框圖頁面右擊選執(zhí)行過程控制 →條件結果和while循環(huán)

②在程序框圖中右擊選信號處理→波形生成→信號仿真，進行屬性設置

③分別設置數(shù)值作為信號仿真頻率和幅值的輸入并連接。

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圖5（2）同理，可以完成兩通道相加的程序設計

圖6

（3）兩通道相減的程序設計

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圖7（4）在前面板運行此程序，看是否出現(xiàn)預期的結果，如出現(xiàn)錯誤進行調整(通道選擇，頻率和幅值的調整)，直至正常。

（5）進行數(shù)據(jù)采集的設計

在程序框圖中右擊，選輸入→DAQ，input→在程序框圖中右擊選輸入找出DAQ，用兩個，雙擊進行屬性設置；具體設置如下：

圖8 雙擊進行屬性設置，在輸入選a0,a1,即得，通過其便可將所產(chǎn)生的信號送入采集卡，在第二個DAQ也雙擊得 到

選a0,a1及連續(xù)信號得，并進行采樣頻率,采樣點數(shù)的輸入控件設置，內(nèi)蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

便可將信號從數(shù)據(jù)卡中信號輸出，通過波形圖便可驗證所產(chǎn)生信號的實用性。

（6）DAQ數(shù)據(jù)采集卡的使用

參考模擬信號生成之后，利用數(shù)據(jù)采集卡對其信號進行采集，步驟是在程序框圖中擊右鍵（Acquire Signals），選擇“Analog Input→Voltage”單，在函數(shù)選板的“輸入”子目錄中打開“DAQ Assistant”，然后配置采集信號類單擊進入，再選擇“Dev1(PCI-6221)→ai0,ai1” 單擊“Finish”，進入配置選板，選擇“Terminal Configuration→RSE”,再“Timing settings”中設置“Acquisition Mode→Continuous Samples”然后單擊“Run”看是否能夠采集到信號，若不能，再重復上述步驟，直至能采集到信號才完成通道配置。并且加上一個“采樣點數(shù)和采樣頻率”，信號采集通道完成，接著用一個拆分信號將信號拆分，并與條件語句相連，配置信號采集通道完成。

（7）數(shù)據(jù)的統(tǒng)計

在后面板中，擊右鍵，從Express中的信號分析控件中，選擇旋分析控件，在后面板面板生成一個相應的控件，雙 內(nèi)蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

擊這個控件得到配置統(tǒng)計界面。

后面板整體結構圖如下：

圖9 六．LabVIEW設計的心得體會

通過這次labview的課程設計，具體的來說我掌握了了公式節(jié)點的用法；濾波器的用法；圖形編輯器的用法和子VI的建立過程及調用；掌握了while循環(huán)、for循環(huán)、條件結構循環(huán)的用法；初步了解了順序結構的用法；了解了數(shù)據(jù)采集的基本知識；熟悉了寫入測量文件及保存數(shù)據(jù)的基本操作、程序調試過程中的單步執(zhí)行、斷點設置以及探針工具的使用方法、延時程序的調用方法等等。

我明白了課堂中學習到的知識得到運用，課堂學的東西遠遠不能滿足實際應用，我深刻的知道實驗對于理論知識的 14 內(nèi)蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

升華的重要性。在今后的求學過程中，注重對自己動手能力的培養(yǎng)，全面發(fā)展自己，做個真正意義上的大學生。