TeKtronix TDS210數字示波器使用簡介

      說到示波器,相信每一個電子通信專業的學生必不陌生,在嵌入式產品開發領域也是必不可少的輔助工具。而人們(包括我自己)經常要是隔較長時間後再使用示波器時,難免會愣一下“直流交流切換的界面哪去了呢”“想量一下電壓值,可是光標線怎麼按出來”之類的問題,因而覺得還是有必要把一些操作簡單做一下記錄,畢竟好記性不如爛筆頭~~~

      寫這篇博客時,參考了不少網友的總結,在此表示感謝!

    

I. 基本操作:

一、顯示區

     顯示區除了波形以處,還包括許多有關波形和儀器控制設定值的指示等。
                          
     1.有三種不同的圖形表示分別對應不同的獲取方式:取樣方式,峯值檢測方式,平均值方式。
     2.觸發狀態表示下列信息:
          Armed:示波器正採集預觸發數據,此時所有觸發將被忽略。
          Ready:所有預觸發數據均已被獲取,示波器已準備就緒接受觸發。
          Trig'd::示波器已檢測到一個觸發,正在採集觸發後信息。
          Auto:示波器處於自動方式並正採集無觸發下的波形。
          Scan:示波器以掃描方式連續地採集並顯示波形數據。
          Stop:示波器已停止採集波形。
     3.指針表示觸發水平位置,水平位置控制鈕可調整其位置。
     4.讀數顯示觸發水平位置與屏幕中心線的時間偏差,屏幕中心處等於0。
     5.指針表示觸發電平。
     6.讀數表示觸發電平的數值。
     7.圖標表示的所選觸發類型。有如下幾種:上升沿觸發;下降沿觸發;行同步視頻觸發;場同步視頻觸發。
     8.讀數表示視窗時基設定值。
     9.讀數表示主時基設定值。
     10.讀數顯示了主時基的設定值。
     11.讀數顯示了通道的垂直標尺係數。
     12.顯示區短暫地顯示在線信息。
     13.在屏幕上指針表示所顯示波形的接地基準點。如果沒有表明通道的指針,就說明該通道沒有被顯示。
 
     此外依據波形的類型有三種不同的顯示形式:黑線、灰線和虛線黑色實線波形表示顯示的活動波形。獲取停止後,只要引起顯示精確度不確定的控制值保持不變,波形將保持黑色。
     在獲取停止以後,可以改變垂直和水平控制值。而參考波形和使用顯示持續時間功能的波形以灰色線條顯示。虛線波形表示波形顯示精確度不確定。產生虛線的原因是停止獲取後改變控制設定值,但儀器無法相應改變顯示波形與其相配。例如,在獲取停止情況下,改變觸發控制值會導致虛線波形。
 
二、控制按鈕區
     示波器面板的上方是控制鈕區,共有9個按鈕:       
         
     1.SAVE/RECALL(儲存/調出):顯示儲存/調出功能菜單,用於設置儀器或波形的儲存及調出。示波器的設置狀態儲存在永久性存儲器中,在打開示波器時,設定值恢復爲上次關閉時所處的狀態。使用者也可調出廠家預設狀態來對示波器進行設置。
     2.MEASURE(測量):顯示自動測量功能菜單。可實現5種自動測量並可同時顯示其中4種測量結果。測量時先按下頂部菜單框按鈕以選擇"信源"或"類型"菜單。從"信源"菜單中可選擇待測量的信道,從"類型"菜單中可選擇測量類型(頻率、週期、平均值、峯-峯值等。)
     3.ACQUIRE(獲取):顯示獲取功能菜單以設定獲取方式。獲取方式有三種:取樣,峯值檢測,平均值。預設置方式爲取樣方式。
     4AUTOSET(自動設定):自動設定功能可自動調節各種控制值,以產生適宜觀察的信號顯示。如獲取方式、水平位置、觸發類型、觸發方式等。個人使用心得:開機後如果顯示的波形不符預期,可以直接按下此按鈕讓示波器自動設定完成後,再微調成自己所需要的設置即可。
     5.UTILITY(輔助功能):通過該按鈕可查看系統狀態、故障狀態,還可進行自校正及選擇顯示語言。
     6.CURSOR(光標):使用該按鈕可顯示光標功能菜單。通過其中的"類型"菜單項可選擇測量內容,如選擇"電壓"可測量振幅,選擇"時間"可測量時間和頻率;通過"信源"菜單項可選擇通道1,通道2,數學值,參考A等。
     注意:當按下CURSOR按鈕後,顯示屏上出現兩條虛線光標,可使用垂直位移控制鈕調整光標位置。當使用其它按鈕調出相應的功能菜單後,光標仍將保持顯示,但不能進行調整。
     7.DISPLAY(顯示):通過該按鈕可調出顯示功能菜單,其中可選擇波形的顯示方式及調整顯示的對比度等。
     8.HARDCOPY(硬拷貝):使用該按鈕可打印出顯示圖像的硬拷貝。但需安裝帶有RS-232等端口的擴展模塊,並與打印機相連接。
     9.RUN/STOP(啓動/停止):通過該按鈕可啓動和停止波形獲取。
 
三、觸發控制按鈕區
     該按鈕區位於面板的右側方。共有4個按鈕和1個旋鈕。
               
     1.TRIGGER MENU:使用"TRIGGER MENU"鈕可調出觸發方式選擇菜單,觸發方式有邊沿觸發和視頻觸發兩種,每類觸發方式對應不同的功能菜單項,使用者可根據實際情況選擇相應按鈕進行調整。
     2.SET LEVEL TO 50%:使用該按鈕可將觸發電平設置在觸發信號幅值的垂直中點。
     3.FORCE TRIGGER(強制觸發):通過該按鈕可保證不管是否有足夠的觸發信號,都會自動啓動獲取。當採樣停止時,該按鈕無效。
     4.TRIGGER VIEW(觸發源觀察):按下該按鈕後 ,屏幕上原來顯示的波形被觸發源波形取代,這樣可查看觸發設置及其對觸發信號的影響等。
     5.LEVEL/HOLD OFF(電平/釋抑)旋鈕:該旋鈕有兩種作用。
          作爲邊沿觸發電平控制按鈕,其可設定觸發信號必須通過的振幅,以便於獲取;
          作爲釋仰控制按鈕,其可設定接受下一個觸發事件之前的時間值,可參考後面所述關於"釋抑"的內容。
 
四、水平/垂直控制按鈕區
           
     1.垂直控制鈕區(VERTICAL)
          (1)使用其中的垂直控制鈕(位置)來調整波形的位置及垂直標尺,以及設定輸入參數。
          (2)VOLTS/DIV(伏/格)旋鈕:當使用"啓動/停止"鈕停止波形獲取時,使用該旋鈕可調整波形的垂直幅度。
          (3)使用"CH1/CH2菜單"按鈕可顯示輸入信號的波形及調出相應的功能菜單,在其菜單中可可調節"VOLTS/DIV"旋鈕的靈敏度(即粗調/細調),還可設置帶寬限制的及探頭衰減係數的調整。
          (4)MATH菜單鈕:使用該旋鈕可調出數值功能菜單,可進行反相顯示及調節不同通道信號的疊加、相減等。
     2.水平控制鈕區(HORIZONTAL)          
          (1)使用其中的水平控制鈕(位置)可調整所有通道的波形水平位置及改變水平刻度,注意在屏幕水平方向上的中心是波形時間參考點,在改變水平刻度時會導致波形相對屏幕中心擴張或收縮。水平位置改變波形相對於觸發點出現的位置。
          (2)SEC/DIV(秒/格)旋鈕:當使用"啓動/停止"鈕停止波形獲取時,使用該旋鈕可調整波形的水平幅度。
          (3)HORIZONTAL MENU:使用該按鈕可進行視窗區域設定(使用時依照顯示屏底部的提示進行),還可調節觸發電平及釋抑時間等。 
 
五、連接器區
        
     1.PROBE COMP(探極補償):在首次將探極與任一輸入通道連接時,可進行探極補償調節,使其與輸入通道相匹配。方法如下:
          (1) 將示波器探頭與CH1相連接,然後將探頭端部與"PROBE COMP(探極補償)"的5V端相連,探頭的基準導線與其地線相連。
          (2) 按下"CH1 MENU"鈕啓動CH1通道,然後按"AUTOSET"鈕。
          (3) 檢查所顯示波形的形狀,並根據情況對探頭進行適當調節。
     2. CH1,CH2(通道1,通道2):顯示相應通道信號的波形所需的輸入連接器。
     3. EXT TRIG(外部觸發):外部觸發源所需的輸入連接器,可使用觸發功能菜單來選擇觸發源。
 
 
TDS210系列提供了四種類型的菜單項:環行表單,動作按鈕,無線電按鈕和頁面選擇,操作時請注意。
                        
     1. 環形表單:其頂部爲標題,其下爲反相顯示的選擇表單。例如,可以通過按CH1菜單按鈕,在CH1菜單中的第一個按鈕循環顯示垂直耦合選擇。
     2. 動作按鈕菜單:可顯示動作名稱。例如,通過操作面板上的"DISPLAY"按鈕調出的增大或減小對比度。
     3. 無線電按鈕菜單:例如,通過操作面板上的"ACQUIRE"按鈕調出,可選擇三種不同的獲取方式:採樣、峯值檢測和平均值,還可調整採樣次數。
     4. 頁面選擇菜單:頁面選擇菜單框爲前面板上的每個按鈕提供兩個菜單項,選中的菜單項爲反相顯示。
 
 

II. 附註:

一、TeKtronix TDS210數字示波器簡介

    TDS 210是一種小巧便攜的數字實時示波器,具有60MHz的帶寬,每個通道具有1GS/s取樣率和2500點記錄長度,雙時基,視頻觸發功能,擁有RS232、GPIB、Centronics通信端口。

1、觸發
   觸發決定了示波器何時開始採集數據和顯示波形。
   示波器在開始採集數據時,先收集足夠的數據用來在觸發點的左方畫出波形,示波器在等待觸發條件發生的同時連續地採集數據。當檢測到觸發後,示波器連續地採集足夠的數據以在觸發點的右方畫出波形。
 
2、信源(觸發信源)
   觸發有三種主要方式:輸入通道,市電,外部觸發。
   (1) 輸入通道:在三種方式中最常用的觸發信源是輸入通道,可根據實際需要在通道1(CH1)或通道2(CH2)中選擇一個作爲觸發信源。
   (2) 市電:這種觸發信源可用來顯示信號與動力電,如照明設備和動力提供設備之間的頻率關係。示波器將產生觸發,無需人工輸入觸發信號。
   (3) 外部觸發:這種觸發信源可用在兩個通道上採集數據的同時在第三個通道上輸入觸發。例如:可利用外部時鐘或來自待測電路的信號作爲觸發信源。在連接時可將外部觸發信源接到EXT TRIG連接器
 
3、 觸發類型
     有兩種觸發類型邊沿觸發和視頻觸發。
     邊沿觸發:可利用模擬和數字測試電路進行邊沿觸發。當觸發輸入沿給定方向通過某一給定電平時,邊沿觸發發生。
     視頻觸發:標準視頻信號可用來進行場或行視頻觸發。
 
4、 觸發方式
     觸發方式將決定示波器在無觸發事件情況下的行爲方式。有三種觸發方式:自動、正常和單次觸發。
   (1) 自動觸發:這種觸發方式使得示波器即使在沒有檢測到觸發條件的情況下也能獲取到波形。當示波器在一定等待時間內沒有觸發條件發生時,示波器將進行強制觸發。當強制進行無效觸發時,示波器不能使波形同步,則顯示的波形將卷在一起。當有效觸發發生時,顯示器上的波形是穩定的。
   (2) 正常觸發:示波器在正常觸發方式下只有當其被觸發時才能獲取到波形。在沒有觸發時,示波器將顯示原有波形而獲取不到新波形。
   (3) 單次觸發:在單次觸發方式下,用戶每按下一次"運行"按鈕,示波器將檢測到一次觸發而獲取一個波形。
 
5、釋抑
    在釋抑時間(每次採集之後的一段時間)內,觸發不能被識別。對某些信號爲了產生穩定的顯示波形需要調整釋抑時間。
    觸發信號可以是帶有很多可能觸發點的複雜波形,如數字脈衝序列。即使波形是複雜性的,一個簡單的觸發也可能在顯示器上導致一系列模式的輸出,而不會每次都是同一模式。
    釋抑週期可被用來阻止脈衝序列中第一個脈衝之外的其它脈衝上的觸發。這樣,示波器將總是隻顯示第一個脈衝。
    爲獲得釋抑控制,按下"HORIZONTAL菜單"按鈕,選擇"釋抑",並用"釋抑"旋鈕改變釋抑週期。
 
6、耦合
     觸發耦合決定信號的何種分量被傳送到觸發電路。觸發耦合類型包括直流、交流、噪聲抑制,高頻抑制和低頻抑制。
     直流:直流耦合允許所有分量通過。
     交流:交流耦合阻止直流分量的通過。
     噪聲抑制:噪聲抑制耦合降低觸發靈敏度並要求較高的信號幅值才能形成穩定觸發,從而減少了在噪聲上信號錯誤觸發的可能性。
     高頻抑制:高頻抑制耦合阻止信號的高頻部分通過,只允許低頻分量通過。
     低頻抑制:低頻抑制耦合阻止信號的低頻部分通過,只允許高頻分量通過。
 
7、 定位
    水平位置控制鈕建立觸發與屏幕座標中心間的時間偏差。
 
二、採集數據
 
    採集模擬數據時,示波器將其轉換成數字形式。採集數據有三種不同的方式:採樣,峯值檢測,平均值。時基設置將影響採集數據的速度。
    1、採樣:在該獲取方式下,示波器按相等的時間間隔參考信號採樣,以重建波形。該方式基本上可以表示大多數的模擬信號。但是其不能獲取模擬信號在兩次採樣時間間隔內發生的迅速變化,從而可能導致錯誤並丟失信號中的窄脈衝。爲解決上述情況應使用峯值檢測獲取方式。
    2、峯值檢測:在這種獲取方式下,示波器採集每一採樣間隔中輸入信號的最大值和最小值,並用採樣數據顯示波形。這樣可獲取和顯示在採樣方式下可能丟失的窄脈衝,但噪聲將比較明顯
    3、平均值:在該獲取方式下示波器獲取若干波形,然後取平均,並顯示平均後的波形,可用這種方式減少隨機噪聲
    另外,時基設置將影響採集數據的速度。可使用"秒/格"旋鈕調整時基到某一水平刻度以適合用戶需要。
 
三、標度和定位波形
 
    通過調整波形的刻度和位置可改變其在屏幕上的顯示。刻度被改變時,顯示波形的尺寸將被放大或縮小。位置改變時,波形將上下左右移動。
    通道參考指示器(位於方格圖的左邊)指出了被顯示的每個波形。指示器表示波形記錄的接地電平。
    1.垂直刻度和位置
        通過上下移動波形可以改變顯示波形的垂直位置。爲對比數據,可將波形上下對齊。
        改變波形的垂直刻度時,顯示波形將相對接地電平收縮或擴張。
    2.水平刻度和位置;預觸發信息
    觸發前後可通過調整"水平位置"控制鈕查看波形數據。改變波形的水平位置實際改變的是觸發與顯示區中心的時間偏差(將導致波形看似在顯示區內左移或右移)。
    3.混淆
    當示波器採樣速度較低,不能夠正確地重建波形時,波形會發生混淆。當混淆發生時,顯示的波形頻率將低於實際輸入波形的頻率或者波形在示波器已觸發的情況下也不能穩定。
    檢查是否發生混淆的一種方法是用"秒/格"旋鈕緩慢改變水平刻度,若波形形狀發生巨大變化,則當前波形有可能發生了混淆。
    要正確地表示信號和避免混淆,對信號的採樣頻率必須不低於信號的最高頻率的兩倍。如一信號有頻率爲5MHz的分量,則對該信號必須每秒採集10兆個樣本或更多。
 
四、測量
 
    示波器所顯示的電壓-時間座標圖,可用來測量所顯示的波形。進行測量有多種方法,可利用方格圖,光標或自動測量。
1.方格圖
    這種方法可用來進行快速直觀的估計,可通過方格圖的分度及標尺係數進行簡單的測量。如一個波形的最大最小峯值佔據了垂直方格圖5個大格,且標尺係數100mV/div,則該信號最大峯值與最小峯值間的電壓爲:5div×100mV/div=500mV。
2.光標
    該方法允許用戶通過移動光標進行測量。光標總是成對出現,顯示的讀數即爲測量的數值,共有兩種類型的光標:電壓和時間。
    電壓光標:電壓光標顯示爲水平線,用來測量垂直方向上的參數。
    時間光標:時間光標顯示爲垂直線,用來測量水平方向上的參數。
3.自動測量
    在自動測量方式下,示波器自動進行所有的計算工作。由於這種測量利用波形記錄點,所以相對方格圖和光標測量自動測量具有更高的準確度。
    自動測量用讀數顯示測量結果,並且讀數隨示波器採集的新數據而週期性地修改。
 
五、設置示波器時需要經常使用三種功能
 
1.自動設置
    自動設置功能可自動調整水平和垂直標定,觸發的耦合、類型、位置、斜率、電平及方式等設置,從而獲得穩定的波形顯示。
2.保存設置
    在預定設置的情況下,示波器每次在關閉前將保存設置,當打開時示波器自動調出設置。使用者也可在示波器的存儲器裏保存五種設置,並可隨時進行修改。
    注意:在更改設置後,要等待5秒再關閉示波器,以保證新設置正確地儲存。
3.調出設置
    示波器可調出已保存的任何一種設置或預定的廠家設置。
4.預設(廠家設置)
    示波器出廠前已爲各種正常操作進行了預先設定,使用者可隨時根據需要調出廠家設置。
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