示波器功能扩展电路的设计与实现
示波器通道扩展电路实验教学设计
示波器通道扩展电路实验教学设计一、引言示波器通道扩展电路是电子实验中常用的一个实验项目,通过该实验可以让学生了解示波器的通道扩展原理和实现方法。
本文将针对示波器通道扩展电路的实验教学设计进行详细阐述。
二、实验目的1.了解示波器通道扩展的概念和原理。
2.学习示波器通道扩展电路的设计方法。
3.掌握示波器通道扩展电路的实验操作技巧。
三、实验原理示波器通道扩展电路是通过增加电路模块来扩展示波器的通道数,以满足实验需求。
通常采用模拟多路开关和电压跟随器来实现通道扩展。
四、实验器材1.示波器2.电源3.信号发生器4.电阻、电容等元件5.多路开关模块6.运放模块五、实验步骤1.根据实验要求,设计示波器通道扩展电路的电路图。
2.连接实验电路,注意接线的正确性和稳定性。
3.接通电源,打开示波器,调节示波器的各项参数。
4.使用信号发生器产生不同的测试信号。
5.通过示波器观察测试信号在扩展通道上的波形变化。
6.记录实验结果,分析并总结实验现象。
六、实验注意事项1.实验过程中要注意安全,避免电路短路和高压触电。
2.示波器通道扩展电路的连接要准确无误,特别是开关和运放等模块。
3.实验中要注意调节示波器的参数,以获得清晰的波形图。
4.实验结束后要及时关闭电源,并清理工作台。
七、实验结果与分析通过实验可以观察到,示波器通道扩展电路可以有效地扩展示波器的通道数,使其能够同时观测多个信号源。
实验结果显示,扩展通道上的波形与原始信号源的波形相一致,说明扩展电路工作正常。
同时,通过调节扩展电路中的运放模块,可以改变信号的放大倍数,进一步满足实验要求。
八、实验总结通过本次示波器通道扩展电路的实验教学设计,学生可以全面了解示波器通道扩展的原理和实现方法。
实验过程中,学生不仅掌握了实验操作技巧,还通过观察和分析实验结果,加深了对示波器通道扩展电路的理解。
此外,实验还培养了学生的动手实践能力和实验设计能力。
九、延伸拓展示波器通道扩展电路是示波器应用领域的重要技术,可以应用于信号处理、电子测试、仪器仪表等领域。
示波器的信号处理算法与电路设计研究
示波器的信号处理算法与电路设计研究示波器是电子测量仪器中十分常见的一种,主要用于显示电信号的波形,在电子技术中有非常重要的作用。
示波器通过对电信号进行采样、量化、记录和显示等一系列处理,让人们能够更好地观测到电信号的变化。
在实际应用中,为了更好地适应电子技术的需求,示波器的信号处理算法和电路设计得到了不断的改善和优化。
一、示波器的基本原理及分类示波器最初是基于阳极射线管(CRT)的原理设计而来的,它通过在荧光屏上显示图像来表现出电信号的变化。
示波器可以根据所处理的信号类型、测量要求以及使用环境等因素,分为模拟示波器和数字示波器两种类型。
模拟示波器采用的是模拟电路,它通过对原始电信号的放大、滤波、延时等处理,将电信号转化为人们可以观察的波形图。
数字示波器则采用了数字处理技术,将电信号进行采样、量化、数字化等处理,通过数字显示芯片将波形图显示在屏幕上。
与模拟示波器相比,数字示波器具有更高的准确性、更高的分辨率以及更多的功能。
二、示波器的信号处理算法与技术1. 信号采样与量化技术示波器最基本的功能就是采集电信号,将其转化为数字信号进行处理。
信号的采样和量化是数字示波器的基础,这也直接影响到示波器的准确性和分辨率。
采样率是指所采集的每秒钟的采样数,它决定了示波器的最高频率。
量化技术则是将连续的电信号转化为离散的数字信号,量化位数越高,则示波器的准确度也越高。
现今的示波器一般采用12位或14位的ADC进行量化,通过数字信号处理技术得到分辨率更高的显示效果。
2. FFT分析技术快速傅里叶变换(FFT)是一种常用的频域分析方法,在示波器中也得到了广泛的应用。
FFT可以将时间域的波形图转化为频域的谱图,通过分析谱图来了解电信号的频域特征。
FFT分析技术可以有效地识别出杂散干扰、噪音等问题,并对电路进行改进和优化。
3. 自适应滤波技术示波器中常用的滤波器可以消除一些随机噪声,但是对于信号的变化速度过快的情况,传统的滤波器就显得无能为力。
数字示波器的正确使用方法与调试技巧
数字示波器的正确使用方法与调试技巧数字示波器是一种广泛应用于电子工程领域的测试设备,它可以实时显示电信号的波形,并提供丰富的测量和分析功能。
正确使用数字示波器可以帮助工程师更准确地验证电路的设计是否符合要求,并辅助调试电路中的故障。
本文将介绍一些数字示波器的正确使用方法与调试技巧。
首先,在使用数字示波器之前,我们需要了解它的基本原理和操作方式。
数字示波器通过将输入的电信号转换成数字信号,并在显示屏上绘制波形。
因此,在使用数字示波器时,我们需要合理地设置垂直与水平的量程范围以及采样速率,以确保能够适应被测信号的特性。
其次,为了正确地使用数字示波器,我们需要学会正确地连接被测电路。
首先,保证电路的地线与示波器的地线连接在一起,这是因为示波器的地线参考了地点的电位,而且地线接法正确可以减少测量误差。
其次,在连接信号源时,应注意选择适当的探头以匹配被测信号的频率范围,避免探头的影响对被测信号的干扰。
另外,数字示波器有许多功能可以辅助电路的调试。
例如,我们可以通过示波器的触发功能来捕获特定事件发生时的波形。
触发功能可以设定触发电平、触发沿、触发连续、触发单次等参数,以满足不同的触发条件。
另外,示波器还可以提供自动测量功能,例如周期、频率、峰值等,以方便工程师快速准确地获取信号的特征参数。
此外,数字示波器还可以通过数学运算来处理和分析波形。
例如,我们可以使用傅里叶变换来将时域波形转换为频域波形,从而可以分析信号的频谱特征。
此外,示波器还可以进行数学运算,如加减乘除、积分微分、平均滤波等,以便更好地分析信号的特性和提取所需的信息。
在实际调试过程中,有时可能会遇到一些常见的问题,如信号噪声、干扰、抖动等。
针对这些问题,我们可以通过示波器的触发功能和滤波器来进行相关的调试。
触发功能可以帮助我们“锁定”感兴趣的波形,而滤波器可以通过选择适当的滤波模式和频率来减少噪声的影响,保留我们所需要的信号。
最后,为了正确地使用数字示波器,我们需要不断学习和积累经验。
示波器功能扩展电路设计实验报告
示波器功能扩展电路设计实验报告实验报告:示波器功能扩展电路设计一、实验目的1.学习和掌握示波器的工作原理及使用方法。
2.通过设计扩展电路,探究示波器的功能与应用。
3.培养实验操作能力和创新思维。
二、实验原理示波器是一种常用的电子测量仪器,主要用于观察和测量交流电压随时间的变化情况。
其基本原理是利用高速电子枪将电子打在荧光屏上,产生随时间变化的电信号图形。
通过设计扩展电路,可以进一步拓展示波器的功能和应用范围。
三、实验步骤1.准备实验材料和工具,包括示波器、信号发生器、电阻、电容、电感等电子元件。
2.设计扩展电路,根据实验需求选择合适的电子元件,搭建电路。
3.连接信号发生器,为示波器提供输入信号。
4.开启示波器,观察并记录实验结果。
5.分析实验数据,评估扩展电路的功能和性能。
四、实验结果与分析1.设计了一个频率计扩展电路,将示波器的频率测量范围从50MHz扩展至200MHz。
通过该电路,可以实现对高频信号的精确测量。
2.设计了一个李萨育图形测量电路,利用两个信号发生器产生正弦波信号,通过示波器观察其合成信号的相位差。
实验结果表明,该电路可以实现对相位差的精确测量。
3.设计了一个数字信号发生器扩展电路,将示波器与计算机连接,通过计算机软件控制示波器产生不同幅度、频率和相位的数字信号。
该电路可以用于测试数字信号的特性和性能。
4.对实验结果进行分析,评估扩展电路的功能和性能。
以频率计扩展电路为例,通过对比扩展前后的测量结果,发现扩展后的测量精度得到了显著提高。
五、实验总结与展望通过本次实验,我们深入了解了示波器的工作原理及使用方法,并通过设计扩展电路,实现了对示波器功能的进一步拓展。
实验结果表明,通过合理设计电路和选择电子元件,可以显著提高示波器的测量精度和应用范围。
展望未来,示波器将在更多领域得到应用和发展。
例如,随着5G通信技术的发展,示波器将在高频信号的测量和调试中发挥重要作用;随着物联网和智能家居的普及,示波器将成为测试和调试各类智能设备的关键工具。
示波器的功能主治及用途
示例器的功能主治及用途功能主治1.波形显示功能: 示波器可以将电信号转化为可视化的波形,准确显示信号的幅度、频率和相位等特征。
这使得示波器成为电子工程师、维修人员和实验室技术人员的宝贵工具。
通过观察波形,用户可以判断信号的质量和稳定性。
2.触发功能: 示波器具有触发功能,可以捕捉特定波形事件。
通过设置触发条件,示波器可以自动触发并显示想要的波形。
触发功能对于检测和解决复杂或不稳定的信号问题非常有用。
3.测量功能: 示波器提供了各种测量功能,包括峰值电压、均方根电压、频率、相位差和时间间隔等。
这些测量功能使得用户可以更直观地了解并分析信号特性。
4.存储功能: 示波器可以记录和保存波形数据,便于后续分析和比较。
用户可以将波形保存到示波器的内部存储器或外部存储介质中,以便在需要时进行调用。
5.光谱分析功能: 一些示波器具有光谱分析功能,可以将频域分析与时域分析相结合,帮助用户深入了解信号的频谱特性。
用途1.电子设备维修: 示波器是电子工程师和维修人员进行故障排除和维修常用工具。
通过示波器可以观察和分析信号的波形,检测电路中的故障和异常。
2.电路设计与测试: 在电路设计和测试中,示波器可以帮助工程师验证电路设计的正确性和稳定性。
通过观察电路输出的波形,并进行相应的测量,可以得出电路设计的性能指标。
3.信号分析与研究: 示波器在信号分析和研究领域也有广泛的应用。
无论是在通信、噪声分析还是在生物医学领域,示波器都可以帮助研究人员观察和分析各种信号。
4.教学和实验室研究: 示波器是教学和实验室研究中不可或缺的工具之一。
学生和研究人员可以通过使用示波器来实验和验证教材中的理论知识。
5.工业控制与自动化: 示波器在工业控制和自动化系统中也有重要的作用。
通过示波器监测和分析系统中的信号波形,可以实时了解系统的运行情况,并对系统进行调整和优化。
6.音频和视频信号处理: 示波器可以帮助音频和视频工程师分析和校准信号处理设备,确保音频和视频信号的质量和准确性。
示波器创新实验方案
示例器创新实验方案引言示波器是一种广泛用于电子工程和科学研究领域的测量仪器。
它可以以图形化的方式显示电压随时间变化的波形,帮助工程师和科学家分析和诊断电子系统中的问题。
然而,传统的示波器在某些方面存在一些限制,例如复杂的操作、高昂的价格和体积大。
为了解决这些问题,我们提出了一种示波器创新实验方案,旨在设计一款更简单、更实用、更便宜且更小巧的示波器。
设计目标通过本创新实验方案,我们希望实现以下设计目标: 1. 简单操作:设计一个用户友好的界面,使得操作示波器变得简单直观。
2. 经济实惠:尽可能降低示波器的成本,使其更加负担得起。
3. 便携性:设计一个小巧轻便的示波器,方便携带和使用。
方案详情硬件设计1.模数转换器:示波器的核心部件是模数转换器(ADC),它将连续变化的电压信号转换为数字信号。
我们可以选择一个高性能、低成本的ADC芯片,以保证示波器的准确性和可靠性。
2.显式器:为了显示波形,我们需要选择一个合适的显示器。
考虑到成本和便携性,我们可以选择一个小巧的LCD显示器。
3.控制电路:示波器需要一个主控制电路来处理用户输入、控制模数转换器并控制显示器。
我们可以选择一个单片机或微处理器作为主控制器,通过编程实现示波器的各种功能。
4.电源电路:示波器需要一个稳定的电源电路,以提供所需的电压。
我们可以选择一个适合示波器工作电压范围的电源模块,以确保电源的可靠性和稳定性。
软件设计1.用户界面:我们需要设计一个直观且易于操作的用户界面,使得用户可以轻松地控制和操作示波器。
可以使用图形用户界面(GUI)进行设计,并在主控制器上进行编程。
2.波形显示:示波器需要能够将模拟信号转换为数字信号,并以波形图的形式显示出来。
编写合适的算法和代码,以实现波形图的生成和显示。
3.功能实现:除了基本的波形显示功能外,我们还可以添加一些额外的功能,如波形捕获、自动测量和数据存储等。
这些功能可以通过编程实现,并根据实际需求进行定制。
基于ESP32的多功能示波器设计
基于ESP32的多功能示波器设计
概述
本文介绍了一种基于ESP32的多功能示波器设计。
该示波器可以测量电压和电流,支持串口通信,通过WiFi模块实现远程访问
和控制。
硬件设计
该示波器的主要硬件包括ESP32开发板、电压和电流传感器、LCD显示屏、WiFi模块和按键。
其中,ESP32开发板是实现微控
制器功能的主要芯片,电压和电流传感器用于测量电路参数,LCD
显示屏用于显示测量结果,WiFi模块支持远程访问和控制,按键
与开发板连接,用于控制和调整参数。
软件设计
该示波器的软件设计主要包括测量、显示、通信和控制等功能。
其中,测量部分通过电压和电流传感器获取电路参数,并对数据进
行采样、处理和存储;显示部分通过LCD显示屏实时展示测量结果;通信部分通过串口和WiFi模块实现与其他设备的数据传输和
远程访问;控制部分通过按键和WiFi模块实现参数设置和控制命令发送。
结论
基于ESP32的多功能示波器设计实现了电路参数的测量和实时显示,同时支持串口通信和远程访问和控制。
该设计具有成本低、便于调试和扩展的优点,可以为电子工程师和爱好者提供一种有用的工具。
电子电路综合实验报告 示波器功能扩展电路的设计
北京邮电大学电子电路综合实验报告示波器功能扩展电路的设计学院:电子工程学院班级:学号:班内序号:姓名:目录摘要关键字 (3)实验目的 (3)实验仪器与器件 (3)实验任务要求 (3)设计思路和总体结构框图 (3)分块电路原理 (4)总体结构框图与电路原理总结 (6)实现功能说明以及主要测试数据 (7)故障及问题分析 (9)总结和心得体会 (9)PROTEL绘制的原理图 (11)面包板与PCB板 (11)所有元器件及测试仪表清单 (12)参考文献 (13)课题名称:示波器功能扩展电路的设计与实现摘要:本实验是示波器功能扩展电路,可同时用一路通道检测分离4路信号。
电路分为五个基本分块电路——(1)555定时器作多谐振荡器产生时钟信号,时钟电路产生方波;(2)地址产生电路:计数器74LS169产生方波的二分频与四分频信号;(3)位移电路:CD4052一路为直流通道,另一路为信号通道,两路信号通过衰减器后在示波器水平位置上同时显示四路不同的信号;(4)放大调整和加法器电路:集成运放用于信号衰减放大与加法,将交流信号叠加到直流信号上实现纵向分离。
关键词:选通电路、信号叠加、交流放大,多踪显示。
一、实验目的:1.了解掌握555定时器的用作多谢振荡器的方法。
2.了解运算放大器组成的加法器实际应用。
3.学习模拟多路选择器的工作原理和使用方法。
4.复习巩固示波器原理和使用的相关知识。
5.提高独立设计电路和验证试验的能力二、实验仪器与器件:1. 直流稳压电源2. 函数信号发生器3. 示波器4. 晶体管毫伏表5. 万用表6. 芯片:NE555定时器;集成运算放大器LF353;计数器74LS169;多路模拟开关CD4052;7.电阻电容导线若干8. 面包板三、实验任务要求设计制作一个示波器功能拓展电路,能够实现将普通双踪示波器改装成为多踪示波器进行多路信号测试。
1.基本要求:(1)能够实现用示波器一路探头输入稳定显示四路被测波形;(2)输入信号幅度为0~10V,频率不低于500Hz;(3)系统电源DC+-5V。
简述示波器的工作原理和使用方法
简述示波器的工作原理和使用方法示波器是一种常见的电子测试仪器,用于检测和显示电信号的波形。
它在电子工程、通信、医学等领域中发挥着重要作用。
本文将简要介绍示波器的工作原理和使用方法。
一、工作原理示波器通过接收和处理电信号,并将其转换为可视化的波形图形。
它主要由以下几个部分组成:1. 输入电路:示波器的输入电路用于接收被测信号,常见的输入方式有电压探头、电流探头等。
输入电路通常具有不同的带宽范围和灵敏度,可以适应不同频率和振幅的信号。
2. 触发电路:触发电路确定了示波器何时开始采集和显示波形。
触发通常基于信号的特定条件,如信号达到或超过某个阈值等。
触发电路的设置对于正确显示信号的波形非常重要。
3. 垂直放大器:垂直放大器用于放大输入信号的电压。
示波器通常具有多个垂直放大器,允许对不同幅度的信号进行测量和显示。
垂直放大器通常具有可调的放大倍数和直流耦合/交流耦合模式。
4. 水平放大器和扫描发生器:水平放大器和扫描发生器控制示波器屏幕上波形的时间轴。
水平放大器决定了横向显示的时间范围,而扫描发生器则控制屏幕上波形的扫描速率。
5. 显示屏:示波器的显示屏用于显示波形。
现代示波器通常采用液晶显示屏,具有高分辨率和清晰度。
二、使用方法使用示波器需要以下几个步骤:1. 连接信号:使用正确的电压探头或电流探头将被测信号连接到示波器的输入端口。
确保连接正确,并选择合适的探头放大倍数。
2. 设置触发条件:根据被测信号的特点,设置合适的触发条件。
可以选择边沿触发或脉冲触发,设置触发电平等。
3. 调整垂直和水平放大器:根据被测信号的振幅和频率调整垂直和水平放大器。
确保波形在显示屏上具有适当的大小和清晰度。
4. 调整扫描速率:根据被测信号的周期和需要显示的波形数量,调整扫描速率。
较高的扫描速率可以显示更多的细节,但可能导致波形在屏幕上移动得很快,不易观察。
5. 观察和分析波形:开始采集和显示波形后,观察并分析波形特征。
可以测量波形的振幅、频率、周期等参数,并进行进一步的信号分析。
南邮-课程设计-示波器通道扩展电路
电子电路课程设计示波器通道扩展电路一.设计要求1通过CH1通道输入,双踪示波器的屏幕上能均匀稳定显示4路输入信号波形2. 输入电压范围10mVpp~1Vpp。
3. 4路信号的负载阻抗三100k Q。
4. 被测信号的频率范围1kHz~1MHz。
二.材料清单三.设计提示系统框图设被测信号送双踪示波器的CH1。
其垂直偏转置0.1V/div,水平偏转置0.1ms/div131. CP1由信号发生器提供一路16kHz 的TTL 数字信号, 供产生4路被测信号。
2. —路分四路用一片74161计数器产生四路TTL 数字信号。
分别为 8kHz 、4kHz 、2kHz 、1kHz 。
3. 电子开关A四选一电子开关A 分时依次选择四路信号 4. 分压衰减电路为了简化电路,利用电阻和电位器分压,并通过调整电位器得到10mVpp~1Vpp 范 围内的四路信号,以满足输入电压范围的要求。
5. 可变增益放大电路为了在示波器屏幕上显示高度各为 1大格不变的四路信号,当输入信号幅度分别 为0.01V 、0.1V 、1V 时,需将输入信号分别放大10倍、1倍、0.1倍。
这由反向比 例放大器实现。
6. 电子开关C 配合反向比例放大器,选择不同的反馈电阻实现不同的电压增益7. 手动选择开关两个自锁型双向开关,手动提供“ 00”、 “01”、 “ 10”、 “1T 地址信号,控 制四选一电子开关C ,为放大电路选择不同的反馈电阻,实现不同的增益要求。
8. CP2使用NE555搭建一个振荡电路,为电子开关控制电路提供 CP 信号。
教材P135有 NE555的设计参考资料。
CP2的周期应大于等于1ms 。
9. 电子开关控制电路为四选一电子开关A 和B 提供自动循环的“ 00”、 “01”、 “ 10”、 “ 11”地址信号。
电子开关A 和B 应同步工作。
10. 电子开关B为四路信号选择不同的直流偏置电压,与对应的信号叠加后,使得四路信号显示 在屏幕的不同高度位置。
语音报数示波器控制电路的设计与实现
一
化等 方面发生 了革命 性的变 化 , 成 了一种新 型 的智能 化 形
仪器 。然 而, 在现代 检 测技 术 领域 中 , 示波 器 是高 校 实验 室和科 研所等 中使用 相当频 繁 的测量 仪器 之一 。但 是 , 目 前使用普 遍 的模拟示 波器 ( 以下简 称示波 器 )其 偏转 灵敏 , 度、 扫描速度 的确定 都是人 工操作 , 电压 值 、 周期 值都 必须 通过人 眼观测 和人 工计算 才 能得 到 ( 一定 的测 量 误差 ) 有
Ab ta t nt er am fee to i a u e e tt c n lg ,h in l Sin l mpiu ea d p ro ii h s m — sr c :I h e l o lcr ncme s rm n e h oo y t esg a ’ g a a l d n e idct i t emo ti t y s p ra tp r m ee s Fo r c u aeme s r me t f s io r p an w t o nS g a m piu ea dp ro iiyo o t n a a tr . rmo ea c r t a u e n so cl g a h, e me h do i n l o l a l d n e id ct f t d rc ie t—me s ig i p e e t di h a e 。t o to— o ei b s do h 9 1 Byu ig t er s u c f CM ’ s f— a ur s rs ne n t ep p r isc n r lc r a e n t eP8 C5 . sn h e o reo n s S S o t wa ea d h r wa e i C la tm aia l e e t s th a d me s r in l o tg m piu e Cy l c g iin. h ti r n ad r ,t a' u o tc l d tc , wi n a u esg a la ea l d , ceRe o nto W a s l y c v t m o e i h st eme s rm e tv ieo t u e a s fu ig n w e h iu fv ie p o e s Th e u t h w h ti h s r ,t a h a u e n o c u p tb c u eo sn e t c n q eo o c r c s . e r s lss o t a t a fa u e fsa l,a i a u e n n c u a em e s r me thg r cso , O i wi a ewi ea p iain n t e e t rso t be r pd me s r me ta d a c r t a u e n ih p e iin S t l h v d p l t si h l c o r am fd tci g tc n l g . e l o ee tn e h o o y Ke wo d y rs:o cl grp sil a h; sn l hp; v ief n t n o ig ec i oc u ci o
示波器功能扩展电路设计实验报告
电子电路综合实验实验报告实验名称:示波器功能扩展电路的设计学院:信息与通信工程学院班级:姓名:学号:课题名称:示波器功能扩展电路的设计摘要:示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。
在示波器的具体应用中,常常需要同时观测多路信号,或需要比较同一电路中不同点之间信号的频率、幅值和相位,以及观测电信号通过网络后的相移和失真等情况。
为了对信号进行测量和比较研究,需要把不同信号或同一信号的不同部分同时显示在荧光屏上。
这些都需要在荧光屏上能同时显示多路波形,本实验介绍的就是将单踪示波器转换为多踪示波器的装置。
关键词:示波器,555定时器,计数器,模拟开关,集成运算放大器一、设计任务要求:设计制作一个示波器功能扩展电路,该电路能够实现将普通双踪示波器改装成多综示波器进行多路信号测试。
1.基本要求1)能够实现用示波器的一路探头稳定显示四路被测信号波形;2)被测输入信号幅度为0-10V,频率不低于500Hz;3)系统电源为DC±5V,设计该电路的电源部分。
2.提高要求1)四路被测信号波形的大小可分别调整;2)用CPLD设计示波器功能扩展电路的数字系统部分;3)其他示波器功能扩展的设计和解决方案。
3.注意事项1)被测信号的频率应较低,而用作多路选择器和阶梯波地址的信号频率应较高,最终实现类似于示波器的断续方式,即先显示一路信号的一部分,再显示下一电路的一部分,每一路信号实际上是不完整的,但视觉上的效果是连续的。
2)阶梯波与选通后的被测信号叠加时,应调节各路信号的分压比使各路信号不重叠。
3)在电路正常工作的前提下,应尽量提高振荡器的频率以提高被测信号的频率范围。
4)设计与调测时,需用示波器观察555定时器的输出波形是否正确,其频率值与计算值是否相同,然后用示波器观测计数器的QA、QB端的波形是否为555时基信号的二分频、四分频,最后观察第一路开关的输出是否为阶梯波信号,台阶数值分别为0V、1V、2V、3V。
示波器的原理和使用实验报告
在数字电路实验中,需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。
常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。
万用表和逻辑笔使用方法比较简单,而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。
示波器是一种使用非常广泛,且使用相对复杂的仪器。
本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。
1、示波器工作原理示波器是利用电子示波管的特性,将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像,显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。
它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。
示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。
1.1 示波管阴极射线管(CRT)简称示波管,是示波器的核心。
它将电信号转换为光信号。
正如图1所示,电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内,构成了一个完整的示波管。
1.荧光屏现在的示波管屏面通常是矩形平面,内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。
在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。
高速电子穿过铝膜,撞击荧光粉而发光形成亮点。
铝膜具有内反射作用,有利于提高亮点的辉度。
铝膜还有散热等其他作用。
当电子停止轰击后,亮点不能立即消失而要保留一段时间。
亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做“余辉时间”。
余辉时间短于10μs为极短余辉,10μs—1ms为短余辉,1ms—0.1s为中余辉,0.1s-1s为长余辉,大于1s为极长余辉。
一般的示波器配备中余辉示波管,高频示波器选用短余辉,低频示波器选用长余辉。
由于所用磷光材料不同,荧光屏上能发出不同颜色的光。
一般示波器多采用发绿光的示波管,以保护人的眼睛。
2.电子枪及聚焦电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、**阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。
它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。
灯丝通电加热阴极,阴极受热发射电子。
示波器功能扩展电路的设计和实现
电子电路综合设计实验报告示波器功能扩展电路的设计与实现示波器功能扩展电路的设计与实现一、摘要:本实验旨在对普通示波器进行功能扩展,实验电路通过时钟产生电路NE555、地址产生电路74LS169、多路模拟开关CD4052、运算放大器LF353(对信号进行放大调整和线性叠加)的使用,将一个普通的双踪示波器改装为多踪示波器,能够实现用示波器一路探头输入稳定显示四路被测信号波形,并且四路被测信号的波形大小可以分别调整。
二、关键词:时钟电路、地址产生电路、多路模拟开关、多路示波器三、设计任务要求:1、实验目的:1)深入掌握运算放大器组成加法器的应用2)掌握555 定时器用作多谐振荡器的方法3)学习模拟多路选择器的工作原理和使用方法4)重温巩固示波器原理和使用方法5)提高独立设计电路和验证实验的能力2、基本要求设计一个将普通双踪示波器改装成为多踪示波器的电路,包括多踪示波器的时钟电路、位移电路、衰减和放大电路。
能够实现用示波器一路探头输入稳定显示四路被测信号波形。
输入信号幅度为0~10V,频率不低于500Hz,系统电源DC±5V。
3、提高要求四路被测信号波形的大小可以分别调整四、设计思路、总体结构框图:五、分块电路和总体电路的设计:5.1时钟产生电路:利用NE555构成多谐振荡器,产生20K到200KHz的方波,其高低相间的电平可作为后续地址产生电路的控制信号。
1)电路组成:用555定时器构成的多谐振荡器电路如上图所示:图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件,决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。
定时器的触发输入端(2脚)和阀值输入端(6脚)与电容相连;集电极开路输出端(7脚)接R1、R2相连处,用以控制电容C的充、放电;外界控制输入端(5脚)通过电容接地。
2)工作原理:多谐振荡器的工作波形如图上图所示:电路接通电源的瞬间,由于电容C 来不及充电,Vc=0 V ,所以555定时器状态为1,输出Vo 为高电平。
示波器的原理和使用 实验报告
示波器入门- 什么是示波器?对于如今的模拟和数字电路来说,示波器是进行电压和定时测量的重要工具。
当您最终从电子工程学校毕业,进入电子行业工作时,您可能会发现在测试、验证和调试设计方面,使用示波器这一测量工具的频率要比任何其他仪器都要高得多。
即使是在特定大学里学习电子工程或物理专业的课程期间,示波器这一测量工具也是在各个电路实验中用来测试和验证实验作业及设计的最常用仪器。
遗憾的是,许多学生永远都不能完全掌握如何使用示波器。
他们的使用模式通常是某个随机旋钮和按钮,直到示波器显示屏上奇幻般出现一个与他们要寻找的效果接近的图片。
但愿在完成这一系列简短的实验后,您会对示波器是什么以及如何更有效地使用它有了更好的了解。
那么,什么是示波器?示波器是一种电子测量仪器,可以在无干扰的情况下监控输入信号,随后以图形方式采用简单的电压与时间格式显示这些信号。
您的教授在其学生时代使用的这类示波器可能就是完全基于模拟技术的示波器。
这些采用早期技术的示波器通常称为模拟示波器,具有限定的带宽(在附录B 中论述),不执行任何种类的自动测量,而且要求输入信号是重复的(连续出现并重复输入信号)。
您将在这一系列实验中(可能会贯穿大学及研究生学习的其余时间)使用的这类示波器称为数字存储示波器,有时仅称为DSO。
或者,您可以使用混合信号示波器,该示波器将传统的DSO 测量模拟与逻辑分析测量相结合,有时称为MSO。
请注意,所有的数字实时示波器基本上只有DSO和MSO之分。
其它的叫法都是在这两种示波器的基础上增加某些功能而已。
今天的DSO 和MSO 可以捕获并显示重复信号或单冲信号,它们通常包括一系列自动测量和分析功能,借助这些功能您可以比您的教授在学生时代更快速、更准确地体现设计和学生实验的特征。
快速了解如何使用示波器以及示波器有何功能的最佳方式是首先了解示波器上的一些最重要的控件,然后只需开始使用其中一个测量一些基本的信号,如正弦波。
获得DSOXEDK 教育培训套件选项的许可后,Keysight Technologies InfiniiVision 2000 和3000 X 系列示波器(在图1 中显示)便会产生模拟和数字培训信号。
南邮 课程设计 示波器通道扩展电路
电子电路课程设计示波器通道扩展电路一.设计要求1.通过CH1通道输入,双踪示波器的屏幕上能均匀稳定显示4路输入信号波形。
2.输入电压范围10mVpp~1Vpp。
3.4路信号的负载阻抗≧100kΩ。
4.被测信号的频率范围1kHz~1MHz。
二.材料清单三.设计提示系统框图设被测信号送双踪示波器的CH1。
其垂直偏转置0.1V/div,水平偏转置0.1ms/div。
横坐标调整到屏幕坐标片的底线。
耦合方式为直流。
1.CP1由信号发生器提供一路16kHz的TTL数字信号,供产生4路被测信号。
2.一路分四路用一片74161计数器产生四路TTL数字信号。
分别为8kHz、4kHz、2kHz、1kHz。
3.电子开关A四选一电子开关A分时依次选择四路信号4.分压衰减电路为了简化电路,利用电阻和电位器分压,并通过调整电位器得到10mVpp~1Vpp范围内的四路信号,以满足输入电压范围的要求。
5.可变增益放大电路为了在示波器屏幕上显示高度各为1大格不变的四路信号,当输入信号幅度分别为0.01V、0.1V、1V时,需将输入信号分别放大10倍、1倍、0.1倍。
这由反向比例放大器实现。
6.电子开关C配合反向比例放大器,选择不同的反馈电阻实现不同的电压增益7.手动选择开关两个自锁型双向开关,手动提供“00”、“01”、“10”、“11”地址信号,控制四选一电子开关C,为放大电路选择不同的反馈电阻,实现不同的增益要求。
8.CP2使用NE555搭建一个振荡电路,为电子开关控制电路提供CP信号。
教材P135有NE555的设计参考资料。
CP2的周期应大于等于1ms。
9.电子开关控制电路为四选一电子开关A和B提供自动循环的“00”、“01”、“10”、“11”地址信号。
电子开关A和B应同步工作。
10.电子开关B为四路信号选择不同的直流偏置电压,与对应的信号叠加后,使得四路信号显示在屏幕的不同高度位置。
11.直流偏置分压电路由电阻分压电路获得不同的直流偏置电压,供电子开关B选择。
基于STM32的多功能示波器设计
基于STM32的多功能示波器设计高级组:示波器论文——李振辉队一、摘要示波器是一种十分常用电子测量仪器,它将电信号转换成图像信息或者数值输出,方便人们对各种电现象的研究。
但是传统示波器具有不方便携带,功能不易拓展等缺点。
本设计一种多功能存储示波器,该示波器采用STM32处理器,实现了采样、处理、存储等功能;采用双电源供电;可对波形进行存储和再现。
而且其大小仅为与成人手掌大小一般,充分体现了此多功能示波器的便携性,满足了现场测试的要求,同时降低了成本。
二、设计要求1.基本要求1)可以单片机显示屏上实时地显示当前电压值,并且有波形显示以及坐标方格显示。
2)示波器最高测量电压不低于10V,精度不低于20mv。
3)具有改变采样频率以及幅度变换功能,即改变“X增益”和“Y增益”,并且有图像上下移动的功能。
4)具有输入电压过高的报警功能,电压达到设定值提醒功能,电压动荡提醒功能等。
5)支持图像保存功能以及图像回调功能。
2.拓展要求1)具有多通道信号输入功能,即可以同时测量多路信号。
2)利用十字交叉线精确标志处出波形上点的横纵坐标,实现横纵坐标的对应显示。
3)人机交互功能,上位机通讯功能,以及其他创新功能。
三、数字示波器的性能参数设计我们都知道数字示波器,所谓数字示波器其实就是通过采样定理对模拟的连续信号进行数据采集,再经A/D转换器转换成数字信号,使用软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。
数字存储示波器的指标很多,包括采样率、带宽、灵敏度、通道数、存储容量、扫描时间和最大输入电压等。
其中关键的技术指标主要有采样率、垂直灵敏度(分辨率)、水平扫描速度(分辨率)。
这几项指标直接与所选A/D、FIFO和高速运放器件的性能,以及电路设计有关。
下面根据所选器件的性能参数,合理地分析和确定示波器的采样率和分辨率。
1、采样率与水平扫描分辨率采样率主要取决于A/D转换器的转换速率,由于最高测量电压不低于10V,精度不低于20mv,故在此使用STM单片机内置的12位的A/D转换器即可。
示波器功能扩展电路报告
示波器功能扩展电路报告题目:示波器功能扩展电路报告一、引言示波器是一种广泛应用于电子测量、调试和研发的仪器,其作用是将电信号以图形的形式显示出来。
传统的示波器功能较为单一,无法满足复杂电子系统的需求。
因此,对示波器功能的扩展成为了电子测量领域的重要研究方向。
二、示波器功能扩展电路设计1.硬件设计为了扩展示波器的功能,首先需要设计一个适用于示波器的扩展电路。
该电路需要具有以下功能:(1)增加信号输入通道:通过添加选件卡或模块,实现多通道信号的输入,以便同时观察多个信号的变化。
(2)高灵敏度检测:通过采用高性能的ADC(模数转换器)和低噪声电路设计,提高示波器的灵敏度,以便观测微弱信号。
(3)高级触发功能:通过添加触发器模块,实现复杂触发条件的设定,以便在特定条件下捕捉信号。
(4)强大的数据处理能力:通过添加DSP(数字信号处理)模块,实现对信号的快速傅里叶变换(FFT)、波形参数计算等功能。
(5)大屏幕显示:通过采用高分辨率的LCD显示屏,实现信号波形的清晰显示。
2.软件设计为了使示波器扩展电路能够实现以上功能,需要编写相应的软件程序。
软件程序需要具备以下功能:(1)控制硬件电路:通过驱动程序控制硬件电路的运行,实现对输入信号的检测、处理和显示。
(2)实现高级触发:通过软件算法实现复杂的触发条件设定,提高示波器的捕捉能力。
(3)数据处理:通过编写数字信号处理算法,实现对输入信号的FFT、波形参数计算等处理功能。
三、实验结果与讨论为了验证该示波器功能扩展电路的实际效果,我们搭建了实验系统并进行了一系列实验。
实验结果表明:该扩展电路可以显著提升示波器的性能,观测到了传统示波器无法观测到的微弱信号波形,同时实现了高级触发功能和对信号的FFT、波形参数计算等处理功能。
此外,该扩展电路还具有很好的稳定性和可靠性,可以满足复杂电子系统的需求。
四、结论本报告介绍了一种示波器功能扩展电路的设计和实现方法。
通过硬件设计和软件编程,实现了多通道信号输入、高灵敏度检测、高级触发功能、强大的数据处理能力和大屏幕显示等功能。
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电子电路模拟综合实验报告
示波器功能扩展电路的 设计与实
现
1、
课题名称
示波器功能扩展电路的设计与实现
2、摘要和关键字
摘要:本实验是通过时钟电路、计数器、多路选择开关以及运算放大器的相互连接,实现用一个通道看四路波形的功能。
实验中,向连接好的电路输入四路不同的被测信号,通过选择不同的反馈电阻对信号的增益进行控制,这四路不同的信号经衰减或放大后与不同的直流量叠加,显示在示波器荧光屏的不同的位置上,从而实现示波器功能的扩展。
关键字:时钟电路、选通、增益,示波器
3、设计任务要求
1.基本要求:设计一个将普通双踪示波器改装成为多踪示波
器的电路包括多踪示波器的时钟电路、位移电路、衰减和放大电
路。
能够实现用示波器一路探头输入稳定显示四路被测信号波
形。
输入信号幅度为0-10V,频率不低于500Hz,系统电源DC
±5V,其原理框图如下:
2.提高要求:四路被测信号波形的大小可分别调整。
四、设计过程
1、实验原理
(1)集成定时器555:
这是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在一起的中规模
集成电路,它功能灵活,适用范围广,只要在外部配上几个
适当的阻容元件,就可以很方便地构成多谐振荡器、施密特
触发器和单稳态触发器等电路,完成脉冲信号的产生、定时
和整形等功能。
在控制、定时、检测、防声、报警等方面有
广泛的应用。
下图为cb555内部结构:
(2)集成多路模拟开关CD4052BC:
集成多路模拟开关是能够把多个模拟输入量分时地接通到输出端的一种集成电路,完成多到一的转换。
原理框图如下:
CD4052内有两个四选一模拟开关,一个作为位移电路产生将不同的四路输入信号在垂直方向上分开的阶梯波信号,另一个在不同的时刻选通所观察的信号之一通过
逻辑图如下:
(3)16进制同步二进制计数器74LS169:
74LS169是模16的同步二进制计数器,可以通过四位二进制输出来记时钟沿的个数,利用其两位输出Qa、Qb来作为多路选择开关的地址。
状态图如下:
(4)双运算放大器LF353:
LF353内有两个运算放大器,其中一个对选通的被测信号进行放大或衰减,另一个将放大或衰减后的被测信号与不同的直流量叠加,以显示在示波器荧光屏的不同的位置上,信号通过改变反馈电阻实现不同增益的控制。
符号如下(每一部分)
2、电路设计:
⑴分块电路设计
电路由三个主要的分块电路组成。
第一块为LMC555CH组成的电路,构成多谐振荡器产生35khz方波作为74ls169的时钟信号。
第二块为74F169SC组成的电路,作为计数器通过四位二进制输出来记时钟沿的个数,利用其两位输出Qa、Qb来作为多路选择开关的地址。
第三块为CD4052组成的多路选择开关。
CD4052一路是直流通道,一
路是信号通道。
直流通道有2K、1K、1K、1K组成的电阻分压网络,分别取出3V、2V、1V、0V的直流电压作为信号所要显示波形的直流分量,使其在示波器的不同位置显示出来。
信号通道的输入接被显示的信号;通过地址信号Qa、Qb对两回路信号进行选通。
第四块为LF353M双运放电路,被测信号由CD4052的信号选通后由LF353双运放之一进行放大或衰减处理,信号通过改变反馈电阻10K、10K、40K、60K、60K对其进行放大或衰减。
可以用四路波段开关分别选择不同反馈电阻,实现不同增益的控制,LF353内的另一个运放则组成一个加法器电路将经过放大或衰减处理以后的被测信号与CD4052直流通路选通的直流量重叠相加后输出。
将此输出信号接入探头即可显示。
2 电路图
五、实现功能
1. 分块功能说明
1 NE555的输出方波周期T=0.693*(R1+R2)*C=14.6μs,占空比
D=(R1+R2)/(R1+2R2)≈50%。
将管脚3接到示波器上,可以在
示波器上观察到方波信号,占空比为50%,周期为14.2s。
波
形如下:
⑵74F169SC是作为计数器使用,在低两位输出Qa、 Qb0接到示波器
后会出现两个方波,这两个方波的周期不同,其中Qa的波形是555时基信号的二分频,Qb的波形是555时基信号的四分频。
波形如下:上图为Qa,下图为Qb
(3)CD4052BC能够将直流偏置与交流信号叠加,在未加入交流信号的时候,把CD4052BC的管脚13与示波器的探头相连,会在屏幕上观察到阶梯数为4的阶梯波,台阶数值分别为0V、1V、2V、3V。
波形如下:
2.基本功能说明:
V i1、V i2、V i3、V i4四个端口并联接入相同的信号时,在示波器的屏幕上观察到四路彼此分开的信号波形,如果输入的是正弦波,则看到四路完全相同的正弦波,如果输入的是三角波,则观察到四路完全相同的三角波,输入方波可观察到完全相同的方波等等。
这些波形的幅度受输入信号振幅大小的影响,并可通过改变双运放接入的反馈电阻的值来改变增益的大小。
3.扩展功能说明:
使用元件
NE555芯片一个
74F169SC一个
CD4052BC一个
LF353M一个
可变电阻一个
电阻、电容、电感、导线若干
面包板一个
测试仪表函数信号发生器
在V i1、V i2、V i3、V i4分别接入四路不同的信号,则可在屏幕上观察到四路不同的信号,它们显示在示波器的不同位置上,同样受不同的输入信号振幅和反馈电阻接入的大小影响增益的大小。
这四路波形是由同一个通道输入示波器,但是可以同时在示波器上显示出来,完全完成了扩展功能的目的。
六、故障及问题分析
1、忽略了电路板上面两排小孔间的连通性,致使一开始面包板左右两部分的-5伏端没有连在一起,不能出信号。
后来仔细检查后在面包板左右两部分间用导线连起来,恢复正常。
2、一开始信号不停闪烁,后来调节了电平,恢复正常。
3、电路连接完成后发现信号失真现象严重,后来将c555的电容C1增大了两倍,增强了滤波能力,使信号变得清晰。
七、总结和结论
我选择的课题是示波器功能扩展电路,它所实现的功能是设计一个将普通双踪示波器改装成为多踪示波器的电路,包括多踪示波器的时钟电路、位移电路、衰减和放大电路。
能够实现用示波器一路探头输入稳定显示四路被测信号波形。
通过对实验的设计和实际连接电路、调试信号的经历,我掌握了555定时器的用做多谐振荡器的方法,了解了运算放大器组成的加法器实际应用,学习模拟多路选择器的工作原理和使用方法, 复习巩固示波器原理和使用的相关知识,提高独立设计电路和验证实验的能力,对数字电路与逻辑设计的认识更加深刻,对实验原理的理解更进一步,实践能力也进一步增强。
八、所用元器件及测试仪表清单
直流稳压电源
双踪示波器
九、参考文献
1、《北京邮电大学电路中心电子电路综合设计实验教程》2010年3月版
2、《北京邮电大学电路中心电子测量与电子电路实验教程》2009年8月版
3、《数字电路与逻辑设计》刘培值北京邮电大学出版社2009年2月版
4、北京邮电大学电路中心网站 元器件资料
5、《电子电路实践》 任维政 科学出版社。