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方波的合成与分解
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方波的合成与分解
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3秒自动关闭窗口示波器的使用方法
> 示波器的使用方法
示波器的使用方法
　　导读：是一类常用的电子测量仪器，很多电子实验的完成都少不了它，那么到底如何使用呢?让我们来一起看一下吧～～本文引用地址：一、的使用- -简介　　示波器是一种电子测量仪器，可用来观测电流波形、测定频率、电压波形等，　　主要由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可以产生细小的光点，在被测信号作用下，电子束便可以在屏面上描绘出被测信号的变化曲线。　　示波器按信号的不同可分为数字示波器和模拟示波器;按结构和性能不同可分为普通示波器、多用示波器、多线示波器、多综示波器、取样示波器、记忆示波器、数字示波器。虽然示波器种类多种多样，但其使用方法却大同小异，本文便以SR-8型双踪示波器为例来详细介绍。二、示波器的使用- -面板装置　　SR-8示波器的面板按其位置和功能大概可以分为显示、垂直(Y轴)、水平(X轴)三大部分，接下来对这三部分面板装置分别加以介绍。　　1、显示部分　　显示部分包括电源开关、电源指示灯、辉度(调整光点亮度)、聚焦(调整光点或波形清晰度)、辅助聚焦(配合“聚焦”旋钮调节清晰度)、标尺亮度(调节坐标片上刻度线亮度)、寻迹 (当按键向下按时，使偏离荧光屏的光点回到显示区域，从而寻到光点位置)和标准信号输出(1kHz、1V方波校准信号由此引出，加到Y轴输入端，用以校准Y轴输入灵敏度和X轴扫描速度)。　　2、垂直(Y轴)部分　　垂直(Y轴)部分包括显示方式选择开关(用以转换两个Y轴前置放大器YA与YB 工作状态)、“DC-地-AC”Y轴输入选择开关(用以选择被测信号接至输入端的耦合方式)、“微调V/div”灵敏度选择开关及微调装置、“↑↓”Y轴位移电位器(用以调节波形的垂直位置)、“极性、拉YA ”YA 通道的极性转换按拉式开关、“内触发、拉YB ”触发源选择开关和Y轴输入插座。　　3、水平(X轴)部分　　水平(X轴)部分包括“t/div”扫描速度选择开关及微调旋钮、“扩展、拉×10”扫描速度扩展装置、“→←” X轴位置调节旋钮、“外触发、X外接”插座、“触发电平”旋钮、“稳定性”触发稳定性微调旋钮(用以改变扫描电路的工作状态)、“内、外”触发源选择开关、“AC-AC(H)-DC”触发耦合方式开关、“高频-常态-自动”触发方式开关和“+、-”触发极性开关。三、示波器的使用- -使用步骤　　下面具体讲解使用示波器观察电信号波形的具体步骤：　　步骤一：选择Y轴耦合方式。根据被测电信号频率，将Y轴输入耦合方式选择“AC-地-DC”开关置于AC或DC;　　步骤二：选择Y轴灵敏度。根据被测电信号的峰峰值，将Y轴灵敏度选择“V/div”开关置于适当档级(在实际使用过程中，若无需读取被测电压值，则只需适当调节Y轴灵敏度微调旋钮，使得屏幕上显示所需高度波形即可);　　步骤三：选择触发信号来源与极性。通常将触发信号极性开关置于“+”或“-”档位上;　　步骤四：选择扫描速度。根据被测信号周期，将将X轴扫描速度“t/div”开关置于适当档级(在实际使用过程中，若无需读取被测时间值，则只需适当调节扫描速度“t/div”微调旋钮，使得屏幕上显示所需周期数波形即可);　　步骤五：输入被测信号。被测信号由探头衰减后通过Y轴输入端输入示波器。　　示波器的使用相关文章推荐阅读：　　1、　　2、　　3、
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微信公众号一实验八：用同时分析法观测方波信号的频谱
实验八& 用同时分析法观测方波信号的频谱
（方波分解与合成）
一、实验目的
&&&&1、观察方波信号的分解。
&&&&2、用同时分析法观测方波信号的频谱，并与方波的傅利叶级数各项的频率与系数作比较。
&&&&3、掌握带通滤波器的有关特性测试方法。
&&&&4、观测基波和其谐波的合成。
二、实验仪器
&&&&2、中的“”、“”、“”和“”。
三、原理说明
&&&&任何电信号都是由各种不同频率、幅度和初相的正弦波迭加而成的。对周期信号由它的傅里叶级数展开式可知，各次谐波为基波频率的整数倍。而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份，每一频率成份的幅度均趋向无限小，但其相对大小是不同的。
&&&&通过一个选频网络可以将电信号中所包含的某一频率成份提取出来。本实验采用性能较佳的有源带通滤波器作为选频网络，因此对周期方波信号波形分解的实验方案如图8-1所示。
&&&&将被测方波信号加到分别调谐于其基波和各次奇谐波频率的一系列有源带通滤波器电路上。从每一有源带通滤波器的输出端可以用示波器观察到相应频率的正弦波。本实验所用的被测信号是50HZ的方波，而用作选频网络的五种有源带通滤波器的输出频率分别是50HZ、100HZ、150HZ、200HZ、250HZ，因而能从各有源带通滤波器的两端观察到基波和各次谐波。其中，在理想情况下，偶次谐波应该无输出信号，始终为零电平，而奇次谐波则具有很好的幅度收敛性，理想情况下奇次谐波中一、三、五、七、九次谐波的幅度比应为1：（1/3）：（1/5）：（1/7）：（1/9）。但实际上因输入方波的占空比较难控制在50%，且方波可能有少量失真以及滤波器本身滤波特性的有限性都会使得偶次谐波分量不能达到理想零的情况。
四、预习练习
&&&&课前务必认真阅读教材中周期信号傅里叶级数的分解以及如何将各次谐波进行叠加等相关内容。
五、实验内容及步骤
& &&1、调节函数信号发生器，使其输出50HZ左右的方波（要求方波占空比为50%，将“波形选择”档的1-2脚用短路器连接起来即可输出方波）。将其接至该实验模块的各带通滤波器的输入端，再细调函数信号发生器的输出（将“频率选择”档K301的跳线连接1-2脚，并调“频率可调”电位器），使50HZ（基波）的BPF模块有最大的输出。然后，将各带通滤波器的输出分别接至示波器，观测各次谐波的频率和幅度，并记录之。（注：观察频率时，可打开实验箱上的频率计实验模块。即按下该模块电源开关S6。）
&&& 2、将方波分解所得的基波（一次谐波）和三次谐波分量接至加法器的输入端（测试环TP011），观测加法器的输出波形，并记录所得的波形。
&&&&3、再将五次谐波分量加到加法器的输入端，观测相加后的波形，并记录之。
&&&&4、验证各高次谐波与基波之间的相位差是否为零。可用李沙育图形法进行测量，其方法如下：
用导线将函数发生器的方波输出端与带通滤波器输入端连接起来，即把方波信号分先后送入各带通滤波器，如图8-1所示。
图8-1 信号分解的过程
&&&&具体方法一：基波与标准同频同相信号相位比较（李沙育相位测量法）
&&&&注意把方波的电压调至5V，并把函数信号发生器模块的8038的第2脚（或者是“波形选择”档的第5脚）的的信号送入示波器的X轴，再把BPF-50Hz的基波（经一次谐波后）送入Y轴，示波器采用X-Y方式显示，观察李沙育图形。（注：当滤波器的增益不为1时，即X轴和Y轴信号幅度不一致时，在时其李沙育图形并不为圆，而是椭圆，但其是垂直椭圆，与时的椭圆并不相同。）
&&&&当两信号相位差为时，波形为一条直线；当两信号相位差为时，波形为一个圆；当两信号相位差为时，波形为椭圆，如图8-2所示。
&&&&&&&& 时：
&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&图8-2 李沙育图形
具体方法二：基波与各高次谐波相位比较（李沙育频率测试法）
&&&&把BPF-50Hz处的基波送入示波器的X轴，再分别把BPF-150Hz、BPF-250Hz处的高次谐波送入Y轴，示波器采用X-Y方式显示，观察李沙育图形。
&&&&当基波与三次谐波相位差为（即过零点重合）、、18时，波形分别如图8-3所示。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
图8-3 基波与三次谐波相位的观察
&&&&以上是三次谐波与基波产生的典型的Lissajous图，通过图形上下端及两旁的波峰个数，确定频率比，即3：1，实际上可用同样的方法观察五次谐波与基波的相移和频比，其应为5：1。
&&&&5、方波波形合成（可能会产生失真）
将函数发生器输出的50Hz方波信号送入各带通滤波器输入端。
在五个带通滤波器输出端逐个测量各谐波输出幅度，
用示波器观察并记录加法器输出端基波与各奇次谐波的叠加波形，如图8-4所示。
图8-4 基波与三次和五次谐波叠加后的波形
六、实验报告
&&& 1、根据实验测量所得的数据，绘制方波及其基波和各次谐波的波形、频率和幅度（注意比例关系）。作图时应将这些波形绘制在同一坐标平面上。以便比较各波形和频率幅度。
&&&&2、将基波、三次谐波、五次谐波及三者合成的波形一同绘画在同一坐标平面上，并且把在实验内容3中所观测到的合成波形也绘制在同一坐标低上。
&&&&3、画出方波信号分解后，鉴别基波与各奇次谐波的李沙育图形。详细整理实验数据，并画出波形分解与合成的波形。
&&&&4、分析相位、幅值在波形合成中的作用。
&&& 5、总结实验心得体会及意见。
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你可能喜欢精密测量低频方波信号幅度的一种方法--《通信与广播电视》1995年04期
精密测量低频方波信号幅度的一种方法
【摘要】：本文介绍了利用真有效值数字电压表测量方波信号有效值,并通过计算得到方波幅度值的方法。其测量精度可达±0.1%,满足了检定示波器校准仪方波幅度的要求。文中着重分析了此方法对测量精度的影响,并给出了实验结果。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TM935.3【正文快照】：
一、概述 方波信号在许多电子产品中得到广泛应用,例如示波器标准仪的输出IkH:示波信号用于检定各类示波器Y通道的特性。对于这类低频方波信号的幅度,目前多采用脉冲电压表来精密测量。它是采用直流比较法,即用直流电压与方波脉冲幅度进行比较,调整直流电压,使其平衡,测量直
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