TDS 210数字式示波器的主要功能实现

1、示波器信号的输入

将一根探头线连接到示波器的CH1输入接线柱，将另一根探头线连接CH2输入接线柱。探头插入后还要注意按顺时针方向拧紧探头。用探头线另一端从电路取得待测信号后可先按自动设置键【AUTOSET】看到所取得的波形（注意：两根探头线在电路中取得的信号必须是示波器的两根地线与函数发生器的地线端相连的‘共地’的信号）。

2、示波器的菜单操作方式

TDS 210数字式示波器标有菜单MENU字样的按键一共有11个，在这里称它们为一级菜单键，当某一个一级菜单键被按下时，屏幕右边会显示该菜单键的字样如：DISPLAY，以及它所含的二级菜单项，这些二级菜单项可由屏幕右边紧挨着的一一对应的按键进行修改，这些按键对二级菜单的修改一般是循环显示，也有单一选择（此时二级菜单项之间以虚线分隔）等。

3、CH1，CH2输入耦合设置：由一级菜单键【CH1】和【CH2】实现。

当按下【CH1】菜单键时，屏幕右上角显示CH1字样，其下显示的是它的二级菜单项。第一个二级菜单项是：耦合，它可以由菜单右边所对应的按键设置为：直流或交流或接地。若选直流耦合，CH1信号的交流和直流成分均得到输入和显示；若选交流耦合，仅CH1信号的交流成分得到输入和显示，直流成分被阻挡；若选接地耦合，则CH1信号被断开，屏幕显示的是0V的基线。例如：CH1输入的是交流信号时，应选择交流耦合方式；CH1接的是正方波时，应选择直流耦合方式，使正方波中的交流和直流分量均得到输入和显示。

【CH1】菜单键也是CH1通道波形显示的开关键。当屏幕右上角已经显示CH1菜单字样，再次按下【CH1】菜单键，CH1通道的信号会被关闭，无显示波形。当然，此后若再一次按下【CH1】菜单键信号显示就被回复。

【CH2】菜单键的功能和操作与【CH1】菜单键一致。

4、信号幅度的测量：一共有三种方式

   自动测量方式：由一级菜单键【MEASURE】实现。

当按下【MEASURE】测量键时，屏幕右上角显示MEASURE字样，其下显示的是它的二级菜单项。第一个二级菜单显示‘信源’和‘类型’字样，由菜单右边所对应的按键选择，当‘信源’被选中时，它下面的四个二级菜单通过右边的按键可以设置被测信号为：CH1或CH2；当‘类型’被选中时，它下面的四个二级菜单通过右边的按键可以设置测量类型为：频率或周期或平均值或峰峰值或均方根值或无，此时每一个测量类型下方出现的读数就是示波器按要求自动测出的数值。

   光标测量方式：由一级菜单键【CURSOR】实现。

当按下【CURSOR】测量键时，屏幕右上角显示CURSOR字样，其下显示的是它的二级菜单项。第一个二级菜单‘类型’有：电压或时间或关闭三项循环，由它右边所对应的按键选择。当‘电压’被选中时，屏幕上会出现两条水平的测量光标；当‘时间’被选中时，屏幕上会出现两条垂直的测量光标，此时两个纵向的位移旋钮【POSITION】移动的是两条测量光标。当‘关闭’被选中时，屏幕上的测量光标会消失。第二个二级菜单‘信源’有：CH1或CH2或Math或RefA或RefB可供循环选择，它们对应的测量对象是：1，2通道的信号，1，2通道的加减运算波形，A,B存储单元的信号。第三个二级菜单‘增量’：自动显示两个光标间的差值（增量值）。第四、五个二级菜单显示两条光标的位置值。例如：对CH1信号峰峰值的测量过程是，先将第一、二个二级菜单分别选择为：电压和CH1，然后通过旋转两个纵向位移旋钮【POSITION】，使两条测量光标分别与CH1波形的最高点和最低点相切，最后读出第三个二级菜单的‘增量’即为所求。

对于交流电，有了信号的峰峰值，将其除2就可得到该信号的幅值。再除以1，414就可以得到该信号的有效值。 

   估算测量方式：由屏幕的方格和纵轴标尺系数【VOLTS/DIV】旋钮实现。这种测量方式只能对CH1,CH2通道的信号进行测量。

某信号峰峰值计算公式为：UP-P(伏) = Sy(格) ´ K(伏/格)

其中：Sy为波形的最大峰值与最小峰值之间所占的屏幕格数，

K为信号所在通道的标尺系数。由两个纵轴标尺系数旋钮【VOLTS/DIV】分别设置，且设置值分别显示在屏幕的左下脚。

需要说明的是，在X-Y工作方式下，自动测量方式和光标测量方式都失效了，信号幅度的测量只有估算测量方式。

5、信号频率或周期的测量：一共有三种方式

   自动测量方式：由一级菜单键【MEASURE】实现。

与前面介绍的信号幅度的测量操作一致。

   光标测量方式：由一级菜单键【CURSOR】实现。

当按下【CURSOR】测量键时，屏幕右上角显示CURSOR字样，其下显示的是它的二级菜单项。第一个二级菜单‘类型’选择为‘时间’。屏幕上会出现两条垂直的测量光标，此时两个纵向的位移旋钮【POSITION】移动的是这两条测量光标。例如：测量CH2信号的周期及频率。步骤如下：先将第一、二项二级菜单分别选择为：时间和CH2，然后通过旋转两个【POSITION】也即纵向位移旋钮，使两条测量光标分别与CH2波形的一个整周期对应的两点重合，最后读出第三项二级菜单的周期和频率‘增量’即为所求。 

  估算测量方式：由屏幕的方格和横轴标尺系数【VOLTS/DIV】旋钮实现。这种测量方式只能对CH1,CH2通道的信号进行测量。

某信号周期的计算公式为：T(秒) = Sx(格) ´ C(秒/格)

其中：Sx为波形的一个整周期横向所占的屏幕格数，

C为信号横轴的标尺系数。由横轴标尺系数【S/DIV】旋钮设置，且设置值显示在屏幕的正下方。

对于周期信号，测出了信号的周期，周期的倒数就可得到该信号的频率。

同样，在X-Y工作方式下，自动测量方式和光标测量方式都失效了，信号周期的测量只有估算测量方式。

6、CH1,CH2信号状态轨迹的观察：由一级菜单【DISPLAY】显示键实现。

当按下【DISPLAY R】显示菜单键时，屏幕右上角显示DISPLAY字样，其下显示的是它的二级菜单项。将第三个二级菜单‘方式’选择为‘XY’，则屏幕上看到的就是CH1,CH2信号的状态轨迹，其中：CH1信号在水平轴上显示，CH2信号则在垂直轴上显示。若想恢复YT工作方式，将上述第三个二级菜单‘方式’选择为‘YT’即可。

7、信号毛刺的去除：由一级菜单【ACQUIRE】获取键实现。

       当按下【ACQUIRE】获取菜单键时，屏幕右上角显示ACQUIRE字样，其下显示的是它的二级菜单项。按下第三个二级菜单项‘平均值’对应的右边键，并且设置第四个二级菜单项‘平均值’为：4或16或64或128中之一，则屏幕上显示的波形就会按所设的值对采样信号取平均后再显示，可有效地去除信号的毛刺。‘平均值’设置越大，去除毛刺的效果就越好。

8、信号间的相位差测量：一共有两种方式。

   在YT工作方式下，由一级菜单键【CURSOR】实现。

先用纵向位移旋钮将CH1,CH2信号的横轴重合在一起，如图1所示。再按一级菜单键【CURSOR】，并选择‘时间’类型，屏幕会出现两条垂直的测量光标，此时利用两个纵向的位移旋钮【POSITION】移动这两条测量光标，让它们分别测量出相位差处的增量Dt，以及信号一个整周期的增量T，按下式就可计算出两信号的相位差：

根据两个信号CH1,CH2的超前、滞后情况，可以得出相位差的正负号。

   在XY工作方式下，用估算测量方式计算相位差。

先在YT工作方式下，用纵向位移旋钮将CH1,CH2信号的横轴重合在屏幕的最中间的横线上，这样做就将XY工作方式的坐标原点选择在整个屏幕的正中心，再按一级菜单【DISPLAY】键，将第三个二级菜单‘方式’选择为‘XY’，屏幕会显示CH1,CH2信号的状态轨迹，如图2所示的椭圆。由屏幕的方格和相应坐标轴的标尺系数，估算出椭圆在横轴的最大取值b和横轴的截距a，按下式就可计算出两信号的相位差：

但是，这种测量方式不能确定CH1,CH2信号的超前、滞后关系，即不能确定出相位差的正负号。

图1  YT工作方式下相位差测量             图2  XY工作方式下相位差测量

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• 2017-01-27TDS 210数字式示波器的主要功能实现