3.8.1-3.8.4 数字示波器组成、指标、面板功能与用户界面（课件）-《电子测量技术（第3版）》（机械工业出版社）同步精品课堂

3.8.1-3.8.4 数字示波器组成、指标、面板功能与用户界面 电子测量技术第3版 同步精品课堂 机械工业出版社 目录 02 01 组成原理 主要技术指标 03 面板功能介绍 04 用户界面 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 知识目标 数字示波器的组成原理。 数字示波器的主要技术指标。 数字示波器的面板功能及用户界面。 能够操作数字示波器进行信号测量。 能够根据测量结果分析信号特征。 能力目标 培养学生对电子测量技术的兴趣和热情。 培养学生细致、严谨的实验态度。 情感目标 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学重难点 1.数字示波器触发功能的理解和应用。 2.根据示波器测量结果分析信号特征。 1.培养学生对电子测量技术的兴趣和热情。 2.培养学生细致、严谨的实验态度。 难点 重点 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 导入新课 现代示波器主要以数字示波器为主流。 UP07104Z数字示波器是基于Ultra Phosphor 技术的一款多功能、高性能的示波器。 以常用的 UPO7104Z数字示波器为例，介绍其应用。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.1 组成原理 UPO7104Z数字示波器如图所示。 UPO7104Z数字示波器原理框图 3.FPGA处理的数据通过总线传输给ARM微处理器，微处理器负责操作系统运行、数据处理，并与FPGA交互，同时控制LCD显示、USB设备和上位机通信。 1.UP07104Z数字示波器具备四路模拟输入通道CH1～CH4，用于接收被测信号，并通过ADC进行模-数转换。 2. 转换后的数字信号由FPGA进行数据处理和分析，并根据数据性质分别存储于SRAM和DDR3存储器。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.1 组成原理 UPO7104Z数字示波器如图所示 UPO7104Z数字示波器原理框图 EXT外部触发通道用于输入触发信号 eMMC用于存储 波形数据和波形录制 LAN用于用户数据 通信或连接上位机 LCD Display显示被测试波形 Key Control作为 示波器的输入单元。 示波器的强大触发功能有助于异常信号捕获和电路故障调试。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.2 主要技术指标 UP07104Z数字示波器主要技术指标 序号 参数 特点/描述 1 输入耦合 直流(DC)、交流(AC)、接地(GND) 2 输入阻抗 1MΩ(1±2%)/21pF±3pF 3 探头衰减系数 ×0.001, ×0.01, ×0.1, ×1, ×10, ×100, ×1000 4 最大输入电压 CAT I 300 Vrms, CATⅡ 100 Vrms, 瞬态过电压1000Vpk 5 模拟通道数量 4通道输入，每通道时基独立可调 6 模拟带宽及上升时间 通道带宽为100MHz, 上升时间≤3.5ns 7 垂直档位 1mV/div ~ 20V/div (1-2-5进制) 8 时基档位 5ns/div ~ 50s/div (1-2-5进制) 9 采样方式及采样率 实时采样；最高实时采样率为1GS/s 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.2 主要技术指标 UP07104Z数字示波器主要技术指标 序号 参数 特点/描述 10 触发模式 自动、正常、单次 11 测量方式 自动测量、光标测量 12 数学运算功能 波形计算、数字滤波、逻辑运算、高级运算(对数、指数及三角函数等) 13 存储类型 内存256组、外部USB存储器 14 显示配置 8inWVGA(800×RGB×480)TFT LCD, 24位真色彩 15 接口配置 USB-Host、USB-Device、LAN、EXT Trig、AUX Out 16 温度范围 -20～+60℃ 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.2 主要技术指标 小常识 存储深度=采样率×水平时基×波形在屏幕水平方向的格数 存储深度、采样率与波形长度三者的关系满足以下关系式： 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.2 主要技术指标 小常识 存储深度是指示波器在一次触发采集中所能存储的波形点。它直接反映了示波器采集存储器的存储能力。 UPO7104Z数字示波器标配56Mpts最大存储深度。按ACQUIRE 键，选择“深存 储”菜单，单通道打开时可自行设定存储深度为自动、28k、280k、2.8M、28M、56M 中的一个值，默认为自动。  按ACQUIRE键，选择“深存储”菜单。 在单通道打开时，可自行设定存储深度为上述值之一。 默认为自动设置 操作指南 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.3 面板功能介绍 1.前面板 (1)拷屏键按下拷屏键可将屏幕显示信息以BMP 格式快速复制到USB 存储设备中。 (2)多功能旋钮 (Multipurpose) 非菜单操作时，转动该旋钮可调整波形显示的亮度。 亮度可调节范围为0%～100%。 也可按 DISPLAY 旋钮调节波形亮度。 菜单操作时，按下某个菜单软键后，转动该旋钮可选择该菜单下的子菜 单，然后按下旋钮(即Select 功能)可选中当前选择的子菜单。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.3 面板功能介绍 1.前面板 (3)功能菜单键功能菜单键 MEASURE键：进入测量设置，可配置信源、全参数测量、用户定义测量等。用户定义中包含34种参数，通过旋钮快速选择并测量，结果显于屏幕底部。 ACQUIRE:按下该键进入采样设置菜单。可 设置示波器的采集方式、存储深度。 STORAGE:按下该键进入存储界面，可存储到示波器内部或外部USB存储设备中。 DECODE:按下该键进入协议解码相关功能设置。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.3 面板功能介绍 1.前面板 (3)功能菜单键功能菜单键 CURSOR:按下该键进入光标测量菜单。通过手动利用光标测量波形的时间或电压 参数。 DISPLAY:按下该键进入显示设置菜单。可设置波形显示类型、显示格式、栅格亮度、 波形亮度、持续时间、色温和反色温。 UTILITY:按下该键进入辅助功能设置菜单。可以进行自校正、系统信息、语言设置、 菜单显示时间、波形录制、通过测试、方波输出、频率计、AUX输出选择、背光亮度、清  除数据、IP 、RTC等设置。 Default:按下该键使示波器恢复出厂设置状态。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.3 面板功能介绍 1.前面板 (4)自动设置键按下该键，示波器将根据输入的信号自动调整垂直刻度系数、扫描时基以及触发模式，直至最合适的波形显示。 (5)运行/停止控制键按下该键将示波器的运行状态设置为“运行”或“停止”。 运行(RUN) 状态下，该键绿色背光灯点亮 停止(STOP) 状态下，该键红色背光灯 点亮。 (6)单次触发控制键 按下该键将示波器的触发方式设置为 “SINGLE”,该键黄色背 光灯点亮。 (7)全部清除控制键 按下该键清除屏幕上所有的波形。如果示波器处于 “RUN” 状 态，将显示新波形。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.3 面板功能介绍 1.前面板 (8)触发控制区 (TRIGGER) 触发控制区 LEVEL:触发电平调节旋钮。顺时针转动增大电平，逆时针转动减小电平。调节通道 触发电平值的过程中，屏幕右上角的触发电平值实时变化。按下该旋钮可使触发信号快速回 到其50%的位置。 TRIG MENU:显示触发操作菜单内容。 FORCE:强制触发键。按下该键强制产生一次触发。 HELP: 显示示波器内置帮助系统内容。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.3 面板功能介绍 1.前面板 (9)水平控制区 (HORIZONTAL) 水平控制区面板 HORI MENU:水平菜单按键，显示视窗扩展、独立时基和触发释抑。 POSITIOND:水平移位旋钮。调节旋钮时，触发点相对屏幕中心水平方向移动。调节旋 钮过程中所有通道的波形均在水平方向移动，同时屏幕上方的水平位移值实时变化。按下该 旋钮可使通道显示位置回到水平中点。 SCALED: 水平时基旋钮，调节所有通道的时基档位。调节时，可以看到屏幕上的波形 水平方向上被压缩或扩展。同时，屏幕下方的时基档位实时变化。时基档位步进值为1-2-5。 按下旋钮可快速在主视窗和扩展视窗之间切换。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.3 面板功能介绍 1.前面板 (11)垂直控制区 (VERTICAL) 1、2、3、4按钮是模拟通道设置键，分别代表CH1 、 CH2 、CH3 、CH4,四个通道标签用不同颜色标识，屏幕中显示的 波形和通道输入连接器的颜色也与之对应。按下任意按键打开相应通道菜单(或激活和关闭通道)。 MATH: 按下该键打开数学运算功能菜单，可进行(加、减、乘、除)运算、FFT 运算、逻辑运算及其他复杂运算。 REF: 用于回调用户存储在本机或U 盘里面的参考波形，可将实测波形和参考波形做比较。 ： 垂直移位旋钮。可移动当前通道波形的垂直位置，同时基线光标处显示垂直位移值。 垂直档位旋钮，调节当前通道的垂直档位，顺时针转动减小档位，逆时针转 动增大档位。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.3 面板功能介绍 1.前面板 (10)模拟通道输入端四通道输入连接器用不同颜色标签表示，1、2、3、4分别代表 CH1 、CH2 、CH3 、CH4。 (12)控制菜单软键控制菜单软键包含MENU 、F1～F5。其 中 ，MENU用于显示和隐 藏示波器屏幕最右侧的操作菜单。按F1～F5 可以改变对应位置的菜单子项内容。 (13)USB HOST接口在此接口插上U 盘，可将示波器的设置、波形、屏幕图像保存到外部USB存储设备上。按示波器前面板功能菜单键中的STORAGE键可进入存储功能设置 界面。 (14)电源软开关键将示波器连接电源，打开电源插孔下方的电源开关，使示波器处 于通电状态。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.3 面板功能介绍 2.后面板 (1)EXT Trig插孔：外触发或外触发/5的输入端。（外触发是TTL电平；外触发/5触发 电平的范围扩至-4.5～4.5V）。 (2)AUX 插孔：通过/失败检测功能输出端，支持Trig_out 输出。 (3)USB Device接口 ：通过此接口可使示波器与PC进行通信。 (4)LAN接口：通过该接口将示波器连接到局域网中，对其进行远程控制。 (5)安全锁孔：可以使用安全锁将示波器锁定在固定位置。 (6)AC电源输入插座：使用电源线将示波器连接到AC电源中(本示波器的供电要求 为100～240 V、45～440Hz)。 (7)电源开关： AC插座正确连接到电源，打开电源开关，示波器就能正常上电。此 时，只需按下前面板上的“电源软开关键”即可开机。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.4 用户界面 UPO7104Z数字示波器用户操作界面 (1)触发状态标识 ： 包括TRIGED(已触发)、AUTO(自动)、READY(准备就 绪)、STOP(停止)、ROLL(滚动)。 (2)时基档位表示屏幕波形显示区域水平轴上一格所代表的时间。使用示波器前面 板水平控制区的SCALE 旋钮可以改变此参数。 (3)采样率/存储深度显示示波器当前档位的采样率和存储深度。 (4)水平位移显示波形的水平位移值。调节示波器前面板水平控制区的POSITION旋 钮可以改变此参数，按下水平控制区的POSITION旋钮可以使水平位移值回到0。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.4 用户界面 UPO7104Z数字示波器用户操作界面 (5)触发状态显示当前触发源、触发类型、触发沿、触发耦合、触发电平等触发 状态。 触发源：包括CH1～CH4（颜色不同显示不同触发状态）、市电、EXT、EXT/5。例如，“1”表示CH1为触发源。 触发类型：有边沿、脉宽、视频、斜率、高级触发。例如，“E”表示边沿触发。 触发沿：有上升、下降、任意三种。例如，“厂”表示上升沿触发。 触发耦合：包括直流（DC）、交流、高频抑制、低频抑制、噪声抑制五种。例如，“DC”表示直流耦合。 触发电平：显示当前触发电平值，通过LEVEL旋钮调节。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.4 用户界面 UPO7104Z数字示波器用户操作界面 (6)CH1 垂直状态标识显示CH1 通道激活状态、通道耦合、垂直档位、探头衰 减等。 1)通道激活状态： 1 S20000mVX 背景色显示为与通道颜色一致，代表通道被激活按1、2、3、4键可以激活或打开/关闭对应通道。 2)通道耦合：包括直流、交流、接地，例如，图中的~表示CHI 为交流耦合。 3)垂直档位：显示CH1的垂直档位。在CH1通道激活时，通过调节示波器前面板垂 直控制区 (VERTICAL) 的 SCALE 旋钮可以改变此参数。 4)探头衰减系数：显示CH1的探头衰减系数。包括×0.001、×0.01、×0.1、×1、 ×10 、×100 、×1000。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 3.8.4 用户界面 UPO7104Z数字示波器用户操作界面 (7)USB HOST标 识 连 接 上U 盘等USB存储设备时显示此标识。 (8)设备当前年月日及时间 (9)操作菜单显示当前操作菜单内容。按相应按键可以改变操作菜单。按F1～F5 可 以改变对应位置的子菜单的内容。 (10)模拟通道标识和波形显示CH1～CH4的通道标识和波形，通道标识与波形颜色 一致。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 课堂小结 1.组成原理 3.8.1-3.8.4 数字示波器组成、指标、面板功能与用户界面 3.面板功能介绍 2.主要技术指标 1.前面板 2.后面板 4. 用户界面 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 谢谢 $$