目录（一）实训内容 (1)（二）实训目的 (1)（三）数字示波器原理 (1)1.机型介绍 (1)1.1.整体介绍 (1)1.2.功能简介 (1)2．本机参数介绍 (2)3.基本原理 (3)3.1.硬件总体框图 (3)3.2.耦合方式选择电路 (3)3.3灵敏度选择电路① (4)3.4.电压跟随器 (5)3.5.灵敏度选择电路② (5)3.6.信号调理电路 (6)3.7.触发电路 (7)3.8.档位控制电路 (7)3.9.去耦合电路 (8)3.10.电源供电电路 (8)3.11.单片机接口电路 (9)4.元器件功能与检测 (10)4.1.STM32F103Cx单片机 (10)4.2.TL084运算放大器 (10)4.3.LM7805三端稳压集成电路 (11)4.4.LM7905三端稳压集成电路 (11)4.5.LM11173.3三端稳压集成电路 (11)5．PCB版 (11)（四）数字示波器的组装 (11)（五）数字示波器的调试 (12)（六）小组分工 (13)（七）实训心得 (13)（八）参考文献 (14)（九）附录 (15)（一）实训内容1.利用套件中各种电子元器件/模块组装数字示波器。
2.学习数字示波器原理与系统组成。
（二）实训目的1.理解数字示波器内部组成结构和工作原理。
2.学习数字示波器的组装、调试、维修以及升级方法。
3.锻炼学生动手与实践能力。
（三）数字示波器原理1.机型介绍1.1.整体介绍：DSO138数字示波器采用9V电源供电，以STM32F103Cx单片机为核心处理器，具有将信号数字化后再建波形，记忆、存储被观测信号的功能，还可以用来观测和比较单次过程和非周期现象、低频和慢速信号。
采用彩色TFT LCD屏幕，使示波器灵敏度、可视度得到很大的提高，并留有USB端口可供二次升级开发。
总体来说DSO138示波器具有体积小、重量轻，便于携带，操作方便，能自动测量波形的频率、周期、峰峰值、有效值、最大值、最小值等特点。
1.2.功能简介：3个拨动开关：CPL、SEN1、SEN2。
其中CPL开关有GND、AC、DC三种耦合方式选择，当置于GND位置时示波器输入接地，当置于AC位置时示波器输入为交流信号直流信号不能通过，当置于DC位置时示波器输入交流和直流信号；SEN1和SEN2为灵敏度选择开关，其中SEN1可选择灵敏度为1V、0.1V、10mV，SEN2是对应SEN1开关的灵敏度选择，分别有×5、×2、×1三个档位的选择。
5个轻触开关：RESET、SEL、“-”、“+”、“OK”。
其中RESET为复位开关，可对示波器进行重启复位操作；SEL为菜单选择开关，可以对时基、触发模式、触发边沿、触发电平指示、水平位置调节、垂直位置调节、示波器工作模式等参数的选择；“-”、“+”开关是对SEL选择菜单后进行参数的调节；“OK”开关可对波形进行冻结与解冻，当长按此键时可出现第二功能键。
轻触开关的使用：当选择时基菜单时，按“-”、“+”键可对时基进行大小的改变，长按“OK”键屏幕上即可显示对波形频率、峰峰值、有效值等参数的自动测量；当选择触发模式菜单时，按“-”、“+”键对自动（Auto）模式、常规（Normal）模式、单次（Single）模式等三种模式的选择；当选择触发边沿菜单时，按“-”、“+”键可进行上升沿、下降沿两种触发边沿的选择；当选择触发电平指示菜单时，按“-”、“+”键可对波形的任一位置进行电平大小的测量；当选择水平调节菜单时，按“-”、“+”键可对波形进行左右移动；当选择示波器工作模式菜单时，按“-”、“+”键可对工作模式进行选择；当选择垂直位置调节菜单时，按“-”、“+”键可对波形进行左右调节。
2个微调电容：C4、C6。
调节微调电容C4可对0.1V档输出的波形进行补偿；调节微调电容C6可对1V档输出的波形进行补偿。
2．本机参数介绍最高实时取样率：1Msps精度：12Bit取样缓冲器深度：1024字节模拟频带宽度：0–200KHz垂直灵敏度：10mV/Div–5V/Div(按1-2-5方式递进)垂直位移可调，并带有指示输入阻抗：1MΩ最高输入电压：50Vpp（1:1探头），400Vpp（10:1探头）耦合方式包括DC/AC/GND水平时基范围：10μs/Div–50s/Div(按1-2-5方式递进)具有自动、常规和单次触发方式，方便捕捉瞬间波形可用上升或下降边沿触发触发电平位置可调，并带有指示可观测触发之前的波形(负延迟)可随时冻结波形显示(HOLD功能)自带1KHz/3.3V方波测试信号源可实时显示采集波形的频率、周期、脉宽、占空比、最大值、最小值、平均值、峰峰值、有效值等。
3.基本原理3.1.硬件总体框图3.2.耦合方式选择电路图（1）如上图利用电容对直流信号的隔离作用，组成了耦合方式选择电路，SW1为单刀三掷开关，显然当开关拨到‘1’位置时交流直流信号都可以通过，拨到‘3’只能通过交流信号，拨到‘4’时输入就直接接地了，此时输入为0。
耦合方式选择灵敏度选择信号调理电路A/D 转换中心控制器档位控制电路按键控制电路LCD 显示电源供电电路3.3灵敏度选择电路①图（2）上图为灵敏度选择电路，利用电阻的分压原理对电压进行衰减，衰减的越大相应的量程就越大。
经分析可知‘3’端输出相对于‘1’端衰减了10倍，‘4’输出相对于‘1’端衰减的100倍。
假设输入为10V的信号，则理论上‘1’端的输出为10V，‘3’端的输出为1V，‘4’端的输出为0.1V。
而图中的电容则是为了减小对高频信号的阻抗，相当于微分，信号上升速度加快，提高相应速度。
微调点解电容C4、C6则是利用不同容量电容充电放电能力的不同对信号就行不同程度的补偿。
对此电路的仿真结果如下：输入（正弦信号）输出（V）幅度频率(Hz)1档3档4档10V1k9.9980.1000.098 10k9.9970.9900.098 100k10.0000.9150.07515V1k14.997 1.4990.148 10k14.996 1.4850.147 100k14.999 1.3730.11120V1k19.996 1.9980.198 10k19.995 1.9800.196 100k19.999 1.8300.1493.4.电压跟随器：图（3）上图为电压跟随器原理图，由运算放大器的原理可知‘0’处信号等于‘1’信号等于‘2’处信号，即输入信号等于输出信号。
因为运放的输入阻抗趋近于无穷大输出阻抗趋近于零，所以电压跟随器有着隔离输入输出两端噪声信号的作用，且能大大的减小负载的变化对输出信号的影响。
3.5.灵敏度选择电路②图（4）上图为纯电阻分压网络，对灵敏度选择电路①输出的电压进一步的衰减。
由图可见，‘1’处的输出电压等于输入电压，‘3’处的输出电压为出入的1/2,‘4’处的输出电压等于输入电压的1/5，由此对应于SW2的每个档位形成了×1、×2、×5三个档位。
3.6.信号调理电路：图（5）上图为信号进入模数转换器ADC前的信号调理电路，由同相放大器和电压比较器组成，当输入信号的幅度小时，此电路可对信号进行放大，使之成为适合ADC输入的信号；当信号过大时，因为有R10和AV-的作用，使之衰减，成为适合ADC输入的信号。
其中C8对信号具有保持的作用。
3.7.触发电路：图（6）触发电路的作用就是保证每次时基扫描或采集的时候，都从输入信号上与定义的相同的触发条件开始，这样每一次扫描或采集的波形就同步，可以每次捕获的波形相重叠，从而显示稳定的波形，或保证单次信号的捕获。
即：1、是使重复信号稳定显示2、次信号进行捕获3、复信号中的异常波形和单次事件中的特殊波形进行隔离捕获此示波器的触发方式有一下4种：1、自动模式：在自动模式下，不管是否有触发发生示波器都会不符按更新显示波形，如果有触发则触发点为参考点显示波形，否则随机显示波形。
因此使用时有触发时波形时稳定的，没有触发时波形时滚动的。
2、常规模式：在常规模式下，示波器只有当有触发时才作波形的更新显示，如果没有触发，波形不动。
3、与常规模式类似，不同的是单次模式下波形显示后自动进入冻结状态，需手动退出才会进行下一次波形的采集。
3.8.档位控制电路：图（7）此电路的开关分别与SW1、SW2、SW3形成联动开关，输出端分别连接到单片机的CPLSEL、VSENSEL1、VSENSEL1三个端口，当开关置于‘1’档时，输出为5V，当考官置于‘3’档时，输出约为1.24V，当开关置于‘4’档时，输出为0。
所以单片机根据不同端口的不同输入即可有不同的处理结果，进而在LCD上有不同的显示。
3.9.去耦合电路：图（8）当直流低电压在经过长距离传输后，中间会夹杂着各种噪声信号使其直流电压不稳点，所以需要如上图电路利用电容对直流电压有阻碍左右，对高频信号无阻碍作用对直流电压进行去耦合，是直流电压更稳定。
3.10.电源供电电路：输出为5V和3.3V的供电电路图（9）LM78L05是三端稳压集成电路，其输入为为5V—18V，输出为4.8V—5.2V 典型值为5V，所以在电路中AV+处的输出电压约为5V；LM11173.3为输入为5V 输出为3.3V的三端稳压集成电路，所以在TP23处的输出约为3.3V。
图中电解电容C19、C21、C22都起着对输出电压进行补偿，稳定输出电压的的作用，L3、C20则可以对输出的电压进行滤波，出去其中的交流信号，D2则可以防止电流回流保护电路。
输出为-5V的供电电路：图（10）图中7905稳压集成芯片的输入电压范围是-8V到-35V，输出为-4.8V—-5.2V 典型值为-5V。
所以经过79L05后输出电压约为-5V。
3.11.单片机接口电路：图（11）4.元器件功能与检测4.1.STM32F103Cx单片机STM32F103Cx基于高性能32位RISC的ARMCortex-M3核，工作频率为72MHz。
片上集成了高速存储器，通过APB总线连接了丰富、A/D和D/A转换器增强的外设和I／O。
所有的设备都提供标准的通信接口。
片上集成32-512KB的Flash存储器。
6-64KB的SRAM存储器。
12通道DMA控制器。
支持的外设：定时器，ADC，DAC，SPI，IIC和USART。
2个12位的us级的A/D转换器，2通道12位D/A转换器，最多高达112个的快速I/O端口，最多多达11个定时器，最多多达13个通信接口。
4.2.TL084运算放大器TL084为供电电压±18V，输入电压±15V，差分输入电压±30V，具有宽共模微分电路，低输偏置电流和置电流，输出路保护，具有型（J-FET）高输阻抗，内部频率补偿，锁存自由作，高压16V/μs（典值）等特点。