如何用李萨如图形测正弦信号的频率?若不使用李萨如图形,如何用示波器测交流信号频率?
使用李萨如图形和示波器测量正弦信号的频率是常用的方法。以下是详细的步骤:
使用李萨如图形测量正弦信号的频率
1. 准备工作
- 选择合适的探头:确保探头已经过校准,并且适合被测信号。
- 连接探头:分别将两个探头的接地夹子连接到电路板的接地点,将探头分别连接到两个不同频率的信号源。
2. 配置示波器
- 选择通道:将探头分别连接到示波器的CH1和CH2通道。
- 设置耦合模式:将两个通道都设置为DC耦合,以便获取完整的信号成分。
- 垂直灵敏度(Volts/Div):根据信号幅度调节垂直灵敏度,使信号显示在屏幕上。
- 时间基准(Time/Div):选择较长的时间基准以清晰显示多个周期的波形,例如1ms/Div或更多。
3. 设置李萨如图形
- XY模式:将示波器切换到XY模式。在此模式下,X轴由CH1控制,Y轴由CH2控制。
- 触发设置:可以选择任意一个通道作为触发源,通常选择CH1。
4. 观察李萨如图形
- 图形特征:观察生成的李萨如图形。如果两个信号的频率是相同的或整数倍关系,会产生稳定的闭合图形。否则,图形会不稳定或复杂。
5. 计算频率
假设已知其中一个信号频率为f1,另一个未知频率为f2:
- 闭合次数:记录李萨如图形在X轴和Y轴方向的闭合次数,分别记作N和M。
- 频率关系公式:利用频率关系 ( f1/f2} = N/M ),可以求出未知信号的频率。
示例
假设你有一个已知频率f1为1kHz的参考正弦信号和一个待测正弦信号f2,通过李萨如图形发现其X轴方向闭合2次,Y轴方向闭合1次:
[ f1/f2} = 2/1 ]
所以待测信号的频率 f2 为:
[ f2 = f1*1/2 = 1kHz*1/2 = 500Hz ]
不使用李萨如图形,直接用示波器测量交流信号频率
1. 准备工作
- 选择合适的探头:确保探头已校准并适合测量信号。
- 连接探头:将探头的接地夹子连接到电路板的接地点,将探针连接到信号测量点。
2. 配置示波器
- 选择通道:将探头连接到示波器的CH1或其他通道。
- 设置耦合模式:将通道设置为DC耦合,如果需要测量信号的直流和交流成分。如果只关心交流成分,可以选择AC耦合。
- 垂直灵敏度(Volts/Div):根据信号幅度调节垂直灵敏度,使信号显示在屏幕上。
- 时间基准(Time/Div):调整时间基准,使一个或多个信号周期清晰显示,例如对于1kHz的信号,可以设置为500µs/Div。
3. 设置触发
- 触发源:选择相应的通道作为触发源,例如CH1。
- 触发模式:选择边沿触发(Edge Trigger),通常选择上升沿(Rising Edge)。
- 触发电平:将触发电平设置在信号的中间电平位置,比如如果信号是3.3V峰值,将触发电平设置为1.65V。
4. 测量频率
- 直接读取频率:如果示波器具有自动测量功能,可在其测量菜单中选择“Frequency”(频率),示波器会自动计算并显示信号频率。
- 手动计算频率:
- 测量周期:使用示波器上的光标工具,测量信号的一个完整周期T(从一个上升沿到下一个上升沿,或从一个下降沿到下一个下降沿)的时间差。
- 计算频率:信号频率f等于周期T的倒数。即:
[ f = 1/T ]
示例操作步骤
假设你要测量一个1kHz的正弦信号的频率:
- 连接探头:将探头连接到被测信号的测试点,并将接地夹子连接到电路地。
- 配置通道:选择CH1,设置DC耦合,垂直灵敏度为1V/Div,垂直偏移调至中心位置。
- 配置时间基准:设置时间基准为500µs/Div。
- 设置触发:选择边沿触发,上升沿触发,触发电平设置为1.65V。
- 测量频率:
- 自动测量:在测量菜单中选择“Frequency”,示波器会自动显示频率,例如1kHz。
- 手动测量:使用光标工具测量一个完整周期T(假设为1ms),然后计算频率:
[ f = 1/T = 1/0.001 = 1000Hz = 1kHz ]
我们可以在示波器上直接去测量交流信号的频率:
- 用信号发生器输出一个1KHz的正弦信号做为被测信号,通过BNC线连接到示波器上。
图为普源精电DG922 Pro信号发生器
2、接入示波器后调节示波器垂直档位与水平时基,触发方式使用默认的边沿触发,使波形能够在屏幕上完整显示3-5个周期。
图为普源精电DHO4804数字示波器
3、使用自动测量,点击Measure按键打开测量菜单,在水平选项卡中选择频率,这样就得到了我们想要测试的参数。
图为普源精电DHO4804数字示波器
总结
通过以上方法,你可以使用李萨如图形或直接用示波器测量交流信号的频率:
- 李萨如图形法:
- 连接两个信号。
- 切换到XY模式。
- 观察并记录闭合次数。
- 计算频率关系。
- 直接测量法:
- 连接探头。
- 配置通道和触发。
- 使用自动测量功能或手动计算信号频率。
这些方法都能够帮助你准确地测量交流信号的频率。