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示波器有趣的应用(1)——如何画一个圆?

众所周知,示波器是对信号进行观测的工具,信号发生器是产生信号的工具,但如果只是用示波器和信号发生器做重复性的工作,久而久之就会产生疲惫、厌倦的心态。所以在平时,我也会经常思考一些巧妙的使用方法,一来可以增加自己的兴趣,另一方面,也可以作为面试出题时候的题目,来审视候选人对仪器仪表、数学功底的熟练程度。

想用示波器和信号发生器画圆,有两个难点:

1、如何在X轴同时出现两条线

2、如何让这两条线形成一个圆形

【难点1】如何在X轴同时出现两条线

方法1:一般的示波器使用方法,是X轴为时间轴,即随着时间的推移,观测信号波形的变化,因为宏观世界中同一时刻波形仅有一种电平,那么想要同时出现两条线,那么就必须要用到两通道,同时接入两个波形,这样才有可能出现闭合图案。

方法2:其实示波器中有关于X轴的设置,专业术语为“水平控件”菜单,如图7所示,我们可以将时基模式设置为“X-Y”模式显示,此时画面X轴为通道1的电压值、Y轴为通道2的电压值。时间t变为对应电压点的出现频率。

方法3:余晖模式,可以通过一个波形的多次叠加,也能得到X轴同时出现两条线的效果

【难点2】如何让这两条线形成一个圆形

我们都知道,圆形的数学表达式为(x-a)²+(y-b)²=r²,当我们期望圆心就在中心时,其表达式x²+y²=r²,那么我们需要发生一个y=信号。但因为我们的信号发生器不具备编辑函数发生的能力,故只能选择现有波形发生。

方法1:选用信号发生器的RoundHalf波形(半圆),选用示波器math函数功能取负对称,然后波形叠加即可,用该方法只需要接入一个通道即可

方法2:示波器时基采用“X-Y”模式,通道1和通道2分别输入波形Sinx和Cosx,则因为Sin2x+Cos2x=1,所以示波器上面会产生一个标准圆。

当然还有其他方法,比如触发截取波形、多段函数运算,大家有更好的思路也可以留言。

另外引申一个进阶问题:如何用信号发生器和示波器画一个笑脸?大家可以畅所欲言发挥才智~

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