简析示波器相关知识

自然界存在着各种形式的波，比如海浪、地震、声波、爆破、空气中传播的声音，或者身体运转的自然节律。物理世界里，能量、振动粒子和不可见的力无处不在。 即使是光（波粒二象物质）也有自己的频率，并因为频率的不同呈现出不同的颜色。

示波器

示波器是任何设计、制造或是维修电子设备的必备之物。当今世界瞬时万变，工程师们需要最好的工具，快速而精确地解决测量疑难。

示波器的用途不仅仅局限于电子领域。示波器利用信号变换器，适用于各种各样的物理现象。信号变换器能够响应各种物理激励源，使之转变为电信号，包括声音、机械应力、压力、光、热。麦克风属于信号变换器，它实现把声音转变为电信号。由示波器收集科学数据的例子如图1所示。

什么是示波器，它是如何工作的？

示波器是一种形象地显示信号幅度随时间变化的波形显示仪器，是一种综合的信号特性测试仪，是基本的电子测量仪器，它描绘电信号的图形曲线。在大多数应用中，呈现的图形能够表明信号随时间的变化过程：垂直（Y）轴表示电压，水平（X）轴表示时间。有时称亮度为Z轴。（参看图2）

示波器的类型

电子设备可以划分为两类：模拟设备和数字设备。模拟设备的电压变化连续，而数字设备处理的是代表电压采样的离散二元码。传统的电唱机是模拟设备，而CD播放器是属于数字设备。

同样，示波器也能分为模拟和数字类型。模拟和数字示波器都能够胜任大多数的应用。但是，对于一些特定应用，由于两者具备的不同特性，每种类型都有适合和不适合的地方。作进步划分， 数字示波器可以分为数字存储示波器（DSO）、数字荧光示波器（DPO）和采样示波器。

模拟示波器

在本质上， 模拟示波器工作方式是直接测量信号电压，并通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。示波器屏幕通常是阴极射线管（CRT）。电子束投到荧幕的某处，屏幕后面总会有明亮的荧光物质。当电子束水平扫过显示器时，信号的电压是电子束发生上下偏转，跟踪波形直接反映到屏幕上。在屏幕同一位置电子束投射的频度越大，显示得也越亮。

CRT限制着模拟示波器显示的频率范围。在频率非常低的地方，信号呈现出明亮而缓慢移动的点， 而很难分辨出波形。在高频处，起局限作用的是CRT的写速度，当信号频率超过CRT的写速度时， 显示出来的过于暗淡，难于观察。模拟示波器的极限频率约为1CHz.

当把示波器探头和电路连接到一起后，电压信号通过探头到达示波器的垂直系统。图13描述模拟示波器是如何显示被测信号。设置垂直标度（对伏特/格进行控制）后，衰减器能够成小信号的电压，而放大器可以增加信号电压。随后，信号直接到达CRT的垂直偏转板。电压作用于这些垂直偏转板，引起亮点在屏幕中移动。亮点是由打在CRT内部荧光物质上的电子束产生的。正电压引起点向上运动，而负电压引起点向下运动。

数子示波器

与模拟示波器不同，数字示波器通过模数转换器（ ADC）把被测电压转换为数字信息。它捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存儲限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止。随后，数字示波器重构波形。

数字示波器分为数字存储示波器（DSO） 、数字荧光示波器（DPO）和采样示波器，

数字的手段则意味着，在示波器的显示范围内，可以稳定、明亮和清晰地显示任何频率的波形。对重复的信号而言，数字示波器的带宽是指示波器的前端部件的模拟带宽，一般称之为3dB点。对于单脉冲和瞬态事件，例如脉冲和阶跃波，带宽局限于示波器采样率之肉。