示波器入門手冊介紹

引言

不管是海浪、地震、音爆、爆炸、聲音通過空氣傳播、還是人體運動的自然頻率，自然界都以正弦的形式運動。能量、振動粒子及其它看不見的力分散在我們的物理空間中。即使是光線（部分是粒子、部分是波）也是有基礎頻率，可以作為色彩進行觀察。

傳感器可以把這些力轉換成電信號，然后可以使用示波器觀察和分析這些信號。通過使用示波器，科學家、工程師、教育工作者等等可以“看到”隨時間變化的事件。

信號完整性的意義

對任何優(yōu)秀的示波器系統來說，準確重建波形的能力都是關鍵，這種能力稱為信號完整性。示波器類似于一臺攝像機，它捕獲信號圖像，然后可以觀察和解釋信號圖像。

有時候，即使是控頭/儀器組合引入的錯誤也可能會給被測信號帶來重大影響。但是，可以確定被測值應用“平方和的均方根”公式，可以確定被測器件是否接近上升時間/下降時間故障。此外，最新的示波器工具采用專用濾波技術，反嵌測量系統對信號的影響，顯示男家沿時間及其它信號特點。

什么是示波器？示波器怎樣工作？

示波器基本上是種圖形顯示設備，它繪制一個電信號的圖形。在大多數應用中，這個圖形顯示信號怎樣隨時間變化，其中豎軸（Y）表示電壓，橫軸（X）表示時間。顯示輝度或亮度有時稱為Z軸，如圖2所示。在DPO示波器中，Z軸可以用顯示顏色等級表示，如圖3所示。

了解波形和波形測量

波是隨時間推移重復出現的碼型的通用術語，比始聲波、腦電波、海浪和電壓波都是重復的碼型。示波器測量電壓波。如前所述，傳感器可以把物理現象（如振動或溫度）或電氣現象（如電流或功率）轉換成電壓。波的一個周期是重復波的組成部分。波形是波的圖形表示。電壓波形在橫軸上顯示時間，在豎軸上顯示電壓。

波的類型

1.正弦波

2.方波和矩形波

3.鋸齒波和三角波

4.階躍和脈沖形狀

5.周期信號和非周期信號

6.同步信號和異步信號

7.復合波

波形測量

1.頻率和周期

2.電壓

3.幅度

4.相位

5.使用數字示波器測量波形

示波器的類型

1.數字存儲示波器

傳統數字示波器稱為數字存儲示波器（DSO）。顯示一般依賴光柵類屏幕，而不是老式模擬示波器中的發(fā)光熒光。

2.數字熒光示波器

數字熒光示波器（DPO）提供了一種新的示波器結構方法。通過這種結構，DPO可以提供獨特的采集和顯示功能，準確地重建信號。

3.混合域示波器

混合域示波器（MDO）把RF頻譜分析儀與MSO或DPO結合在一起，實現從數字域、模擬域到RF域的信號樣關視圖。

4.混合信號示波器

混合信號示波器（MSO）把DPO的性能與16通道邏輯分析儀的基本功能結合起來，包括并行/串行總線協議解碼和觸發(fā)。MSO的數字通道把數字信號視作邏輯值高或邏輯值低，就像數字電路觀察信號一樣。也就是說，只要振鈴、過沖和地電平彈跳沒有導致邏輯跳變，那么這些模擬特點對MSO就不成問題。與邏輯分析儀一樣，MSO使用門限電壓，確定信號是邏輯值高還是邏輯值低。

5.數字采樣示波器

與數字存儲示波器和數字熒光示波器結構相比，在數字采檔示波器的結構中，衰減器/放大器和采樣橋接器的信置顛倒，如圖18所示。它先對輸入信號采樣，然后執(zhí)行衰減或放大。然后在采樣橋接器后面，可以使用低帶寬放大器，因為信事情已經被轉采樣門轉換成較低的頻率，從而大大提高儀器帶寬。

示波器的系統和控制功能

1.垂直系統和控制功能

可以使用垂直控制功能，在垂直方向定位和定標波形，設置輸入耦合，調節(jié)其它信號條件。

2.水平系統和控制功能

示波器的水平系統與輸入信號采集關系最為密切，這里要考慮的因素包括采樣率和記錄長度。水平控制功能用來在水平方向定位和定標波形。

3.觸發(fā)系統和控制功能

示波器的觸發(fā)功能在正確的信號點同步水平掃描，這對清楚的檢驗信號至關重要。觸發(fā)控制功能可以穩(wěn)定重復的波形，捕獲單次波形。通過重復顯示輸入信號的同一部分，觸發(fā)使重復的波形能夠穩(wěn)定地顯示在示波器顯示屏上。如果每次掃描都從信號上不同位置開始，那么可以想象屏幕上有多亂，如圖33所示。

4.顯示系統和控制功能

示波器的前面板包括顯示屏、旋鈕、按鈕、開關和指示燈，用來控制信號采集和顯示。如本節(jié)前面所述，前面板控制功能通常分成垂直區(qū)域、水平區(qū)域和觸發(fā)區(qū)域。前面板還包括輸入連接器。

5.其它示波器控制功能

1.數學運算和測量運算

2.數字定時和狀態(tài)采集

完整的測量系統

1.探頭

即使是最先進的儀器，其精度也取決于輸入儀器的數據。探頭功能與示波器相結合，作為測量系統的一部分操作。精密測量始于探頭尖端。與示波器和被測器件（DUT）緊密配合的探頭不僅可以把信號干凈地帶入示波器，還可以放大和保持信號，實現最高的信號完整性和測量精度。

2.無源探頭

為測量典型信號和電壓電平，無源探頭以經濟的價格提供了杰出的易用性和多種測量功能。無源電壓探頭與電流探頭配套使用，為測量電源提供了理想的解決方案。

3.有源探頭和差分探頭

有源和差分探頭采用專門研制的集成電路，在示波器接入和傳輸過程中保留信號，保證信號完整性。為測量快速上升時間的信號，高速有源探頭或差分探頭將提供更準確的結果，如圖42所示。

4.邏輯探頭

圖43所示的邏輯探頭提供了兩個8通道適配夾。每條通道末端有一個探頭尖端，帶有嵌入接地，簡化民與被測器件的連接。每個適配夾第一條通道上的同軸電纜顏色為藍色，識別起來非常簡便。常用地采用車用連接器樣式，可以簡便地制作定制接地，連接到被測器件上。在連接到方形針腳時，您可以使用適配器，連接到探頭頭部，與探頭頭尖端齊平延長探頭接地，從而可以連接到頭部。這些探頭提供了杰出的電氣特點及最低的電容負荷。

5.專用探頭

除上面提到的探頭類型外，還有許多其它專用探頭探測系統，包括電流探頭，高壓探頭、光學探頭等等。

6.探頭附件

許多現代示波器提供了輸入內置的專用自動功能及配對的探頭連接器。在智能探頭接口中，把探頭連接到儀器上時，會把探差距的衰減因數通知示波器，然后示波器會確定畫面量程，從而可以在屏幕布上把探頭的衰減表示為讀數。