示波器科普---示波器的用途及類型
示波器是一種用于將某個變量顯示為另一變量的函數的測試與測量儀表。 例如，它可以在顯示屏上繪制電 壓（y 軸）與時間（x 軸）的關系圖。 圖 10 就是這樣一個關系圖示例。 如果您想測試某個電子元件是否工 作正常，這就非常有用。 如果您知道在撤出該元件后信號波形應有的樣子，則可以使用示波器來查看該元 件是否確實輸出了正確的信號。 請注意，x 軸和 y 軸被網格分成了多個部分。 盡管對于現代示波器而言， 大多數測量都可以通過示波器自動執行，而且結果更加準確，但網格讓您能夠通過目測估計進行測量。 示波器不僅可以繪制電壓與時間的關系圖，還具有更多功能。
示波器有多個輸入，稱為通道，每個通道都 能獨立工作。 因此，您可以將通道 1 連接到某個設備，將通道 2 連接到另一個設備。 然后，示波器就可以 繪制通道 1 所測電壓與通道 2 所測電壓之間的關系。 這種模式稱為示波器的 XY 模式。 當繪制 I-V 圖或李 薩如圖（Lissajous）時，這種模式很有用，通過這些圖的形狀，您就可以知道兩個信號之間的相位差和頻 率比。 圖 11 顯示的便是李薩如圖以及它們所代表的相位差/頻率比。
模擬示波器
最早的示波器就是模擬示波器，使用陰極射線管來顯示波形。 當電子擊中屏幕時，屏幕上的磷光粉會發 光，當有連續的磷光粉發光時，您就可以看到信號的表現了。 要使顯示的波形看起來穩定就需要觸發。 當 一個完整的軌跡顯示結束時，示波器就處于等待狀態，直到下一個特定事件發生（例如，跨越某個電壓的 上升沿），然后再次開始顯示軌跡。 未觸發的顯示是不能使用的，因為波形在顯示屏上未顯示為穩定波形 （DSO 和 MSO 示波器也是如此，后面會討論到）。
模擬示波器非常有用，因為發光的磷光粉不會立即消失。 您可以看到示波器的多條軌跡相互重疊，從而可 以看出信號中的毛刺或不規則現象。 由于在電子撞擊屏幕時才會顯示波形，因此顯示信號的強度與實際信 號的強度直接相關。 這就使顯示相當于一個三維圖（換句話說，x 軸是時間，y 軸是電壓，z 軸是強度）。 模擬示波器的缺點是它不能“凍結”顯示，不能使波形保留較長的時間。 一旦磷物質擴散，那部分信號就 會消失。
此外，不能對波形自動執行測量。 而是必須使用顯示屏上的網格進行測量。 由于電子束的水平和 垂直掃描速度有限，模擬示波器所能顯示的信號類型也非常有限。 雖然現在仍有許多人在使用模擬示波 器，但在市場上已不多見了。 目前，數字示波器已成為現代的主流工具。
數字存儲示波器（DSO）
數字存儲示波器（通常稱為 DSO）是為了彌補模擬示波器的許多不足而發明的。 DSO 輸入一個信號，然 后通過模數轉換器 將其數字化。 圖 12 所示的便是是德科技數字示波器所采用的一種 DSO 架構。 它使用衰減器對波形進行縮放。 在將波形傳遞到模數轉換器（ADC）時，垂直放大器提供額外的縮放。 模 數轉換器對輸入信號進行采樣并將其數字化。 然后，將數據存儲在存儲器中。
觸發器搜索觸發事件，時基 調整示波器的時間顯示。 在示波器最終顯示信號之前，微處理器系統會執行您指定的任何后期處理。 將數據保持數字形式使示波器可以對波形進行各種測量。 信號也可以長期存儲在存儲器中。 這些數據可以 通過閃存、LAN、USB 或 DVD-RW 進行打印或傳輸到計算機。 事實上，現在您可以使用虛擬的前面板通 過計算機控制和監視示波器。
混合信號示波器（MSO）
在 DSO 中，輸入信號是模擬信號，通過模數轉換器進行數字化。 不過隨著數字電子技術的發展，同時監 測模擬信號和數字信號已變得越來越有必要。 因此，示波器廠商開始生產能夠觸發和顯示模擬與數字兩種 信號的混合信號示波器。 通常情況下，這些示波器的模擬通道數量較少（2 個或 4 個），數字通道較多（8 個或 16 個，見圖 13）。13 混合信號示波器的優點是能夠觸發模擬和數字信號的組合，并在同一時基上將它們全部顯示出來。
便攜/手持式示波器
顧名思義，便攜式示波器是一種小到可以隨身攜帶的示波器。 如果您需要將示波器帶到多個地方，或者在 實驗室里從一個工作臺移動到另一個工作臺，那么便攜式示波器可能非常適合您。 圖 14 所示的便是一臺便 攜式示波器 — Keysight InfiniiVision X 系列示波器。 便攜式示波器的優點是重量輕、便于攜帶、開關機速度快，并且易于使用。 它們的性能往往低于大型示波 器，但 Keysight InfiniiVision 1000、2000 和 3000T X 系列示波器的出現，正在改變這一點。 這些示波器具 有便攜式示波器常見的所有便攜性和易用性特點，功能也足夠強大，帶寬高達 6GHz，可以應對當今的大多 數調試需求
經濟型示波器
經濟型示波器價格低廉，但其性能不如高性能示波器。 這類示波器通常多用于大學實驗室中。 這類示波器 的主要優點是價格便宜。 只需一個相對較低的價格，您就能獲得一臺非常有用的示波器。
高性能示波器
高性能示波器可提供目前最優異的性能。 對于需要帶寬高、采樣和更新速率快、存儲器深度大和測量功能 多的示波器的用戶來說，高性能示波器是最佳選擇。 圖 15 所示的便是一臺高性能示波器 — Keysight Infiniium 90000A 系列示波器。 高性能示波器的主要優點是，讓您能夠正確分析各種信號，并提供了許多應用程序和工具，可以更簡單、 更快速地分析當前技術。 其主要缺點是價格高，體積大。
示波器的使用場合
如果一家公司正在測試或使用電子信號，則很可能擁有示波器。 因此，示波器的應用領域有很多：
? 汽車技術人員使用示波器來診斷汽車的電氣問題。
? 大學實驗室使用示波器傳授學生電子學知識。
? 全世界的研究組織都要使用示波器。
? 手機制造商使用示波器來測試手機信號的完整性。
? 軍事和航空行業使用示波器來測試雷達通信系統。
? 研發工程師使用示波器來測試和設計新技術。
? 示波器還用于合規性測試。
例如 USB 和 HDMI 的合規性測試：USB 和 HDMI 的輸出必須達到某 些特定標準。 以上僅僅是示波器的一小部分用途。 而它的確是一種功能強大的多功能儀表。
觸發控件
正如我們之前所提到的，觸發信號有助于提供穩定、可用的顯示，您可以同步示波器對您感興趣的波形的 采集過程。
觸發控件讓您可以選擇垂直觸發電平（例如，希望示波器觸發時的電壓），以及在各種觸發功 能之中選擇。 常見的觸發類型包括：
? 邊沿觸發 邊沿觸發是最流行的觸發模式。 當電壓超過某個設定的閾值時，觸發就會發生。 您可以選擇在上升沿 還是下降沿觸發。 圖 18 顯示的是在上升沿觸發的圖形表示。
? 毛刺觸發 毛刺觸發模式允許您觸發寬度大于或小于某個指定時間長度的事件或脈沖。 該功能對于找出隨機毛刺 或錯誤非常有用。 如果這些毛刺不常發生，就很難看到它們。 不過，毛刺觸發讓您可以捕捉許多這種錯誤。
示波器是一種用于將某個變量顯示為另一變量的函數的測試與測量儀表。 例如，它可以在顯示屏上繪制電 壓（y 軸）與時間（x 軸）的關系圖。 圖 10 就是這樣一個關系圖示例。 如果您想測試某個電子元件是否工 作正常，這就非常有用。 如果您知道在撤出該元件后信號波形應有的樣子，則可以使用示波器來查看該元 件是否確實輸出了正確的信號。 請注意，x 軸和 y 軸被網格分成了多個部分。 盡管對于現代示波器而言， 大多數測量都可以通過示波器自動執行，而且結果更加準確，但網格讓您能夠通過目測估計進行測量。 示波器不僅可以繪制電壓與時間的關系圖，還具有更多功能。
示波器有多個輸入，稱為通道，每個通道都 能獨立工作。 因此，您可以將通道 1 連接到某個設備，將通道 2 連接到另一個設備。 然后，示波器就可以 繪制通道 1 所測電壓與通道 2 所測電壓之間的關系。 這種模式稱為示波器的 XY 模式。 當繪制 I-V 圖或李 薩如圖（Lissajous）時，這種模式很有用，通過這些圖的形狀，您就可以知道兩個信號之間的相位差和頻 率比。 圖 11 顯示的便是李薩如圖以及它們所代表的相位差/頻率比。
模擬示波器
最早的示波器就是模擬示波器，使用陰極射線管來顯示波形。 當電子擊中屏幕時，屏幕上的磷光粉會發 光，當有連續的磷光粉發光時，您就可以看到信號的表現了。 要使顯示的波形看起來穩定就需要觸發。 當 一個完整的軌跡顯示結束時，示波器就處于等待狀態，直到下一個特定事件發生（例如，跨越某個電壓的 上升沿），然后再次開始顯示軌跡。 未觸發的顯示是不能使用的，因為波形在顯示屏上未顯示為穩定波形 （DSO 和 MSO 示波器也是如此，后面會討論到）。
模擬示波器非常有用，因為發光的磷光粉不會立即消失。 您可以看到示波器的多條軌跡相互重疊，從而可 以看出信號中的毛刺或不規則現象。 由于在電子撞擊屏幕時才會顯示波形，因此顯示信號的強度與實際信 號的強度直接相關。 這就使顯示相當于一個三維圖（換句話說，x 軸是時間，y 軸是電壓，z 軸是強度）。 模擬示波器的缺點是它不能“凍結”顯示，不能使波形保留較長的時間。 一旦磷物質擴散，那部分信號就 會消失。
此外，不能對波形自動執行測量。 而是必須使用顯示屏上的網格進行測量。 由于電子束的水平和 垂直掃描速度有限，模擬示波器所能顯示的信號類型也非常有限。 雖然現在仍有許多人在使用模擬示波 器，但在市場上已不多見了。 目前，數字示波器已成為現代的主流工具。
數字存儲示波器（DSO）
數字存儲示波器（通常稱為 DSO）是為了彌補模擬示波器的許多不足而發明的。 DSO 輸入一個信號，然 后通過模數轉換器 將其數字化。 圖 12 所示的便是是德科技數字示波器所采用的一種 DSO 架構。 它使用衰減器對波形進行縮放。 在將波形傳遞到模數轉換器（ADC）時，垂直放大器提供額外的縮放。 模 數轉換器對輸入信號進行采樣并將其數字化。 然后，將數據存儲在存儲器中。
觸發器搜索觸發事件，時基 調整示波器的時間顯示。 在示波器最終顯示信號之前，微處理器系統會執行您指定的任何后期處理。 將數據保持數字形式使示波器可以對波形進行各種測量。 信號也可以長期存儲在存儲器中。 這些數據可以 通過閃存、LAN、USB 或 DVD-RW 進行打印或傳輸到計算機。 事實上，現在您可以使用虛擬的前面板通 過計算機控制和監視示波器。
混合信號示波器（MSO）
在 DSO 中，輸入信號是模擬信號，通過模數轉換器進行數字化。 不過隨著數字電子技術的發展，同時監 測模擬信號和數字信號已變得越來越有必要。 因此，示波器廠商開始生產能夠觸發和顯示模擬與數字兩種 信號的混合信號示波器。 通常情況下，這些示波器的模擬通道數量較少（2 個或 4 個），數字通道較多（8 個或 16 個，見圖 13）。13 混合信號示波器的優點是能夠觸發模擬和數字信號的組合，并在同一時基上將它們全部顯示出來。
便攜/手持式示波器
顧名思義，便攜式示波器是一種小到可以隨身攜帶的示波器。 如果您需要將示波器帶到多個地方，或者在 實驗室里從一個工作臺移動到另一個工作臺，那么便攜式示波器可能非常適合您。 圖 14 所示的便是一臺便 攜式示波器 — Keysight InfiniiVision X 系列示波器。 便攜式示波器的優點是重量輕、便于攜帶、開關機速度快，并且易于使用。 它們的性能往往低于大型示波 器，但 Keysight InfiniiVision 1000、2000 和 3000T X 系列示波器的出現，正在改變這一點。 這些示波器具 有便攜式示波器常見的所有便攜性和易用性特點，功能也足夠強大，帶寬高達 6GHz，可以應對當今的大多 數調試需求
經濟型示波器
經濟型示波器價格低廉，但其性能不如高性能示波器。 這類示波器通常多用于大學實驗室中。 這類示波器 的主要優點是價格便宜。 只需一個相對較低的價格，您就能獲得一臺非常有用的示波器。
高性能示波器
高性能示波器可提供目前最優異的性能。 對于需要帶寬高、采樣和更新速率快、存儲器深度大和測量功能 多的示波器的用戶來說，高性能示波器是最佳選擇。 圖 15 所示的便是一臺高性能示波器 — Keysight Infiniium 90000A 系列示波器。 高性能示波器的主要優點是，讓您能夠正確分析各種信號，并提供了許多應用程序和工具，可以更簡單、 更快速地分析當前技術。 其主要缺點是價格高，體積大。
示波器的使用場合
如果一家公司正在測試或使用電子信號，則很可能擁有示波器。 因此，示波器的應用領域有很多：
? 汽車技術人員使用示波器來診斷汽車的電氣問題。
? 大學實驗室使用示波器傳授學生電子學知識。
? 全世界的研究組織都要使用示波器。
? 手機制造商使用示波器來測試手機信號的完整性。
? 軍事和航空行業使用示波器來測試雷達通信系統。
? 研發工程師使用示波器來測試和設計新技術。
? 示波器還用于合規性測試。
例如 USB 和 HDMI 的合規性測試：USB 和 HDMI 的輸出必須達到某 些特定標準。 以上僅僅是示波器的一小部分用途。 而它的確是一種功能強大的多功能儀表。
觸發控件
正如我們之前所提到的，觸發信號有助于提供穩定、可用的顯示，您可以同步示波器對您感興趣的波形的 采集過程。
觸發控件讓您可以選擇垂直觸發電平（例如，希望示波器觸發時的電壓），以及在各種觸發功 能之中選擇。 常見的觸發類型包括：
? 邊沿觸發 邊沿觸發是最流行的觸發模式。 當電壓超過某個設定的閾值時，觸發就會發生。 您可以選擇在上升沿 還是下降沿觸發。 圖 18 顯示的是在上升沿觸發的圖形表示。
? 毛刺觸發 毛刺觸發模式允許您觸發寬度大于或小于某個指定時間長度的事件或脈沖。 該功能對于找出隨機毛刺 或錯誤非常有用。 如果這些毛刺不常發生，就很難看到它們。 不過，毛刺觸發讓您可以捕捉許多這種錯誤。