示波器入門手冊(cè)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(yùn)動(dòng)的自然頻率，自然界都以正弦的形式運(yùn)動(dòng)。能量、振動(dòng)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(chǔ)頻率，可以作為色彩進(jìn)行觀察。
傳感器可以把這些力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后可以使用示波器觀察和分析這些信號(hào)。通過使用示波器，科學(xué)家、工程師、教育工作者等等可以“看到”隨時(shí)間變化的事件。
信號(hào)完整性的意義
對(duì)任何優(yōu)秀的示波器系統(tǒng)來說，準(zhǔn)確重建波形的能力都是關(guān)鍵，這種能力稱為信號(hào)完整性。示波器類似于一臺(tái)攝像機(jī)，它捕獲信號(hào)圖像，然后可以觀察和解釋信號(hào)圖像。
有時(shí)候，即使是控頭/儀器組合引入的錯(cuò)誤也可能會(huì)給被測(cè)信號(hào)帶來重大影響。但是，可以確定被測(cè)值應(yīng)用“平方和的均方根”公式，可以確定被測(cè)器件是否接近上升時(shí)間/下降時(shí)間故障。此外，最新的示波器工具采用專用濾波技術(shù)，反嵌測(cè)量系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的影響，顯示男家沿時(shí)間及其它信號(hào)特點(diǎn)。
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(shè)備，它繪制一個(gè)電信號(hào)的圖形。在大多數(shù)應(yīng)用中，這個(gè)圖形顯示信號(hào)怎樣隨時(shí)間變化，其中豎軸（Y）表示電壓，橫軸（X）表示時(shí)間。顯示輝度或亮度有時(shí)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(jí)表示，如圖3所示。
了解波形和波形測(cè)量
波是隨時(shí)間推移重復(fù)出現(xiàn)的碼型的通用術(shù)語，比始聲波、腦電波、海浪和電壓波都是重復(fù)的碼型。示波器測(cè)量電壓波。如前所述，傳感器可以把物理現(xiàn)象（如振動(dòng)或溫度）或電氣現(xiàn)象（如電流或功率）轉(zhuǎn)換成電壓。波的一個(gè)周期是重復(fù)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(shí)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(hào)和非周期信號(hào)
6.同步信號(hào)和異步信號(hào)
7.復(fù)合波
波形測(cè)量
1.頻率和周期
2.電壓
3.幅度
4.相位
5.使用數(shù)字示波器測(cè)量波形
示波器的類型
1.數(shù)字存儲(chǔ)示波器
傳統(tǒng)數(shù)字示波器稱為數(shù)字存儲(chǔ)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(shù)字熒光示波器
數(shù)字熒光示波器（DPO）提供了一種新的示波器結(jié)構(gòu)方法。通過這種結(jié)構(gòu)，DPO可以提供獨(dú)特的采集和顯示功能，準(zhǔn)確地重建信號(hào)。
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(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)從數(shù)字域、模擬域到RF域的信號(hào)樣關(guān)視圖。
4.混合信號(hào)示波器
混合信號(hào)示波器（MSO）把DPO的性能與16通道邏輯分析儀的基本功能結(jié)合起來，包括并行/串行總線協(xié)議解碼和觸發(fā)。MSO的數(shù)字通道把數(shù)字信號(hào)視作邏輯值高或邏輯值低，就像數(shù)字電路觀察信號(hào)一樣。也就是說，只要振鈴、過沖和地電平彈跳沒有導(dǎo)致邏輯跳變，那么這些模擬特點(diǎn)對(duì)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(hào)是邏輯值高還是邏輯值低。
5.數(shù)字采樣示波器
與數(shù)字存儲(chǔ)示波器和數(shù)字熒光示波器結(jié)構(gòu)相比，在數(shù)字采檔示波器的結(jié)構(gòu)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(duì)輸入信號(hào)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?yàn)樾攀虑橐呀?jīng)被轉(zhuǎn)采樣門轉(zhuǎn)換成較低的頻率，從而大大提高儀器帶寬。
示波器的系統(tǒng)和控制功能
1.垂直系統(tǒng)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(biāo)波形，設(shè)置輸入耦合，調(diào)節(jié)其它信號(hào)條件。
2.水平系統(tǒng)和控制功能
示波器的水平系統(tǒng)與輸入信號(hào)采集關(guān)系最為密切，這里要考慮的因素包括采樣率和記錄長(zhǎng)度。水平控制功能用來在水平方向定位和定標(biāo)波形。
3.觸發(fā)系統(tǒng)和控制功能
示波器的觸發(fā)功能在正確的信號(hào)點(diǎn)同步水平掃描，這對(duì)清楚的檢驗(yàn)信號(hào)至關(guān)重要。觸發(fā)控制功能可以穩(wěn)定重復(fù)的波形，捕獲單次波形。通過重復(fù)顯示輸入信號(hào)的同一部分，觸發(fā)使重復(fù)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(hào)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(tǒng)和控制功能
示波器的前面板包括顯示屏、旋鈕、按鈕、開關(guān)和指示燈，用來控制信號(hào)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(shù)學(xué)運(yùn)算和測(cè)量運(yùn)算
2.數(shù)字定時(shí)和狀態(tài)采集
完整的測(cè)量系統(tǒng)
1.探頭
即使是最先進(jìn)的儀器，其精度也取決于輸入儀器的數(shù)據(jù)。探頭功能與示波器相結(jié)合，作為測(cè)量系統(tǒng)的一部分操作。精密測(cè)量始于探頭尖端。與示波器和被測(cè)器件（DUT）緊密配合的探頭不僅可以把信號(hào)干凈地帶入示波器，還可以放大和保持信號(hào)，實(shí)現(xiàn)最高的信號(hào)完整性和測(cè)量精度。
2.無源探頭
為測(cè)量典型信號(hào)和電壓電平，無源探頭以經(jīng)濟(jì)的價(jià)格提供了杰出的易用性和多種測(cè)量功能。無源電壓探頭與電流探頭配套使用，為測(cè)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(hào)，保證信號(hào)完整性。為測(cè)量快速上升時(shí)間的信號(hào)，高速有源探頭或差分探頭將提供更準(zhǔn)確的結(jié)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(gè)8通道適配夾。每條通道末端有一個(gè)探頭尖端，帶有嵌入接地，簡(jiǎn)化民與被測(cè)器件的連接。每個(gè)適配夾第一條通道上的同軸電纜顏色為藍(lán)色，識(shí)別起來非常簡(jiǎn)便。常用地采用車用連接器樣式，可以簡(jiǎn)便地制作定制接地，連接到被測(cè)器件上。在連接到方形針腳時(shí)，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(zhǎng)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(diǎn)及最低的電容負(fù)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(cè)系統(tǒng)，包括電流探頭，高壓探頭、光學(xué)探頭等等。
6.探頭附件
許多現(xiàn)代示波器提供了輸入內(nèi)置的專用自動(dòng)功能及配對(duì)的探頭連接器。在智能探頭接口中，把探頭連接到儀器上時(shí)，會(huì)把探差距的衰減因數(shù)通知示波器，然后示波器會(huì)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(shù)。
