关于数字示波器的一些常识

什么是示波器？示波器的工作原理是什么？

示波器测量电信号的电压电平随时间发生的变化。示波器屏幕可用作图形显示，纵轴 (Y) 显示电压电平，横轴 (X) 显示时间。屏幕上的曲线表示信号波形，显示电压电平随时间发生的变化。现代数字示波器通过数字化处理将信号电压转换成一系列数值（采样点），以便提供数字信号处理的优势。数字示波器上显示的此类数字化波形可分析幅度、频率、上升时间、时间间隔、失真和其他多种特性。

大部分示波器具有多个通道，每个通道可以并行处理单独信号。示波器还能够测量任何可以转换成电信号（表示当前信号强度）的信号，例如声音或其他振动信号。

示波器有哪些用途？

现代数字示波器支持多种特定测量和应用，以排查电路故障或查看所捕获信号的质量。例如，示波器支持串行总线触发和解码以进行调试和一致性测试（如 USB 或以太网一致性测试）、抖动测量、使用波特图功能的频率响应分析、功率电子测量、混合信号设计的数字信号分析、EMI 分析和 汽车电子雷达 调试。

什么是示波器带宽？

带宽是最重要的示波器特性。带宽单位为赫兹，代表示波器可精确测量的频率范围。从技术角度而言，示波器带宽相当于示波器前端输入放大器（具有低通特性）的模拟带宽。带宽定义为输入信号衰减 3 分贝 (dB) 时的频率，相当于信号幅度大约降低至原始值的 70.7%。这意味着示波器无法准确测量此频率或更高频率的信号。

我需要多大的示波器带宽？

1. 对于矩形时钟信号等非正弦波形，示波器带宽应至少为时钟信号基频的 3 倍以支持解码或调试，或至少为时钟信号的 5 倍以支持一致性测试。

2. 对于非周期信号，必须考虑上升时间 (t_r)，即信号的最快/最陡边沿。在这种情况下，所需的最小示波器带宽 f_BW 可以根据 f_BW = 0.5/f_r 进行估计。

什么是采样率？

采样率是数字示波器每秒可捕获的采样点（离散值）数量。采样率决定所捕获波形的水平分辨率。因此，采样率界定示波器可记录的信号细节情况。例如，如果采样率较低，示波器无法测量快速变化的信号的所有细节。

什么是示波器触发？示波器触发的工作原理是什么？

示波器的触发设置决定示波器开始捕获信号的时间。示波器触发功能的基本概念是，部分输入信号会被馈入比较器电路。一旦波形的电压达到预先定义的触发条件（例如，电压超过阈值），数据采集将启动。示波器触发功能还可以在屏幕上将重复信号显示为正弦波等固定波形。

借助数字触发，可以在模数转换器后触发已经数字化的数据。这会产生极低的触发抖动，且触发功能始终利用完整的示波器带宽。这还支持可调触发迟滞等强大的触发功能。

我应该购买哪种示波器？

关键因素在于待测信号的频率。示波器带宽决定可测量的最大频率。经验法则表明，示波器带宽应为待测频率的三到五倍。另外，选择合适的示波器时，测量应用场景也非常重要。这包括：

入门级示波器，带宽介于50MHZ至1GHZ，满足入门教学和专业应用的预算需求，并提供全面的更新功能；

通用台式示波器，具备深存储和只能分析选件，例如使用波特图的频率响应分析选件；

高性能示波器，带宽高达16GHZ，具备实时去嵌、快速波形捕获率、低噪声和*的高性能数字触发功能。

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