示波器科普---示波器的用途及类型
示波器是一种用于将某个变量显示为另一变量的函数的测试与测量仪表。 例如，它可以在显示屏上绘制电 压（y 轴）与时间（x 轴）的关系图。 图 10 就是这样一个关系图示例。 如果您想测试某个电子元件是否工 作正常，这就非常有用。 如果您知道在撤出该元件后信号波形应有的样子，则可以使用示波器来查看该元 件是否确实输出了正确的信号。 请注意，x 轴和 y 轴被网格分成了多个部分。 尽管对于现代示波器而言， 大多数测量都可以通过示波器自动执行，而且结果更加准确，但网格让您能够通过目测估计进行测量。 示波器不仅可以绘制电压与时间的关系图，还具有更多功能。
示波器有多个输入，称为通道，每个通道都 能独立工作。 因此，您可以将通道 1 连接到某个设备，将通道 2 连接到另一个设备。 然后，示波器就可以 绘制通道 1 所测电压与通道 2 所测电压之间的关系。 这种模式称为示波器的 XY 模式。 当绘制 I-V 图或李 萨如图（Lissajous）时，这种模式很有用，通过这些图的形状，您就可以知道两个信号之间的相位差和频 率比。 图 11 显示的便是李萨如图以及它们所代表的相位差/频率比。
模拟示波器
最早的示波器就是模拟示波器，使用阴极射线管来显示波形。 当电子击中屏幕时，屏幕上的磷光粉会发 光，当有连续的磷光粉发光时，您就可以看到信号的表现了。 要使显示的波形看起来稳定就需要触发。 当 一个完整的轨迹显示结束时，示波器就处于等待状态，直到下一个特定事件发生（例如，跨越某个电压的 上升沿），然后再次开始显示轨迹。 未触发的显示是不能使用的，因为波形在显示屏上未显示为稳定波形 （DSO 和 MSO 示波器也是如此，后面会讨论到）。
模拟示波器非常有用，因为发光的磷光粉不会立即消失。 您可以看到示波器的多条轨迹相互重叠，从而可 以看出信号中的毛刺或不规则现象。 由于在电子撞击屏幕时才会显示波形，因此显示信号的强度与实际信 号的强度直接相关。 这就使显示相当于一个三维图（换句话说，x 轴是时间，y 轴是电压，z 轴是强度）。 模拟示波器的缺点是它不能“冻结”显示，不能使波形保留较长的时间。 一旦磷物质扩散，那部分信号就 会消失。
此外，不能对波形自动执行测量。 而是必须使用显示屏上的网格进行测量。 由于电子束的水平和 垂直扫描速度有限，模拟示波器所能显示的信号类型也非常有限。 虽然现在仍有许多人在使用模拟示波 器，但在市场上已不多见了。 目前，数字示波器已成为现代的主流工具。
数字存储示波器（DSO）
数字存储示波器（通常称为 DSO）是为了弥补模拟示波器的许多不足而发明的。 DSO 输入一个信号，然 后通过模数转换器 将其数字化。 图 12 所示的便是是德科技数字示波器所采用的一种 DSO 架构。 它使用衰减器对波形进行缩放。 在将波形传递到模数转换器（ADC）时，垂直放大器提供额外的缩放。 模 数转换器对输入信号进行采样并将其数字化。 然后，将数据存储在存储器中。
触发器搜索触发事件，时基 调整示波器的时间显示。 在示波器最终显示信号之前，微处理器系统会执行您指定的任何后期处理。 将数据保持数字形式使示波器可以对波形进行各种测量。 信号也可以长期存储在存储器中。 这些数据可以 通过闪存、LAN、USB 或 DVD-RW 进行打印或传输到计算机。 事实上，现在您可以使用虚拟的前面板通 过计算机控制和监视示波器。
混合信号示波器（MSO）
在 DSO 中，输入信号是模拟信号，通过模数转换器进行数字化。 不过随着数字电子技术的发展，同时监 测模拟信号和数字信号已变得越来越有必要。 因此，示波器厂商开始生产能够触发和显示模拟与数字两种 信号的混合信号示波器。 通常情况下，这些示波器的模拟通道数量较少（2 个或 4 个），数字通道较多（8 个或 16 个，见图 13）。13 混合信号示波器的优点是能够触发模拟和数字信号的组合，并在同一时基上将它们全部显示出来。
便携/手持式示波器
顾名思义，便携式示波器是一种小到可以随身携带的示波器。 如果您需要将示波器带到多个地方，或者在 实验室里从一个工作台移动到另一个工作台，那么便携式示波器可能非常适合您。 图 14 所示的便是一台便 携式示波器 — Keysight InfiniiVision X 系列示波器。 便携式示波器的优点是重量轻、便于携带、开关机速度快，并且易于使用。 它们的性能往往低于大型示波 器，但 Keysight InfiniiVision 1000、2000 和 3000T X 系列示波器的出现，正在改变这一点。 这些示波器具 有便携式示波器常见的所有便携性和易用性特点，功能也足够强大，带宽高达 6GHz，可以应对当今的大多 数调试需求
经济型示波器
经济型示波器价格低廉，但其性能不如高性能示波器。 这类示波器通常多用于大学实验室中。 这类示波器 的主要优点是价格便宜。 只需一个相对较低的价格，您就能获得一台非常有用的示波器。
高性能示波器
高性能示波器可提供目前最优异的性能。 对于需要带宽高、采样和更新速率快、存储器深度大和测量功能 多的示波器的用户来说，高性能示波器是最佳选择。 图 15 所示的便是一台高性能示波器 — Keysight Infiniium 90000A 系列示波器。 高性能示波器的主要优点是，让您能够正确分析各种信号，并提供了许多应用程序和工具，可以更简单、 更快速地分析当前技术。 其主要缺点是价格高，体积大。
示波器的使用场合
如果一家公司正在测试或使用电子信号，则很可能拥有示波器。 因此，示波器的应用领域有很多：
• 汽车技术人员使用示波器来诊断汽车的电气问题。
• 大学实验室使用示波器传授学生电子学知识。
• 全世界的研究组织都要使用示波器。
• 手机制造商使用示波器来测试手机信号的完整性。
• 军事和航空行业使用示波器来测试雷达通信系统。
• 研发工程师使用示波器来测试和设计新技术。
• 示波器还用于合规性测试。
例如 USB 和 HDMI 的合规性测试：USB 和 HDMI 的输出必须达到某 些特定标准。 以上仅仅是示波器的一小部分用途。 而它的确是一种功能强大的多功能仪表。
触发控件
正如我们之前所提到的，触发信号有助于提供稳定、可用的显示，您可以同步示波器对您感兴趣的波形的 采集过程。
触发控件让您可以选择垂直触发电平（例如，希望示波器触发时的电压），以及在各种触发功 能之中选择。 常见的触发类型包括：
• 边沿触发 边沿触发是最流行的触发模式。 当电压超过某个设定的阈值时，触发就会发生。 您可以选择在上升沿 还是下降沿触发。 图 18 显示的是在上升沿触发的图形表示。
• 毛刺触发 毛刺触发模式允许您触发宽度大于或小于某个指定时间长度的事件或脉冲。 该功能对于找出随机毛刺 或错误非常有用。 如果这些毛刺不常发生，就很难看到它们。 不过，毛刺触发让您可以捕捉许多这种错误。
示波器是一种用于将某个变量显示为另一变量的函数的测试与测量仪表。 例如，它可以在显示屏上绘制电 压（y 轴）与时间（x 轴）的关系图。 图 10 就是这样一个关系图示例。 如果您想测试某个电子元件是否工 作正常，这就非常有用。 如果您知道在撤出该元件后信号波形应有的样子，则可以使用示波器来查看该元 件是否确实输出了正确的信号。 请注意，x 轴和 y 轴被网格分成了多个部分。 尽管对于现代示波器而言， 大多数测量都可以通过示波器自动执行，而且结果更加准确，但网格让您能够通过目测估计进行测量。 示波器不仅可以绘制电压与时间的关系图，还具有更多功能。
示波器有多个输入，称为通道，每个通道都 能独立工作。 因此，您可以将通道 1 连接到某个设备，将通道 2 连接到另一个设备。 然后，示波器就可以 绘制通道 1 所测电压与通道 2 所测电压之间的关系。 这种模式称为示波器的 XY 模式。 当绘制 I-V 图或李 萨如图（Lissajous）时，这种模式很有用，通过这些图的形状，您就可以知道两个信号之间的相位差和频 率比。 图 11 显示的便是李萨如图以及它们所代表的相位差/频率比。
模拟示波器
最早的示波器就是模拟示波器，使用阴极射线管来显示波形。 当电子击中屏幕时，屏幕上的磷光粉会发 光，当有连续的磷光粉发光时，您就可以看到信号的表现了。 要使显示的波形看起来稳定就需要触发。 当 一个完整的轨迹显示结束时，示波器就处于等待状态，直到下一个特定事件发生（例如，跨越某个电压的 上升沿），然后再次开始显示轨迹。 未触发的显示是不能使用的，因为波形在显示屏上未显示为稳定波形 （DSO 和 MSO 示波器也是如此，后面会讨论到）。
模拟示波器非常有用，因为发光的磷光粉不会立即消失。 您可以看到示波器的多条轨迹相互重叠，从而可 以看出信号中的毛刺或不规则现象。 由于在电子撞击屏幕时才会显示波形，因此显示信号的强度与实际信 号的强度直接相关。 这就使显示相当于一个三维图（换句话说，x 轴是时间，y 轴是电压，z 轴是强度）。 模拟示波器的缺点是它不能“冻结”显示，不能使波形保留较长的时间。 一旦磷物质扩散，那部分信号就 会消失。
此外，不能对波形自动执行测量。 而是必须使用显示屏上的网格进行测量。 由于电子束的水平和 垂直扫描速度有限，模拟示波器所能显示的信号类型也非常有限。 虽然现在仍有许多人在使用模拟示波 器，但在市场上已不多见了。 目前，数字示波器已成为现代的主流工具。
数字存储示波器（DSO）
数字存储示波器（通常称为 DSO）是为了弥补模拟示波器的许多不足而发明的。 DSO 输入一个信号，然 后通过模数转换器 将其数字化。 图 12 所示的便是是德科技数字示波器所采用的一种 DSO 架构。 它使用衰减器对波形进行缩放。 在将波形传递到模数转换器（ADC）时，垂直放大器提供额外的缩放。 模 数转换器对输入信号进行采样并将其数字化。 然后，将数据存储在存储器中。
触发器搜索触发事件，时基 调整示波器的时间显示。 在示波器最终显示信号之前，微处理器系统会执行您指定的任何后期处理。 将数据保持数字形式使示波器可以对波形进行各种测量。 信号也可以长期存储在存储器中。 这些数据可以 通过闪存、LAN、USB 或 DVD-RW 进行打印或传输到计算机。 事实上，现在您可以使用虚拟的前面板通 过计算机控制和监视示波器。
混合信号示波器（MSO）
在 DSO 中，输入信号是模拟信号，通过模数转换器进行数字化。 不过随着数字电子技术的发展，同时监 测模拟信号和数字信号已变得越来越有必要。 因此，示波器厂商开始生产能够触发和显示模拟与数字两种 信号的混合信号示波器。 通常情况下，这些示波器的模拟通道数量较少（2 个或 4 个），数字通道较多（8 个或 16 个，见图 13）。13 混合信号示波器的优点是能够触发模拟和数字信号的组合，并在同一时基上将它们全部显示出来。
便携/手持式示波器
顾名思义，便携式示波器是一种小到可以随身携带的示波器。 如果您需要将示波器带到多个地方，或者在 实验室里从一个工作台移动到另一个工作台，那么便携式示波器可能非常适合您。 图 14 所示的便是一台便 携式示波器 — Keysight InfiniiVision X 系列示波器。 便携式示波器的优点是重量轻、便于携带、开关机速度快，并且易于使用。 它们的性能往往低于大型示波 器，但 Keysight InfiniiVision 1000、2000 和 3000T X 系列示波器的出现，正在改变这一点。 这些示波器具 有便携式示波器常见的所有便携性和易用性特点，功能也足够强大，带宽高达 6GHz，可以应对当今的大多 数调试需求
经济型示波器
经济型示波器价格低廉，但其性能不如高性能示波器。 这类示波器通常多用于大学实验室中。 这类示波器 的主要优点是价格便宜。 只需一个相对较低的价格，您就能获得一台非常有用的示波器。
高性能示波器
高性能示波器可提供目前最优异的性能。 对于需要带宽高、采样和更新速率快、存储器深度大和测量功能 多的示波器的用户来说，高性能示波器是最佳选择。 图 15 所示的便是一台高性能示波器 — Keysight Infiniium 90000A 系列示波器。 高性能示波器的主要优点是，让您能够正确分析各种信号，并提供了许多应用程序和工具，可以更简单、 更快速地分析当前技术。 其主要缺点是价格高，体积大。
示波器的使用场合
如果一家公司正在测试或使用电子信号，则很可能拥有示波器。 因此，示波器的应用领域有很多：
• 汽车技术人员使用示波器来诊断汽车的电气问题。
• 大学实验室使用示波器传授学生电子学知识。
• 全世界的研究组织都要使用示波器。
• 手机制造商使用示波器来测试手机信号的完整性。
• 军事和航空行业使用示波器来测试雷达通信系统。
• 研发工程师使用示波器来测试和设计新技术。
• 示波器还用于合规性测试。
例如 USB 和 HDMI 的合规性测试：USB 和 HDMI 的输出必须达到某 些特定标准。 以上仅仅是示波器的一小部分用途。 而它的确是一种功能强大的多功能仪表。
触发控件
正如我们之前所提到的，触发信号有助于提供稳定、可用的显示，您可以同步示波器对您感兴趣的波形的 采集过程。
触发控件让您可以选择垂直触发电平（例如，希望示波器触发时的电压），以及在各种触发功 能之中选择。 常见的触发类型包括：
• 边沿触发 边沿触发是最流行的触发模式。 当电压超过某个设定的阈值时，触发就会发生。 您可以选择在上升沿 还是下降沿触发。 图 18 显示的是在上升沿触发的图形表示。
• 毛刺触发 毛刺触发模式允许您触发宽度大于或小于某个指定时间长度的事件或脉冲。 该功能对于找出随机毛刺 或错误非常有用。 如果这些毛刺不常发生，就很难看到它们。 不过，毛刺触发让您可以捕捉许多这种错误。