什么是示波器？示波器的用途及原理

什么是示波器？

示波器是一種在屏幕上以波形形式輸出電信號的設備，其特點是能夠二維觀察信號隨時間的變化。

示波器大致分為模擬示波器和數字示波器。

1. 模擬示波器

用電子束在陰極射線管表面掃描輸入信號，繪制波形并進行觀察的示波器。示波器輸入信號的波形立即顯示，有很小的延遲時間。

2.數字示波器

示波器使用 A/D 轉換器將輸入信號轉換為數字數據，將該數據臨時存儲在內存中，然后在顯示器上顯示波形。與模擬示波器不同，它是離散數據的集合，因此每個數據都經過插值并顯示為平滑曲線。

示波器是用來做什么的？

示波器以波形形式觀察電信號，使您可以直觀地檢查電子電路的運行情況。通過使用示波器，您可以檢查電子電路中的信號波形并驗證它們是否按設計運行。

當驗證高速數字電路的操作時，需要以不受數字信號波動（抖動）影響的可靠時序捕獲信號，并且使用示波器來設置該時序。

另外，如果設備故障的原因出在電子電路上，則可以通過跟蹤電子電路各部分的信號波形來定位故障，使其成為修復電子設備的有效測量儀器。

示波器原理

在傳統的模擬示波器中，來自探頭的輸入信號被傳遞到示波器的垂直放大電路。信號在垂直放大電路中被衰減或放大，然后傳送到陰極射線管的垂直偏轉板。

電子束通過施加到垂直偏轉板上的電壓進行上下掃描。這一系列步驟就是示波器的原理。輸入信號也同時傳送到觸發電路，當信號符合設定的觸發條件時，電子束開始水平方向掃描。

數字示波器使用A/D轉換器將輸入信號轉換為數字數據，并將數據順序存儲在存儲器中。然后，自輸入信號滿足觸發條件起經過預定時間段后，將停止保存新數據。

這樣，上述存儲器就記錄了符合觸發條件的定時前后的信號，從而使信號以波形的形式顯示在顯示器上。也就是說，還可以觀察到觸發前的信號波形。

您還可以使用內存中的數據執行波形分析，例如使用 FFT 計算進行信號頻率分析。此外，數據可以輸出到存儲卡等，以便在PC上進行分析和數據存儲。

如何選擇示波器

選擇型號時，重要的是要確保示波器對于測量內容有足夠的規格。具體來說，需要考慮頻率特性、采樣率、通道數、存儲器長度、可用探頭類型等。

目前的示波器除了觀察波形的基本用途外，其用途正在擴展到包括時序驗證、波形分析、一致性測試等，隨之而來的是測量范圍和功能也在不斷增加。因此，有必要選擇具有適合預期用途的功能的型號。

如何使用示波器

除了觀察電壓隨時間的變化外，示波器還可以測量重復信號的頻率并繪制利薩如曲線。它廣泛用于評估電子電路、觀察視頻和音頻信號的波形、測試功率器件的響應特性、測量高速數字電路中的時序裕度以及評估機電一體化產品。

測量前的準備工作包括調整探頭的相位和調整探頭之間的偏移。特別是當電流探頭和電壓探頭一起使用時，由于電流探頭的延遲時間較長，因此時滯調整至關重要。打開電源后，必須等待大約 30 分鐘才能進行測量，以確保足夠的測量精度。

實際觀察所需波形的技巧是調整觸發。對于模擬示波器，調整元素是斜率選擇、觸發電平和觸發延遲，但對于數字示波器，您現在還可以設置脈沖寬度和間隔等各種觸發條件。

此外，還可以使用順序觸發器，在滿足多個觸發條件時捕獲信號。需要技術來利用這些并捕獲要觀察的信號。

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