作者：陳峰

示波器是檢測(cè)和顯示信號(hào)波形的儀器，在電子測(cè)量方面使用最廣泛的儀器。模擬示波器現(xiàn)已退役；數(shù)字示波器是目前普遍采用的技術(shù)，通過(guò)ADC把被測(cè)電壓模擬量數(shù)字化，其后存儲(chǔ)、數(shù)字處理和波形分析顯示。

示波器基本結(jié)構(gòu)原理

輸入端口

同軸連接器，18GHz以下帶寬的示波器接口外觀與BNC相似，但是BNC的設(shè)計(jì)應(yīng)用頻率范圍通常在1GHz以下，因此并非BNC，示波器端口的內(nèi)外導(dǎo)體特性與N型連接器一致，外殼連接方式使用BNC卡口連接；到50GHz的示波器端口采用2.4mm連接器，50GHz以上的使用1mm連接器。

Ground接地

接地開(kāi)關(guān)，選擇設(shè)置接地時(shí)，信號(hào)輸入端直接接地。

Coupling耦合連接方式

AC耦合1MΩ：

信號(hào)經(jīng)過(guò)隔直電容，連接1MΩ輸入阻抗，可測(cè)量信號(hào)帶寬一般在500MHz以下，5~10Hz以上。

DC耦合1MΩ：

信號(hào)連接1MΩ輸入阻抗，可測(cè)量信號(hào)帶寬一般在500MHz以下。

DC耦合50Ω：

信號(hào)連接50Ω輸入阻抗，可測(cè)量信號(hào)帶寬覆蓋示波器整個(gè)頻率范圍。

offset偏置電壓

調(diào)節(jié)波形的垂直位置，單位是電壓V，偏置調(diào)節(jié)的計(jì)算關(guān)系是輸入信號(hào)電壓Vin-offset，offset為正值時(shí)，波形整體向下，為負(fù)值時(shí)波形整體向上。

Vertical scale垂直擋位

電壓量程設(shè)置，每格多少V電壓。

Bandwidth帶寬

示波器可對(duì)輸入信號(hào)的帶寬進(jìn)行限制，除了全帶寬整個(gè)頻率范圍之外，還有一組3~4檔低通模擬濾波器可供選擇，注意濾波器帶寬必須大于信號(hào)帶寬。

Position垂直位移

調(diào)節(jié)波形在屏幕中的上下位置，單位是“格div”，作用與offset類似但是單位不同，垂直位移與輸入電壓計(jì)算關(guān)系是求和。

ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換

將模擬信號(hào)數(shù)字量化，是數(shù)字示波器的靈魂，通常單片ADC是8位，高端示波器的HD模式是16位。

Digital filter數(shù)字濾波器

可自定義截止頻率，預(yù)設(shè)數(shù)字濾波器。

Channel輸入通道

示波器的測(cè)試通道通常不止一個(gè)，常見(jiàn)2通道或4通道的示波器，每個(gè)通道都包含上述內(nèi)容，各通道之間可以通過(guò)觸發(fā)系統(tǒng)建立同步。

注：示波器的觸發(fā)，參見(jiàn)文章：

示波器觸發(fā)功能詳解

示波器探頭

示波器探頭是把信號(hào)接入示波器輸入端的裝置，在其標(biāo)稱的指標(biāo)范圍內(nèi)，必須保證被測(cè)信號(hào)傳輸?shù)耐暾?，最小的信?hào)失真。

最直接的連接裝置是同軸電纜，應(yīng)用場(chǎng)合是同軸端口的被測(cè)件。

對(duì)于其它連接方式，現(xiàn)代示波器的探頭，針對(duì)不同應(yīng)用，發(fā)展出許多類型，根據(jù)測(cè)試需求進(jìn)行選擇。

示波器功能和應(yīng)用

· 模擬信號(hào)時(shí)域波形分析

· 示波器的基本功能

· 顯示和分析電平/時(shí)間關(guān)系

· 頻域分析

· FFT頻譜儀功能

· I/Q分析

· 通過(guò)對(duì)時(shí)域信號(hào)的FFT運(yùn)算實(shí)現(xiàn)

· 邏輯/協(xié)議分析

· 各類總線和協(xié)議的分析測(cè)試

· TDR時(shí)域反射分析