示波器以前称为录波器，是一种用于图形化显示电信号及其随时间的变化情况的仪器。它通过连接传感器来测量这些电信号，传感器是一种能够将声、光、热等物理刺激转化为电信号的装置。例如，麦克风是将声音转换为电信号的传感器。
从示波器的工作原理到如何找到合适的示波器，此处我们将为您介绍关于示波器的全面知识。
示波器有什么用途？
示波器通常用于设计、制造或维修电子设备。工程师借助示波器测量电气现象，迅速准确地解决测量中遇到的难题，从而验证其设计方案，或确认传感器是否处于正常工作状态。
谁会使用示波器？
科学家、工程师、物理学家、维修技师和教育工作者可使用示波器来观察信号随时间的变化。汽车工程师可能会使用示波器将传感器发来的模拟数据与引擎控制单元的串行数据关联起来。与此同时，医疗研究员可能会使用示波器来测量脑波。这种仪器功能强大，用途广泛。
示波器如何工作？
示波器主要有三种系统：垂直系统、水平系统和触发系统。这些系统共同提供有关电信号的信息，因此示波器可以准确地重建电信号。下图是示波器的框图。
第一级处理信号电压，对其进行衰减或放大，以优化信号的振幅，这被称为垂直系统，因为它依赖于垂直刻度控制。随后，信号被传送到采集模块，这里的模数转换器 (ADC) 负责对信号电压进行采样，并将其转换为数字格式值。水平系统则包含一个采样时钟，它为每个电压采样提供了精确的时间（水平）坐标。采样时钟驱动 ADC，其数字输出作为记录点存储在采集存储器中。触发系统负责检测输入信号流中用户指定的条件，并将其作为波形记录的时间参考。显示符合触发标准的事件，以及事件前后的波形数据。
示波器测量什么？
简而言之，示波器测量电压波。在示波器屏幕上，电压垂直显示在 Y 轴上，时间水平显示在 X 轴上。显示屏的强度或亮度有时称为 Z 轴。由此得出的图表可以告诉您有关信号的许多信息，包括：
- 信号的时间值和电压值
- 振荡信号的频率
- 电路中通过信号表示的“移动部件”
- 信号中的特定部分与其他部分相比出现的频率
- 是否有故障组件导致信号失真
- 信号中有多少是直流电 (DC) 或交流电 (AC)
- 信号中的噪音部分
- 噪音是否随时间变化
示波器、数字万用表和电压表的比较
示波器、数字万用表、电压表—它们有什么区别，可以互换吗？电压表测量电路上两点之间的电势差。数字万用表可以测量电压，但它也可以测量电流和电阻。示波器可以显示电压随时间的变化情况。通常情况下，随着应用程序越来越先进，仪器也会越来越先进。
示波器类型
示波器可分为模拟和数字两种类型。模拟示波器捕捉并展示电压波形的原始状态，而数字示波器则通过模数转换器捕捉电压波形，并将其以数字形式存储。在调试和设计领域，数字示波器广受工程师们的青睐。数字示波器一般分为五类，从经济实惠的通用型到高端复杂型，价格逐渐上升，同时功能和精度也相应提升。
- 数字存储示波器 (DSO)：这是一种传统的数字示波器，专为低重复率或单次高速多通道设计应用打造。
- 数字荧光示波器 (DPO)：DPO 采用全新的示波器架构，与 DSO 不同，可实时提供 Z 轴（强度）信息。DPO 是适用于各种应用的最佳通用设计和故障诊断工具，它们经常被用于高级分析、通信屏蔽测试、间歇信号的数字调试、重复数字设计以及时序应用。
- 混合信号示波器 (MSO)：是一种 DSO，MSO 用于显示和比较模拟信号和数字信号。它凭借强大的数字触发功能、高分辨率数据采集能力以及分析工具，成为了快速调试数字电路的首选仪器。
- 混合域示波器 (MDO)：这些示波器不仅具备与混合信号示波器相同的功能，还额外提供了内置频谱分析仪，从而在模拟和数字功能的基础上，进一步增加了射频调试的能力。
- 数字采样示波器：对于需要分析超高速信号的应用，采样示波器通过支持超低抖动采集功能，提供抖动和噪声分析。对于重复信号，它能够提供比其他示波器高出 10 倍的带宽和高速定时。
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如何选择最合适的示波器
在选择合适的示波器时，需要综合考虑多个因素，包括带宽、波形捕获率、采样率、上升时间、触发能力以及价格等。就像相机的快门速度、照明条件和光圈都会影响其清晰准确地捕捉图像的能力一样，示波器的性能考虑因素也会显著影响其获得所需信号完整性的能力。要进一步了解这些标准以及它们与您的应用之间的关系，请阅读我们关于如何评估示波器的深入探讨。
History of the oscilloscope
In 1897, a German physicist named Karl Ferdinand Braun invented a cathode ray tube and, along with it, the first oscilloscope, which was expanded upon decades later by the company A. C. Cossor. In 1934, the first commercial oscilloscope was released by General Radio, and it became the first to be used outside of a laboratory. And in 1946, Howard Vollum and Melvin Jack Murdock founded Tektronix, which has gone on to become a world leader oscilloscopes. Since then, Tek has continued releasing innovative new technologies, including the first digital oscilloscope in 1971 and the first oscilloscope-to-cloud software solution—TekDrive—in 2020. Oscilloscopes are a staple of any engineer’s bench and have even been featured in famous films throughout history. You can visit the Tek museum website to see a complete list of oscilloscopes in films.
Oscilloscope resources
Digital oscilloscopes are the key to helping engineers meet today's demanding measurement challenges. Tektronix is the world leader in oscilloscopes and offers a variety of oscilloscopes to meet the needs of even the most advanced applications. Shop oscilloscopes today or contact a Tektronix representative to request an oscilloscope demo.
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