測試小姐姐：“李工，你在測量的這個是什么信號呀？”

李工：“這個信號的跳動像不像人的心跳？”

測試小姐姐：“什么心？”

李工：“你的好奇心！”

    示波器作為小伙伴們日常工作和學習中經常使用的工具，它強大的功能令人嘆服：測量電源紋波、電壓跌落、信號頻率、信號觸發(fā)等等，這些萬用表無法測量的功能它都能夠實現(xiàn)。有了示波器，面對電路板不再是陌生的、恐懼的、無助的，通過示波器，我們可以觀察到電路板的心跳和脈搏，查看信號的起起落落。下面我們就一起學習一下示波器的功能和使用技巧吧。

一、示波器的分類

示波器可分為兩大類：模擬示波器和數(shù)字示波器，其系統(tǒng)簡圖如下圖所示：

1.模擬示波器

    模擬示波器主要采用陰極射線管CRT進行波形的顯示，具有實時帶寬和實時顯示的特點，能夠及時顯示原始的波形，但它的缺點已遠超過它的優(yōu)點：帶寬限制、體積大且重、功能單一，特別是帶寬限制，無法滿足實際測量需求，導致模擬示波器逐漸的退出了歷史的舞臺。如果您有一臺這樣的模擬示波器，請珍藏這位見證了電子發(fā)展史的老友吧！下圖是泰克公司2236型號的模擬示波器，它具有100M的帶寬，垂直分辨率2mV至5V，時基50nS至0.5S，兩個輸入通道，雖然這些參數(shù)現(xiàn)在看起來已無優(yōu)勢，但是每見此模擬示波器那種滿滿的年代感在心中不禁油然而生！

圖源|芯片之家

2.數(shù)字示波器

    數(shù)字示波器將輸入的模擬信號數(shù)字化，進而存儲和顯示的，因此它相比模擬示波器能夠實現(xiàn)更多的功能。隨著技術的進步，數(shù)字示波器的不足也被慢慢彌補，成為了當今主流的示波器類型。數(shù)字示波器又可分為數(shù)字存儲示波器、數(shù)字熒光粉示波器、混合信號示波器、混合域示波器和數(shù)字采樣示波器。

（1）數(shù)字存儲示波器（DSO）。此種類型的數(shù)字示波器也就是我們常見的傳統(tǒng)數(shù)字示波器，它的顯示器通常使用的是光柵型屏幕。由于該類型的示波器是將波形以二進制格式進行存儲的，所以可以用來進行波形的分析、存檔、打印，或者通過通訊接口與外部計算機進行連接，進而更加方便的對波形的查看和處理。數(shù)字存儲示波器使用串行處理架構在其屏幕上捕捉和顯示信號，其系統(tǒng)框圖如下圖所示：

圖源|泰克官網

（2）數(shù)字熒光示波器（DPO）。此種類型的數(shù)字示波器相對于數(shù)字存儲示波器的串行處理架構，采用的是并行處理架構實現(xiàn)捕獲、顯示和分析信號的，此種架構能夠提供獨特的采集和顯示能力，以準確地重建信號，其系統(tǒng)框圖如下圖所示：

圖源|泰克官網

（3）混合信號示波器（MSO）。此種類型的數(shù)字示波器集成了數(shù)字熒光示波器和邏輯分析儀的功能，既能測量模擬信號又能測量數(shù)字信號，具有強大的數(shù)字觸發(fā)、高分辨率采集和多樣分析工具的特點，是調試模數(shù)混合信號的不二選擇。

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（4）混合域信號示波器（MDO）。此種類型的數(shù)字示波器集成了混合信號示波器和頻譜分析儀的功能，不僅能夠測量數(shù)?；旌闲盘?，而且能夠顯示信號的頻域信息，對需要同時觀察信號時域和頻域信息的調試提供了極大的便捷。

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（5）數(shù)字采樣示波器。由于數(shù)字采樣示波器的特殊設計，先衰減再放大，使其可以實現(xiàn)超過其他數(shù)字示波器帶寬和高速采樣的十倍以上，是精確捕捉頻率分量遠高于示波器采樣率信號的理想工具，但它也有一定的條件限制，采樣信號的峰峰值限制在1v左右。

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二、數(shù)字示波器的常見品牌

示波器常見的品牌主要有以下幾種：

1.泰克Tektronix

2.是德Keysight

3.羅德與施瓦茨R/S

4.普源精電Rigol

5.鼎陽Siglent

6.麥科信Micsig

7.固緯GWInstek

8.利利普OWON

9.周立功ZLG

10.優(yōu)利德UNI-T

    目前在中低端市場，國產示波器的性價比還是比較高的，比如普源精電和鼎陽；在高端市場，還是國外品牌的示波器占主導地位，比如泰克和是德。示波器的發(fā)展一定程度上代表了電子產業(yè)的發(fā)展，隨著國內半導體產業(yè)的崛起，相信在不久的將來我們也會擁有屬于自己品牌的高端示波器！

三、數(shù)字示波器的關鍵參數(shù)

1.帶寬。

示波器的帶寬決定了其能有效測量信號的最大頻率，隨著被測信號頻率的增加，示波器能夠準確顯示信號的能力就會下降，進而出現(xiàn)波形失真、波形細節(jié)遺失等現(xiàn)象；因此，在測量的過程中，我們要遵循“5倍法則”：示波器的帶寬應大于被測信號最高頻率的5倍，以保證被測信號的完整性和準確性。比如，100M帶寬的示波器，最大能有效測量的信號頻率為20M。

如果遇到帶寬不夠的情況怎么辦呢？第一種辦法是使用探頭的x10檔位進行測量，注意，此時示波器面板相應通道的設置也要調整為x10檔位；第二種辦法是有些示波器提供了一種數(shù)字信號處理（DSP）的方式可以用來提高帶寬，稱為帶寬增強。

2.采樣率。

采樣率的單位為s/s或者sa/s，代表每秒采樣的次數(shù)，采樣率越高，示波器顯示的波形分辨率和細節(jié)就越大，關鍵信息或者事件丟失的可能性也就越小。目前我們常用的示波器的采樣率為500Msa/s、1Gsa/s、2Gsa/s、5Gsa/s等等，最高可達100Gsa/s以上。

3.存儲深度。

存儲深度是用一個完整的波形記錄的點數(shù)表示的，它決定了每個通道能夠捕獲波形的數(shù)據量，單位為pts，比如一個數(shù)字示波器的存儲深度為1Mpts，表示該示波器最大能存儲的數(shù)據量為每秒1M個。由于示波器的存儲深度是一定的，所以示波器的時基、采樣率滿足以下關系：

4.波形刷新率。

波形的刷新率是指示波器更新屏幕波形的速率，單位為wfms/s，表示每秒能刷新的波形數(shù)量，波形刷新率越高的示波器，對信號的行為具有更直觀的洞察力，能夠顯著增加快速捕捉瞬態(tài)異常的概率，比如抖動信號、脈沖信號等。

四、數(shù)字示波器的三大控制系統(tǒng)

    數(shù)字示波器從外觀上看有兩部分組成：顯示屏和控制面板，其中控制面板又可分為垂直控制系統(tǒng)組件、水平控制系統(tǒng)組件、觸發(fā)控制系統(tǒng)組件以及其他功能控制組件。

1.垂直控制系統(tǒng)

    垂直控制系統(tǒng)也就是我們常說的信號電壓幅值大小調節(jié)組件，除此功能外，還包括以下幾個常用的功能：

（1）位置。該功能可以實現(xiàn)信號波形的上下移動，以便于觀察多個輸入通道的波形。

（2）耦合。包括直流耦合、交流耦合和接地；當我們需要同時觀察信號的直流分量和交流分量時選擇直流耦合；當我們僅需要觀察信號的交流分量時可選擇交流耦合，比如測量電源的紋波大小。

（3）帶寬。包括帶寬限制和帶寬增強；帶寬限制功能可以減小波形上的噪聲，從而使信號的顯示更清晰，但同時也會減小甚至消除有效高頻信號內容；帶寬增強功能可以改善示波器的通道響應，擴展了帶寬，同時減小了上升時間并改善了時域階躍響應。

2.水平控制系統(tǒng)

    水平控制系統(tǒng)也就是我們常說的時基，用來調整顯示屏水平方向每格時間的大小，主要包括以下幾種功能：

（1）時基選擇。包括主時基和延遲時基，主時基是系統(tǒng)默認使用的，而延遲時基可以通過設置時間延遲或者使用延遲觸發(fā)模式，能夠更清楚的查看主時基無法看到的事件。

（2）縮放/平移。該功能可以實現(xiàn)波形在時基方向的縮放和移動，便于觀察信號。

（3）采樣。包括實時采樣、等效時間采樣和手動模式，實時采樣非常適合被測信號頻率范圍小于示波器最大采樣率一半的信號；而等效時間采樣則適合被測信號頻率范圍超過示波器最大采樣率一半的信號；手動模式可以對采樣率和存儲深度直接且獨立的控制。

（4）XY模式。該模式下，在水平軸上顯示的是輸入信號而不是時基，用來觀察輸入信號和輸出信號的相位變化。

3.觸發(fā)控制系統(tǒng)

    觸發(fā)控制系統(tǒng)是示波器非常重要的組件，特別是對捕捉異常信號、脈沖信號、偶發(fā)性信號等起到了關鍵作用，主要包括以下幾種功能：

（1）觸發(fā)源。包括任意一個輸入通道、外部觸發(fā)專用通道、電源信號、示波器內部定義的信號。

（2）觸發(fā)模式。常見的觸發(fā)模式包括正常觸發(fā)模式、自動觸發(fā)模式、單次觸發(fā)模式、視頻信號觸發(fā)模式以及自動設置觸發(fā)電平觸發(fā)模式。其中，自動觸發(fā)模式不管信號有沒有滿足觸發(fā)條件，示波器均會進行掃描顯示；正常觸發(fā)模式只要信號滿足觸發(fā)條件，示波器均會掃描顯示；而單次觸發(fā)模式不管信號滿足觸發(fā)條件幾次，示波器僅掃描顯示一次。

（3）觸發(fā)類型。常用的觸發(fā)類型包括電平觸發(fā)、邊沿觸發(fā)、脈沖寬度觸發(fā)、視頻觸發(fā)、碼型觸發(fā)、上升/下降時間觸發(fā)、設置和保持違規(guī)觸發(fā)、串行總線觸發(fā)。

4.其他控制組件。主要包括自動波形參數(shù)測量功能、測量光標、不同通道波形之間的數(shù)學運算、打印功能等。

    現(xiàn)代數(shù)字示波器的功能已相當強大，不僅顯示屏可以支持支持觸摸功能，而且功能上集成了邏輯分析儀和頻譜分析，可謂一只示波器在手，天下電路板信號無憂?。‘斎?，功能越強大的示波器，其價格也是高昂的。示波器作為研發(fā)調試工具的利器，能夠熟練使用示波器已成為電子工程師必備的技能。

那一夜，誰傷害了你，而你一病不起；我萬分焦急，尋找示波器；小心翼翼查看你的身體，千絲萬縷，點點滴滴，滿腦子都是你我的回憶；不忍心拋棄你，只好死馬當活馬醫(yī)！奇跡奇跡，心跳的脈搏再次響起。啊，我的電路板！