示波器以前稱為(wèi)錄波器，是一種用(yòng)于圖形化顯示電(diàn)信号及其随時間的變化情況的儀器。它通過連接傳感器來測量這些電(diàn)信号，傳感器是一種能(néng)夠将聲、光、熱等物(wù)理(lǐ)刺激轉化為(wèi)電(diàn)信号的裝(zhuāng)置。例如，麥克風是将聲音轉換為(wèi)電(diàn)信号的傳感器。
從示波器的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)到如何找到合适的示波器，此處我們将為(wèi)您介紹關于示波器的全面知識。
示波器有(yǒu)什麽用(yòng)途？
示波器通常用(yòng)于設計、制造或維修電(diàn)子設備。工(gōng)程師借助示波器測量電(diàn)氣現象，迅速準确地解決測量中(zhōng)遇到的難題，從而驗證其設計方案，或确認傳感器是否處于正常工(gōng)作(zuò)狀态。
誰會使用(yòng)示波器？
科(kē)學(xué)家、工(gōng)程師、物(wù)理(lǐ)學(xué)家、維修技(jì )師和教育工(gōng)作(zuò)者可(kě)使用(yòng)示波器來觀察信号随時間的變化。汽車(chē)工(gōng)程師可(kě)能(néng)會使用(yòng)示波器将傳感器發來的模拟數據與引擎控制單元的串行數據關聯起來。與此同時，醫(yī)療研究員可(kě)能(néng)會使用(yòng)示波器來測量腦波。這種儀器功能(néng)強大，用(yòng)途廣泛。
示波器如何工(gōng)作(zuò)？
示波器主要有(yǒu)三種系統：垂直系統、水平系統和觸發系統。這些系統共同提供有(yǒu)關電(diàn)信号的信息，因此示波器可(kě)以準确地重建電(diàn)信号。下圖是示波器的框圖。
第一級處理(lǐ)信号電(diàn)壓，對其進行衰減或放大，以優化信号的振幅，這被稱為(wèi)垂直系統，因為(wèi)它依賴于垂直刻度控制。随後，信号被傳送到采集模塊，這裏的模數轉換器 (ADC) 負責對信号電(diàn)壓進行采樣，并将其轉換為(wèi)數字格式值。水平系統則包含一個采樣時鍾，它為(wèi)每個電(diàn)壓采樣提供了精(jīng)确的時間（水平）坐(zuò)标。采樣時鍾驅動 ADC，其數字輸出作(zuò)為(wèi)記錄點存儲在采集存儲器中(zhōng)。觸發系統負責檢測輸入信号流中(zhōng)用(yòng)戶指定的條件，并将其作(zuò)為(wèi)波形記錄的時間參考。顯示符合觸發标準的事件，以及事件前後的波形數據。
示波器測量什麽？
簡而言之，示波器測量電(diàn)壓波。在示波器屏幕上，電(diàn)壓垂直顯示在 Y 軸上，時間水平顯示在 X 軸上。顯示屏的強度或亮度有(yǒu)時稱為(wèi) Z 軸。由此得出的圖表可(kě)以告訴您有(yǒu)關信号的許多(duō)信息，包括：
- 信号的時間值和電(diàn)壓值
- 振蕩信号的頻率
- 電(diàn)路中(zhōng)通過信号表示的“移動部件”
- 信号中(zhōng)的特定部分(fēn)與其他(tā)部分(fēn)相比出現的頻率
- 是否有(yǒu)故障組件導緻信号失真
- 信号中(zhōng)有(yǒu)多(duō)少是直流電(diàn) (DC) 或交流電(diàn) (AC)
- 信号中(zhōng)的噪音部分(fēn)
- 噪音是否随時間變化
示波器、數字萬用(yòng)表和電(diàn)壓表的比較
示波器、數字萬用(yòng)表、電(diàn)壓表—它們有(yǒu)什麽區(qū)别，可(kě)以互換嗎？電(diàn)壓表測量電(diàn)路上兩點之間的電(diàn)勢差。數字萬用(yòng)表可(kě)以測量電(diàn)壓，但它也可(kě)以測量電(diàn)流和電(diàn)阻。示波器可(kě)以顯示電(diàn)壓随時間的變化情況。通常情況下，随着應用(yòng)程序越來越先進，儀器也會越來越先進。
示波器類型
示波器可(kě)分(fēn)為(wèi)模拟和數字兩種類型。模拟示波器捕捉并展示電(diàn)壓波形的原始狀态，而數字示波器則通過模數轉換器捕捉電(diàn)壓波形，并将其以數字形式存儲。在調試和設計領域，數字示波器廣受工(gōng)程師們的青睐。數字示波器一般分(fēn)為(wèi)五類，從經濟實惠的通用(yòng)型到高端複雜型，價格逐漸上升，同時功能(néng)和精(jīng)度也相應提升。
- 數字存儲示波器 (DSO)：這是一種傳統的數字示波器，專為(wèi)低重複率或單次高速多(duō)通道設計應用(yòng)打造。
- 數字熒光示波器 (DPO)：DPO 采用(yòng)全新(xīn)的示波器架構，與 DSO 不同，可(kě)實時提供 Z 軸（強度）信息。DPO 是适用(yòng)于各種應用(yòng)的最佳通用(yòng)設計和故障診斷工(gōng)具(jù)，它們經常被用(yòng)于高級分(fēn)析、通信屏蔽測試、間歇信号的數字調試、重複數字設計以及時序應用(yòng)。
- 混合信号示波器 (MSO)：是一種 DSO，MSO 用(yòng)于顯示和比較模拟信号和數字信号。它憑借強大的數字觸發功能(néng)、高分(fēn)辨率數據采集能(néng)力以及分(fēn)析工(gōng)具(jù)，成為(wèi)了快速調試數字電(diàn)路的首選儀器。
- 混合域示波器 (MDO)：這些示波器不僅具(jù)備與混合信号示波器相同的功能(néng)，還額外提供了内置頻譜分(fēn)析儀，從而在模拟和數字功能(néng)的基礎上，進一步增加了射頻調試的能(néng)力。
- 數字采樣示波器：對于需要分(fēn)析超高速信号的應用(yòng)，采樣示波器通過支持超低抖動采集功能(néng)，提供抖動和噪聲分(fēn)析。對于重複信号，它能(néng)夠提供比其他(tā)示波器高出 10 倍的帶寬和高速定時。
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如何選擇最合适的示波器
在選擇合适的示波器時，需要綜合考慮多(duō)個因素，包括帶寬、波形捕獲率、采樣率、上升時間、觸發能(néng)力以及價格等。就像相機的快門速度、照明條件和光圈都會影響其清晰準确地捕捉圖像的能(néng)力一樣，示波器的性能(néng)考慮因素也會顯著影響其獲得所需信号完整性的能(néng)力。要進一步了解這些标準以及它們與您的應用(yòng)之間的關系，請閱讀我們關于如何評估示波器的深入探讨。
示波器的曆史
1897 年，德(dé)國(guó)物(wù)理(lǐ)學(xué)家卡爾-費迪南德(dé)-布勞恩發明了陰極射線(xiàn)管，并基于此構建了世界上第一台示波器，數十年後，A. C. Cossor 公(gōng)司對此進行了進一步的擴展。1934 年，通用(yòng)無線(xiàn)電(diàn)公(gōng)司推出了第一款商(shāng)用(yòng)示波器，成為(wèi)第一台在實驗室外使用(yòng)的示波器。1946 年，霍華德(dé)-沃勒姆和梅爾文(wén)-傑克-默多(duō)克攜手創建了泰克，這家公(gōng)司後來成為(wèi)了示波器領域的全球領軍者。泰克不斷創新(xīn)，于 1971 年推出了首款數字示波器，在 2020 年，他(tā)們再次發布了首款示波器到雲軟件解決方案—TekDrive。示波器已成為(wèi)工(gōng)程師工(gōng)作(zuò)台上不可(kě)或缺的工(gōng)具(jù)，甚至在許多(duō)經典電(diàn)影中(zhōng)也有(yǒu)其身影。您可(kě)以訪問泰克博物(wù)館網站，查看電(diàn)影中(zhōng)示波器的完整列表。
示波器資源
數字示波器是幫助工(gōng)程師應對當今高要求測量挑戰的主要角色。泰克作(zuò)為(wèi)示波器領域的全球佼佼者，緻力于為(wèi)客戶提供一系列示波器以滿足各類尖端應用(yòng)需求。立即選購(gòu)示波器，或聯系泰克代表申請示波器演示。
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