什么是示波器？示波器作用及示波器购买指南

什么是示波器？

示波器，是大多数电子设计工程师和学术研究人员常用工具中的关键设备，并且在消费级技术服务和维修行业中特别常见。在大多数类型的电子设备的设计、测试或维护中，示波器被认为是必不可少的设备。

然而，虽然示波器主要被认为是电气测试和测量设备的重要设备，但对于那些经常需要对任何电动电路、信号和系统进行一般监控、诊断或排障的工作人员来说，它们也是同样常见的设备。这涵盖了高度多样化的角色和环境，包括：

• 汽车维修和保养
• 音响工程
• 电子产品生产制造
• 物理学、自然科学和研究
• 医疗保健和医学

示波器有什么用？

提供各种示波器类型 - 手持式、台式或基于 PC 的示波器被广泛用于一般捕获、处理、显示和分析有关电子信号波形的详细信息。

示波器作用是什么？

示波器作用是传递有关输入电信号行为的详细信息。 他们通过将信号显示为波形模式来做到这一点，波形模式通常在屏幕上显示为随时间波动的动画图表。 这样一来，示波器尽可能地扩展了典型万用表型设备的基本功能，使用户能够更好地了解一系列重要的信号特性，例如频率、噪声和幅度。

示波器可以测量什么？

示波器可以测量电信号的各种特性，具体取决于所使用的设备类型和输入设置，基本参数通常是基于时间和基于电压的特性。

以图形形式直观显示的电子波形的熟悉模式通常位于 x 轴（水平）和 y 轴（垂直）之间。这些通常分别代表时间和电压。换言之，示波器不断“绘制”瞬时信号电压随时间变化的图表。

通过使用户能够在生成的波形模式随时间变化和波动时放大和缩小，示波器为分析和解释信号的多个方面提供了机会。这通常允许对信号本身以及负责生成和携带信号的各种组件或设备项目进行详细的诊断评估。

工程师在购买示波器时可能会关注的基于时间的关键信号特征可能包括：带宽、采样率和存储容量等方面。

示波器类型

示波器类型有很多，每种示波器在特定场景或应用中都有自己的优势和能力。此外，还可以购买范围广泛的示波器附件和附加组件，使用户能够通过大量额外的潜在功能和特性来增强许多设备类型。然而，在更基本的层面上，首先需要了解两种关键的示波器类型（即模拟示波器和数字示波器）。

模拟示波器与数字示波器

模拟示波器以其“原始”原始格式显示信号波形，让用户根据各种计算和转换手动完成大部分后续解释工作。另一方面，数字示波器通常会自动对输入数据进行采样，并将所有原始模拟波形信息转录成大量有用的数字数据集。在大多数情况下，这为用户提供了对更广泛的诊断信息的更直接和灵活的访问，从而减少了手动步骤并提高了效率。

绝大多数现代示波器都是数字的。虽然模拟模型仍然可用，但数字模型通常更受青睐，因为它们具有高水平的准确性、多功能性和整体易用性。

示波器类型

根据示波器的形式分类，示波器类型又包括：

• 数字荧光示波器 (DPO)：它们使用并行处理架构来实现信号的捕获和显示，并且可以模拟模拟示波器的一些特性
• 数字采样示波器：例如，用于分析高达 50 GHz 的高频信号。他们还可以记录波形以供以后分析
• 混合域示波器 (MDO)：这些可用于捕获模拟信号和数字信号，还可以解码串行通信协议
• 阴极射线管 (CRO)：这些是传统的老式模拟示波器，使用阴极射线管 (CRT) 显示信号波形

下面显示了一些额外（更常见的）类型的示波器。

示波器探头

为了检测和测量流过导体的电流，首先需要使用探头将示波器连接到信号源。探头是单输入设备，其作用是接触电路，将电信号转移到示波器。

示波器探头在使用前必须始终首先安全接地，使用随附的夹子连接到被测电路上的公共接地点。接地线越短越好，因为这有助于保持探头在电气上“不可见”。这意味着由于探头或导线自身固有的电感、电容和电阻特性，对信号行为的影响会降低，尽管总会有一些基线影响需要考虑。不可见性，因此对被测电路的影响较小，是使用带 o-scope 的电流探头时要牢记的关键目标之一。

有各种类型的示波器探头可供选择，任何给定设置或场景的理想类型取决于各种参数。重要的是，所使用的示波器模型的特性、它所连接的设备或信号载体的类型，以及有关正在寻找的信号和波形的各种信息。

为了提高数据的性能和可靠性，您应该始终为设备和应用使用合适的探头尖端和探头尖端适配器。选择示波器电流探头时，首先应确保探头的输入连接器与示波器上的连接器类型相匹配。此外，您需要匹配示波器和相关探头的输入电阻和电容。这是实现正确信号传输的关键因素，因此是收集到的任何数据的准确性。

一旦确定了具有合适电容的探头，您可以通过微调电容器调整其补偿网络来微调探头的电容。这被称为补偿探头，通常通过扭转探头尖端附近的凹入螺钉头来完成，该螺钉头又连接到内置分流电容器。

无源和有源探头

无源探头是在测试应用中进行基本测量常见的类型之一。它们往往相当容易使用、相对便宜且相当坚固——适用于广泛的应用和环境。

无源衰减探头使用内部电阻将示波器的电压测量范围放大，从而可以测量可能超出示波器功能限制的信号。此外，这种探头中的衰减电路导致更高的电阻和更低的电容，这对于准确测量高频信号至关重要。

一些典型的无源探头配置包括：

• 1x：无衰减
• 10x：10 倍衰减
• 100x：100 倍衰减
• 1000x：1000 倍衰减

有源探头包含有源元件，例如 FET 或放大器，通常用于进行高速测量 (>500 MHz) 或读取高阻抗电路上的信号。它们几乎总是由外部供电，这意味着它们可以放大信号而无需从测试电路中汲取能量，尽管它们往往具有相对有限的电压范围。