示波器是一種用于將某個(gè)變量顯示為另一變量的函數(shù)的測(cè)試與測(cè)量?jī)x表。 例如，它可以在顯示屏上繪制電 壓（y 軸）與時(shí)間（x 軸）的關(guān)系圖。 圖 10 就是這樣一個(gè)關(guān)系圖示例。 如果您想測(cè)試某個(gè)電子元件是否工 作正常，這就非常有用。 如果您知道在撤出該元件后信號(hào)波形應(yīng)有的樣子，則可以使用示波器來(lái)查看該元 件是否確實(shí)輸出了正確的信號(hào)。 請(qǐng)注意，x 軸和 y 軸被網(wǎng)格分成了多個(gè)部分。 盡管對(duì)于現(xiàn)代示波器而言， 大多數(shù)測(cè)量都可以通過(guò)示波器自動(dòng)執(zhí)行，而且結(jié)果更加準(zhǔn)確，但網(wǎng)格讓您能夠通過(guò)目測(cè)估計(jì)進(jìn)行測(cè)量。 示波器不僅可以繪制電壓與時(shí)間的關(guān)系圖，還具有更多功能。 

示波器有多個(gè)輸入，稱(chēng)為通道，每個(gè)通道都 能獨(dú)立工作。 因此，您可以將通道 1 連接到某個(gè)設(shè)備，將通道 2 連接到另一個(gè)設(shè)備。 然后，示波器就可以 繪制通道 1 所測(cè)電壓與通道 2 所測(cè)電壓之間的關(guān)系。 這種模式稱(chēng)為示波器的 XY 模式。 當(dāng)繪制 I-V 圖或李 薩如圖（Lissajous）時(shí)，這種模式很有用，通過(guò)這些圖的形狀，您就可以知道兩個(gè)信號(hào)之間的相位差和頻 率比。 圖 11 顯示的便是李薩如圖以及它們所代表的相位差/頻率比。

模擬示波器 

最早的示波器就是模擬示波器，使用陰極射線(xiàn)管來(lái)顯示波形。 當(dāng)電子擊中屏幕時(shí)，屏幕上的磷光粉會(huì)發(fā) 光，當(dāng)有連續(xù)的磷光粉發(fā)光時(shí)，您就可以看到信號(hào)的表現(xiàn)了。 要使顯示的波形看起來(lái)穩(wěn)定就需要觸發(fā)。 當(dāng) 一個(gè)完整的軌跡顯示結(jié)束時(shí)，示波器就處于等待狀態(tài)，直到下一個(gè)特定事件發(fā)生（例如，跨越某個(gè)電壓的 上升沿），然后再次開(kāi)始顯示軌跡。 未觸發(fā)的顯示是不能使用的，因?yàn)椴ㄐ卧陲@示屏上未顯示為穩(wěn)定波形 （DSO 和 MSO 示波器也是如此，后面會(huì)討論到）。 

模擬示波器非常有用，因?yàn)榘l(fā)光的磷光粉不會(huì)立即消失。 您可以看到示波器的多條軌跡相互重疊，從而可 以看出信號(hào)中的毛刺或不規(guī)則現(xiàn)象。 由于在電子撞擊屏幕時(shí)才會(huì)顯示波形，因此顯示信號(hào)的強(qiáng)度與實(shí)際信 號(hào)的強(qiáng)度直接相關(guān)。 這就使顯示相當(dāng)于一個(gè)三維圖（換句話(huà)說(shuō)，x 軸是時(shí)間，y 軸是電壓，z 軸是強(qiáng)度）。 模擬示波器的缺點(diǎn)是它不能“凍結(jié)”顯示，不能使波形保留較長(zhǎng)的時(shí)間。 一旦磷物質(zhì)擴(kuò)散，那部分信號(hào)就 會(huì)消失。 

此外，不能對(duì)波形自動(dòng)執(zhí)行測(cè)量。 而是必須使用顯示屏上的網(wǎng)格進(jìn)行測(cè)量。 由于電子束的水平和 垂直掃描速度有限，模擬示波器所能顯示的信號(hào)類(lèi)型也非常有限。 雖然現(xiàn)在仍有許多人在使用模擬示波 器，但在市場(chǎng)上已不多見(jiàn)了。 目前，數(shù)字示波器已成為現(xiàn)代的主流工具。

數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO） 

數(shù)字存儲(chǔ)示波器（通常稱(chēng)為 DSO）是為了彌補(bǔ)模擬示波器的許多不足而發(fā)明的。 DSO 輸入一個(gè)信號(hào)，然 后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 將其數(shù)字化。 圖 12 所示的便是是德科技數(shù)字示波器所采用的一種 DSO 架構(gòu)。 它使用衰減器對(duì)波形進(jìn)行縮放。 在將波形傳遞到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）時(shí)，垂直放大器提供額外的縮放。 模 數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣并將其數(shù)字化。 然后，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。 

觸發(fā)器搜索觸發(fā)事件，時(shí)基 調(diào)整示波器的時(shí)間顯示。 在示波器最終顯示信號(hào)之前，微處理器系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行您指定的任何后期處理。 將數(shù)據(jù)保持?jǐn)?shù)字形式使示波器可以對(duì)波形進(jìn)行各種測(cè)量。 信號(hào)也可以長(zhǎng)期存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。 這些數(shù)據(jù)可以 通過(guò)閃存、LAN、USB 或 DVD-RW 進(jìn)行打印或傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。 事實(shí)上，現(xiàn)在您可以使用虛擬的前面板通 過(guò)計(jì)算機(jī)控制和監(jiān)視示波器。

混合信號(hào)示波器（MSO） 

在 DSO 中，輸入信號(hào)是模擬信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化。 不過(guò)隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)監(jiān) 測(cè)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)已變得越來(lái)越有必要。 因此，示波器廠(chǎng)商開(kāi)始生產(chǎn)能夠觸發(fā)和顯示模擬與數(shù)字兩種 信號(hào)的混合信號(hào)示波器。 通常情況下，這些示波器的模擬通道數(shù)量較少（2 個(gè)或 4 個(gè)），數(shù)字通道較多（8 個(gè)或 16 個(gè)，見(jiàn)圖 13）。13 混合信號(hào)示波器的優(yōu)點(diǎn)是能夠觸發(fā)模擬和數(shù)字信號(hào)的組合，并在同一時(shí)基上將它們?nèi)匡@示出來(lái)。

便攜/手持式示波器 

顧名思義，便攜式示波器是一種小到可以隨身攜帶的示波器。 如果您需要將示波器帶到多個(gè)地方，或者在 實(shí)驗(yàn)室里從一個(gè)工作臺(tái)移動(dòng)到另一個(gè)工作臺(tái)，那么便攜式示波器可能非常適合您。 圖 14 所示的便是一臺(tái)便 攜式示波器 — Keysight InfiniiVision X 系列示波器。 便攜式示波器的優(yōu)點(diǎn)是重量輕、便于攜帶、開(kāi)關(guān)機(jī)速度快，并且易于使用。 它們的性能往往低于大型示波 器，但 Keysight InfiniiVision 1000、2000 和 3000T X 系列示波器的出現(xiàn)，正在改變這一點(diǎn)。 這些示波器具 有便攜式示波器常見(jiàn)的所有便攜性和易用性特點(diǎn)，功能也足夠強(qiáng)大，帶寬高達(dá) 6GHz，可以應(yīng)對(duì)當(dāng)今的大多 數(shù)調(diào)試需求

經(jīng)濟(jì)型示波器 

經(jīng)濟(jì)型示波器價(jià)格低廉，但其性能不如高性能示波器。 這類(lèi)示波器通常多用于大學(xué)實(shí)驗(yàn)室中。 這類(lèi)示波器 的主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜。 只需一個(gè)相對(duì)較低的價(jià)格，您就能獲得一臺(tái)非常有用的示波器。 

高性能示波器 

高性能示波器可提供目前最優(yōu)異的性能。 對(duì)于需要帶寬高、采樣和更新速率快、存儲(chǔ)器深度大和測(cè)量功能 多的示波器的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，高性能示波器是最佳選擇。 圖 15 所示的便是一臺(tái)高性能示波器 — Keysight  Infiniium 90000A 系列示波器。 高性能示波器的主要優(yōu)點(diǎn)是，讓您能夠正確分析各種信號(hào)，并提供了許多應(yīng)用程序和工具，可以更簡(jiǎn)單、 更快速地分析當(dāng)前技術(shù)。 其主要缺點(diǎn)是價(jià)格高，體積大。 

示波器的使用場(chǎng)合 

如果一家公司正在測(cè)試或使用電子信號(hào)，則很可能擁有示波器。 因此，示波器的應(yīng)用領(lǐng)域有很多： 

? 汽車(chē)技術(shù)人員使用示波器來(lái)診斷汽車(chē)的電氣問(wèn)題。 

? 大學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用示波器傳授學(xué)生電子學(xué)知識(shí)。 

? 全世界的研究組織都要使用示波器。 

? 手機(jī)制造商使用示波器來(lái)測(cè)試手機(jī)信號(hào)的完整性。 

? 軍事和航空行業(yè)使用示波器來(lái)測(cè)試?yán)走_(dá)通信系統(tǒng)。 

? 研發(fā)工程師使用示波器來(lái)測(cè)試和設(shè)計(jì)新技術(shù)。

? 示波器還用于合規(guī)性測(cè)試。 

例如 USB 和 HDMI 的合規(guī)性測(cè)試：USB 和 HDMI 的輸出必須達(dá)到某 些特定標(biāo)準(zhǔn)。 以上僅僅是示波器的一小部分用途。 而它的確是一種功能強(qiáng)大的多功能儀表。

觸發(fā)控件 

正如我們之前所提到的，觸發(fā)信號(hào)有助于提供穩(wěn)定、可用的顯示，您可以同步示波器對(duì)您感興趣的波形的 采集過(guò)程。 

觸發(fā)控件讓您可以選擇垂直觸發(fā)電平（例如，希望示波器觸發(fā)時(shí)的電壓），以及在各種觸發(fā)功 能之中選擇。 常見(jiàn)的觸發(fā)類(lèi)型包括： 

? 邊沿觸發(fā)  邊沿觸發(fā)是最流行的觸發(fā)模式。 當(dāng)電壓超過(guò)某個(gè)設(shè)定的閾值時(shí)，觸發(fā)就會(huì)發(fā)生。 您可以選擇在上升沿 還是下降沿觸發(fā)。 圖 18 顯示的是在上升沿觸發(fā)的圖形表示。 

? 毛刺觸發(fā)  毛刺觸發(fā)模式允許您觸發(fā)寬度大于或小于某個(gè)指定時(shí)間長(zhǎng)度的事件或脈沖。 該功能對(duì)于找出隨機(jī)毛刺 或錯(cuò)誤非常有用。 如果這些毛刺不常發(fā)生，就很難看到它們。 不過(guò)，毛刺觸發(fā)讓您可以捕捉許多這種錯(cuò)誤。