敲黑板:示波器硬知識第一波！不懂這些，你的車隨時會翻！

ID:621124 · 發表于 2019-10-28 10:01

今天就為大家扒一扒示波器是個什么鬼，它的各項參數又是怎樣定義的呢？雖然很多人都或多或少有了解，但是肯定沒這么全！閱讀本文，起碼你裝逼的時候不會翻車！

【百科】：示波器（英語：oscilloscope）是一種能夠顯示電壓信號動態波形的電子測量儀器。它能夠將時變的電壓信號，轉換為時間域上的曲線，原來不可見的電氣信號，就此轉換為在二維平面上直觀可見光信號，因此能夠分析電氣信號的時域性質。更高級的示波器，甚至能夠對輸入的時間信號，進行頻譜分析，反映輸入信號的頻域特性。

示波器的基本參數：

帶寬

在模擬信號系統中，帶寬用來標識傳輸信號所占有的頻率寬度，這個寬度由傳輸信號的最高頻率和最低頻率決定，兩者之差就是帶寬值，因此又被稱為信號帶寬或者載頻帶寬，單位為Hz。

帶寬其實就是信號所占用的頻譜的度量，可以看做是一種與空間相關的量。與之相比，信號的傳輸速率就是一種與空間和時間都相關的物理量，定義為單位時間內在信道上傳輸的數據量。

帶寬是示波器最重要的參數，它決定了這臺設備能夠準確測量的信號上限；同時它也在很大程度上決定了你需要為這臺示波器支付的價錢。一般來說，買的示波器帶寬是你當前預算和預期內使用的需求的平衡點；并不是越高的帶寬越適合你，就像每個妹子都渴望白馬王子，而最終選擇的往往是經濟適用男。

示波器的帶寬是頻域上從0開始的窗口

采樣率

也稱為采樣速度，定義了每秒從連續信號中提取并組成離散信號的采樣個數，它用赫茲（Hz）來表示。采樣頻率的倒數是采樣周期或者叫作采樣時間，它是采樣之間的時間間隔。通俗的講采樣頻率是指計算機每秒鐘采集多少個信號樣本。

無論測量什么信號，示波器都將其視作時間上連續的波形信號，而采樣過程則是在時間上，以T為單位間隔來測量連續信號的值。T稱為采樣間隔。在實際中，如果信號是時間的函數，通常他們的采樣間隔都很小，一般在毫秒、微秒的量級。采樣過程產生一系列的數字，稱為樣本。每一個樣本都對應著示波器在該時間點測量這個信號的結果。

示波器的采樣率取決于ADC的性能

根據奈奎斯特抽樣定理：若頻帶寬度有限的，要從抽樣信號中無失真地恢復原信號，抽樣頻率應大于2倍信號最高頻率。而實際上，要較好的還原被測信號，采樣率都要數倍以上的被測信號。如果不考慮硬件設計的模擬通道限制，上述的示波器帶寬定義其實是關聯示波器采樣率來標的的；因為一個鏈路即使它能通過10G的信號，而示波器的采樣率只有100M，也是然并卵。

通道數

這個是很顯淺的數據，就是告訴你這臺示波器可以同時測量多少個信號。一般示波器提供的通道數都是2的倍數，2、4、8等。

示波器的通道

當然，實際銷售的示波器種類很多；部分的型號對通道的參數有不同定義，比如有些單通道采樣的速度較快，但是同時使用多通道測試的時候，采樣率就成倍下降了。這是在單通道采樣模式的時候將其他通道的資源調用的原因；這也往往是廠商的噱頭之一。

存儲深度

當你使用示波器的時候，它采樣到的數據會經過內部的處理器顯示到顯示屏上面；你看到的就是一動一動的線條。這中間就涉及到數據處理及顯示的問題了，前面提到，示波器測量的是時間上連續的信號，理論上它是一條無線長的線條，那么怎么在有限的顯示屏（小則幾英寸，大則十幾英寸）上顯示呢？每采一個點就顯示一個點，像擠牙膏一樣“拉”出來？這顯然不是事實。

里面就涉及到“幀”和“存儲深度”的問題；幀是顯示器的概念，它代表了每次刷新界面時的像素空間與時間長度。而存儲深度則代表了示波器A/D轉換后二進制數據在存儲器件中保存的空間大小；所以存儲深度=采樣率*采樣時間；即示波器“每次”采樣的長度。通常來說，示波器每幀顯示的是每次采樣的全部或者部分數據。

觸發功能

觸發是示波器一個非常重要的打開方式；它在很大程度上決定了你發現異常信號的能力。一個示波器基本包含邊沿觸發（上升沿觸發、下降沿觸發），電平觸發（高電平觸發、低電平觸發）；還有提供脈寬觸發、外部觸發、視頻觸發、延遲觸發、順序觸發、間隔觸發等多種方式。這個都是廠家為了方便用戶提供的功能。

示波器的觸發其實是提供了將異常信號在眾多采樣數據里面隔離出來的能力；例如，在一個實際測試中發現一個信號鏈路偶爾會出現誤碼，而這個誤碼表現就是每隔一段時間出現一個數據位恒為“1”；這就需要查看信號在走線上傳輸的時候實際的波形情況，選擇不同的觸發方式能夠發現不同的問題：選擇電平觸發的話可以發現外來的高電平沖擊導致可能的誤碼情況；選擇脈寬觸發的話就能發現是否存在毛刺干擾了信號的傳輸。

發現異常信號是示波器的基本應用

采樣模式

其實示波器顯示的波形不一定就ADC直接轉換出來的結果；因為實際的影響，示波器測量的信號一定會帶上噪聲，除去信號本身進來的噪聲外（這可能是你想要測量的），還有示波器硬件及探頭，ADC精度等等固有干擾。而示波器廠商會根據實際情況優化顯示的效果，似的用戶可以看到想要看到的信息，而不會淹沒在各種噪聲里面。這就需要示波器進行必要的算法處理，包括濾波、插值、平均等。

一般示波器都有提供菜單選擇顯示的效果，用戶可以根據自己的意愿查看原始數據、濾波后數據、求平均次數等。

無線示波器的采集模式

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