什么是示波器？示波器的用途及原理

什么是示波器？

示波器是一種在屏幕上以波形形式輸出電信號(hào)的設(shè)備，其特點(diǎn)是能夠二維觀察信號(hào)隨時(shí)間的變化。

示波器大致分為模擬示波器和數(shù)字示波器。

1. 模擬示波器

用電子束在陰極射線管表面掃描輸入信號(hào)，繪制波形并進(jìn)行觀察的示波器。示波器輸入信號(hào)的波形立即顯示，有很小的延遲時(shí)間。

2.數(shù)字示波器

示波器使用 A/D 轉(zhuǎn)換器將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，然后在顯示器上顯示波形。與模擬示波器不同，它是離散數(shù)據(jù)的集合，因此每個(gè)數(shù)據(jù)都經(jīng)過插值并顯示為平滑曲線。

示波器是用來做什么的？

示波器以波形形式觀察電信號(hào)，使您可以直觀地檢查電子電路的運(yùn)行情況。通過使用示波器，您可以檢查電子電路中的信號(hào)波形并驗(yàn)證它們是否按設(shè)計(jì)運(yùn)行。

當(dāng)驗(yàn)證高速數(shù)字電路的操作時(shí)，需要以不受數(shù)字信號(hào)波動(dòng)（抖動(dòng)）影響的可靠時(shí)序捕獲信號(hào)，并且使用示波器來設(shè)置該時(shí)序。

另外，如果設(shè)備故障的原因出在電子電路上，則可以通過跟蹤電子電路各部分的信號(hào)波形來定位故障，使其成為修復(fù)電子設(shè)備的有效測(cè)量儀器。

示波器原理

在傳統(tǒng)的模擬示波器中，來自探頭的輸入信號(hào)被傳遞到示波器的垂直放大電路。信號(hào)在垂直放大電路中被衰減或放大，然后傳送到陰極射線管的垂直偏轉(zhuǎn)板。

電子束通過施加到垂直偏轉(zhuǎn)板上的電壓進(jìn)行上下掃描。這一系列步驟就是示波器的原理。輸入信號(hào)也同時(shí)傳送到觸發(fā)電路，當(dāng)信號(hào)符合設(shè)定的觸發(fā)條件時(shí)，電子束開始水平方向掃描。

數(shù)字示波器使用A/D轉(zhuǎn)換器將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)順序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。然后，自輸入信號(hào)滿足觸發(fā)條件起經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段后，將停止保存新數(shù)據(jù)。

這樣，上述存儲(chǔ)器就記錄了符合觸發(fā)條件的定時(shí)前后的信號(hào)，從而使信號(hào)以波形的形式顯示在顯示器上。也就是說，還可以觀察到觸發(fā)前的信號(hào)波形。

您還可以使用內(nèi)存中的數(shù)據(jù)執(zhí)行波形分析，例如使用 FFT 計(jì)算進(jìn)行信號(hào)頻率分析。此外，數(shù)據(jù)可以輸出到存儲(chǔ)卡等，以便在PC上進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

如何選擇示波器

選擇型號(hào)時(shí)，重要的是要確保示波器對(duì)于測(cè)量內(nèi)容有足夠的規(guī)格。具體來說，需要考慮頻率特性、采樣率、通道數(shù)、存儲(chǔ)器長度、可用探頭類型等。

目前的示波器除了觀察波形的基本用途外，其用途正在擴(kuò)展到包括時(shí)序驗(yàn)證、波形分析、一致性測(cè)試等，隨之而來的是測(cè)量范圍和功能也在不斷增加。因此，有必要選擇具有適合預(yù)期用途的功能的型號(hào)。

如何使用示波器

除了觀察電壓隨時(shí)間的變化外，示波器還可以測(cè)量重復(fù)信號(hào)的頻率并繪制利薩如曲線。它廣泛用于評(píng)估電子電路、觀察視頻和音頻信號(hào)的波形、測(cè)試功率器件的響應(yīng)特性、測(cè)量高速數(shù)字電路中的時(shí)序裕度以及評(píng)估機(jī)電一體化產(chǎn)品。

測(cè)量前的準(zhǔn)備工作包括調(diào)整探頭的相位和調(diào)整探頭之間的偏移。特別是當(dāng)電流探頭和電壓探頭一起使用時(shí)，由于電流探頭的延遲時(shí)間較長，因此時(shí)滯調(diào)整至關(guān)重要。打開電源后，必須等待大約 30 分鐘才能進(jìn)行測(cè)量，以確保足夠的測(cè)量精度。

實(shí)際觀察所需波形的技巧是調(diào)整觸發(fā)。對(duì)于模擬示波器，調(diào)整元素是斜率選擇、觸發(fā)電平和觸發(fā)延遲，但對(duì)于數(shù)字示波器，您現(xiàn)在還可以設(shè)置脈沖寬度和間隔等各種觸發(fā)條件。

此外，還可以使用順序觸發(fā)器，在滿足多個(gè)觸發(fā)條件時(shí)捕獲信號(hào)。需要技術(shù)來利用這些并捕獲要觀察的信號(hào)。

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