示波器是電子工程最重要的電子儀器，我們可以利用它直接觀察到電路，進而了解電子電路的原理及故障的原因，示波器外觀如圖所示。示波器種類、型號很多, 功能也不同。

示波器是一種電子測試儀器，它以圖形方式將變化的電壓顯示為一個或多個信號隨時間變化的二維圖。 主要目的是在屏幕上顯示重復的或單一的波形，然后可以分析顯示的波形的幅度、頻率、上升時間、時間間隔、失真等屬性。 示波器由電子管放大器、掃描振蕩器、陰極射線管等組成。示波器除觀測電流的波形外，還可以測定頻率、電壓強度等。 示波器用于科學、醫(yī)學、工程、汽車和電信行業(yè)。

通用儀器用于電子設備的維護和實驗室工作，示波器的主要作用包括：

?示波器是用于觀察電信號電壓隨時間變化關系的儀器，用于分析信號的時域特性。

?直觀的測試信號的周期、相位、邊沿時間以及多個信號對比，可以直觀的觀測信號隨時間變化的幅度變化規(guī)律等

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。

示波器的應用

示波器的三大應用場景如下：

示波器應用一：通用信號的調試，波形觀察與基本波形參數(shù)測量，電路診斷與異常情況捕獲。用示波器檢測電路，實際上是和用萬用表檢測電路類似，了解電路的大致電壓情況，就能很快根據(jù)電壓情況找到問題的所在。知道被測點波形啥樣，進行對照。

示波器應用二：信號的高級分析，串行信號的解碼可以把縱向上承載的內容解碼出來。眼圖是一系列數(shù)字信號在示波器上累積而顯示的圖形，它包含了豐富的信息，從眼圖上可以觀察出碼間串擾和噪聲的影響，體現(xiàn)了數(shù)字信號整體的特征，從而估計系統(tǒng)優(yōu)劣程度。

眼圖是一個信號視圖，其中的波形是通過數(shù)據(jù)速率觸發(fā)的。 實時眼通過采集數(shù)執(zhí)行時鐘恢復并將連續(xù)的單位間隔疊加（折疊）到一個圖中來完成此操作。 這是一個以色級形式表示的統(tǒng)計信息視圖。眼圖如下：

示波器眼圖

示波器應用三：超寬帶信號的調制域分析，可以把頻譜儀當下變頻器，UWB帶寬500MHz以上甚至到幾個G，用示波器顯示。UWB通信系統(tǒng)中，不需要「正弦載波」作為載體，而是直接發(fā)射電磁脈沖，通過調節(jié)脈沖的幅度(PAM，脈沖振幅調制）和脈沖的位置(PPM，脈沖位置調制）等方式來傳遞信息

示波器的分類

模擬示波器

　　直接測量信號電壓，核心部件是陰極射線示波管，電子槍發(fā)射出電子束，經(jīng)過Y偏轉板和X偏轉板后電子束射向熒光屏

數(shù)字示波器

　　通過模擬轉換器（ADC）把被測電壓轉換為數(shù)字信息。數(shù)字示波器捕獲的是波形的一系列樣值，并對樣值進行存儲，存儲限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止，隨后，數(shù)字示波器重構波形。

數(shù)字示波器結構圖

這是一張數(shù)字示波器的內部結構圖，整個硬件架構分為四部分：

1. 示波器的模擬前端部分，主要有衰減器和放大器組成；經(jīng)過模擬前端后，信號被調節(jié)到合適的幅度，就可以較為理想被ADC進行模數(shù)轉換。放大器決定了示波器的關鍵指標：帶寬，決定示波器能處理的信號頻率范圍。放大器的另外兩個作用是垂直偏置和提供匹配電路驅動ADC和觸發(fā)電路。

2. 模數(shù)轉換器先對輸入信號進行采樣，將輸入波形轉化成采樣點，通過將采樣點量化和編碼 存儲在示波器的通道內存中，采樣率決定決定示波器時間相關測量的精度。

3. 從模擬前端的輸出另一路連接觸發(fā)電路，當輸入信號波形滿足預設的觸發(fā)事件后，時基會將觸發(fā)事件發(fā)生的時刻設定為初始時刻計算接下來采樣點的時間 最終顯示在屏幕上。

4. 由于示波器的采樣率都很高，每秒幾十G，數(shù)字示波器需要高速緩存來存儲采樣的數(shù)據(jù)，單位存儲空間的實現(xiàn)成本非常高。目前可以做到每通道2G。

5. 波形的重建和顯示。數(shù)字示波器先把數(shù)據(jù)存在高速緩存，然后由CPU把緩存里的數(shù)據(jù)取出再分析、顯示。

此結構為普通低端示波器結構，而目前高端示波器大多加入ASIC芯片，是德科技示波器使用FPGA等。

示波器可以測量什么

基本波形參數(shù)測量與電路異常診斷
高速信號完整性分析（眼圖、抖動分析）
標準總線一致性分析（USB、PCle、DDR、HDMI等）
串行信號解碼（I2C 、 SPI 、 CAN等）
寬帶信號的調制分析（UWB 、雷達等）

示波器使用注意事項

?示波器通道的輸入電壓不要超過標稱值；-50ohm接入時，最大電壓不超過5Vrms；1Mohm接入時，不超過150Vrms；

?避免在示波器工作時突然斷電；

?避免使用接觸不好的劣質接線板；

?避免將示波器背部的散熱口對著其他設備的散熱口，避免遮擋示波器背部散熱口；

?不要在示波器上裝載非Keysight之外的軟件（包括第三方殺毒軟件等）

?示波器工作時，周圍要保留足夠的散熱空間，保證空氣氣流流通；

?保持示波器工作環(huán)境的干凈，溫度、濕度在示波器允許的范圍之內；

-示波器工作溫度為5℃ ~ 40℃，建議在25 ℃環(huán)境下工作

?保持示波器供電電源的穩(wěn)定，突然的斷電可能導致示波器的損壞；-保持示波器的工作電壓為220V，50Hz或60Hz；

?保持示波供電環(huán)境地線的接觸良好；

?保持示波器各通道的BNC接口清潔、干燥；

?插拔示波器探頭時，要帶防靜電手環(huán)，防止靜電對設備的損害；

?搬運示波器之前要先關機，要確保示波器的所有連接斷開；搬運過程中輕拿輕放；