自然界存在著各種形式的波，比如海浪、地震、聲波、爆破、空氣中傳播的聲音，或者身體運(yùn)轉(zhuǎn)的自然節(jié)律。物理世界里，能量、振動(dòng)粒子和不可見的力無處不在。 即使是光（波粒二象物質(zhì)）也有自己的頻率，并因?yàn)轭l率的不同呈現(xiàn)出不同的顏色。

示波器

示波器是任何設(shè)計(jì)、制造或是維修電子設(shè)備的必備之物。當(dāng)今世界瞬時(shí)萬變，工程師們需要最好的工具，快速而精確地解決測量疑難。

示波器的用途不僅僅局限于電子領(lǐng)域。示波器利用信號變換器，適用于各種各樣的物理現(xiàn)象。信號變換器能夠響應(yīng)各種物理激勵(lì)源，使之轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，包括聲音?a target="_blank">機(jī)械應(yīng)力、壓力、光、熱。麥克風(fēng)屬于信號變換器，它實(shí)現(xiàn)把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。由示波器收集科學(xué)數(shù)據(jù)的例子如圖1所示。

什么是示波器，它是如何工作的？

示波器是一種形象地顯示信號幅度隨時(shí)間變化的波形顯示儀器，是一種綜合的信號特性測試儀，是基本的電子測量儀器，它描繪電信號的圖形曲線。在大多數(shù)應(yīng)用中，呈現(xiàn)的圖形能夠表明信號隨時(shí)間的變化過程：垂直（Y）軸表示電壓，水平（X）軸表示時(shí)間。有時(shí)稱亮度為Z軸。（參看圖2）

示波器的類型

電子設(shè)備可以劃分為兩類：模擬設(shè)備和數(shù)字設(shè)備。模擬設(shè)備的電壓變化連續(xù)，而數(shù)字設(shè)備處理的是代表電壓采樣的離散二元碼。傳統(tǒng)的電唱機(jī)是模擬設(shè)備，而CD播放器是屬于數(shù)字設(shè)備。

同樣，示波器也能分為模擬和數(shù)字類型。模擬和數(shù)字示波器都能夠勝任大多數(shù)的應(yīng)用。但是，對于一些特定應(yīng)用，由于兩者具備的不同特性，每種類型都有適合和不適合的地方。作進(jìn)步劃分， 數(shù)字示波器可以分為數(shù)字存儲示波器（DSO）、數(shù)字熒光示波器（DPO）和采樣示波器。

模擬示波器

在本質(zhì)上， 模擬示波器工作方式是直接測量信號電壓，并通過從左到右穿過示波器屏幕的電子束在垂直方向描繪電壓。示波器屏幕通常是陰極射線管（CRT）。電子束投到熒幕的某處，屏幕后面總會有明亮的熒光物質(zhì)。當(dāng)電子束水平掃過顯示器時(shí)，信號的電壓是電子束發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)，跟蹤波形直接反映到屏幕上。在屏幕同一位置電子束投射的頻度越大，顯示得也越亮。

CRT限制著模擬示波器顯示的頻率范圍。在頻率非常低的地方，信號呈現(xiàn)出明亮而緩慢移動(dòng)的點(diǎn)， 而很難分辨出波形。在高頻處，起局限作用的是CRT的寫速度，當(dāng)信號頻率超過CRT的寫速度時(shí)， 顯示出來的過于暗淡，難于觀察。模擬示波器的極限頻率約為1CHz.

當(dāng)把示波器探頭和電路連接到一起后，電壓信號通過探頭到達(dá)示波器的垂直系統(tǒng)。圖13描述模擬示波器是如何顯示被測信號。設(shè)置垂直標(biāo)度（對伏特/格進(jìn)行控制）后，衰減器能夠成小信號的電壓，而放大器可以增加信號電壓。隨后，信號直接到達(dá)CRT的垂直偏轉(zhuǎn)板。電壓作用于這些垂直偏轉(zhuǎn)板，引起亮點(diǎn)在屏幕中移動(dòng)。亮點(diǎn)是由打在CRT內(nèi)部熒光物質(zhì)上的電子束產(chǎn)生的。正電壓引起點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，而負(fù)電壓引起點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)。

數(shù)子示波器

與模擬示波器不同，數(shù)字示波器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC）把被測電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。它捕獲的是波形的一系列樣值，并對樣值進(jìn)行存儲，存儲限度是判斷累計(jì)的樣值是否能描繪出波形為止。隨后，數(shù)字示波器重構(gòu)波形。

數(shù)字示波器分為數(shù)字存儲示波器（DSO） 、數(shù)字熒光示波器（DPO）和采樣示波器，

數(shù)字的手段則意味著，在示波器的顯示范圍內(nèi)，可以穩(wěn)定、明亮和清晰地顯示任何頻率的波形。對重復(fù)的信號而言，數(shù)字示波器的帶寬是指示波器的前端部件的模擬帶寬，一般稱之為3dB點(diǎn)。對于單脈沖和瞬態(tài)事件，例如脈沖和階躍波，帶寬局限于示波器采樣率之肉。