示波器的原理

示波器是設計和測試電子設備和器件常用的工具。數字儲(chu) 存示波器（簡稱DSO）和混合信號示波器（簡稱MSO）都是強大的儀(yi) 器，用於(yu) 顯示及測量隨時間變化的電子信號，並且能有助於(yu) 確定哪一個(ge) 器件運行正常，而哪一個(ge) 器件出現故障。示波器還能幫助您確定新近設計的器件是否能按照您想要的方式運行。

本文簡要介紹示波器原理，讓您了解什麽(me) 是示波器，以及如何操作示波器。我們(men) 將會(hui) 探討示波器的應用，並概括介紹其基本的測量和性能特征。本文還將介紹不同類型的探頭，並討論它們(men) 的優(you) 缺點。

。每天都有上百萬(wan) 人使用電子產(chan) 品，例如手機、電視和計算機。隨著電子技術的進步，這些產(chan) 品的工作速度也變得越來越快。如今，大多數電子產(chan) 品都采用了高速數字技術。

工程師們(men) 應當能夠精確地設計和測試他們(men) 在高速數字產(chan) 品中所使用的元器件。他們(men) 在設計和測試元器件時所使用的儀(yi) 器必須特別適合處理高速和高頻的特性才行，而示波器正好是這樣的一種儀(yi) 器。

示波器是一種功能強大的工具，在設計和測試電子器件方麵很有用。它們(men) 在您判定係統器件是否正常方麵扮演極為(wei) 重要的角色，而且還能幫助您確定新設計的元器件是否按照預想的方式進行工作。示波器的功能遠比數字萬(wan) 用表更強大，因為(wei) 它們(men) 可以使您觀察電子信號的實際情況。

示波器的應用極為(wei) 廣泛，包括通用電子測試、工業(ye) 自動化、汽車、大學的研究實驗室以及航空航天 / 國防產(chan) 業(ye) 等。許多公司都依賴示波器來查找缺陷，從(cong) 而製造出質量過硬的產(chan) 品。

電子信號

示波器的主要用途是顯示電子信號。通過觀察示波器上顯示的信號，您可以確定電子係統的某個(ge) 元器件是否在正常工作。因此，要想了解示波器的工作方式，必須先要了解信號的基本示波器原理。

波形特性

電子信號會(hui) 以波形或脈衝(chong) 的形式出現。波形的基本特性包括：

幅度 - 在工程應用中經常使用的幅度定義(yi) 主要有兩(liang) 個(ge) 。第一種通常稱為(wei) 峰值幅度，定義(yi) 為(wei) 幹擾信號的最大位移量。第二種是均方根（RMS）幅度。要計算波形的 RMS 電壓，必須將波形值平方並求出平均電壓，然後再求平方根。對正弦波來說，RMS 幅度等於(yu) 峰值幅度的 0.707 倍。

相移 - 相移是指兩(liang) 個(ge) 其他條件都相同的波形之間的水平位移量，以度或弧度為(wei) 單位。正弦波的周期以 360 度來表示。因此，如果兩(liang) 個(ge) 正弦波相差半個(ge) 周期，那麽(me) 它們(men) 的相對相移就是 180 度。

周期 - 波形的周期是指波形重複出現一次所花費的時間，以秒為(wei) 單位。

頻率 - 每個(ge) 周期性波形都有一個(ge) 頻率。頻率是指波形在一秒內(nei) 重複出現的次數（如果您使用 Hz 為(wei) 單位）。頻率與(yu) 周期互為(wei) 倒數。

波形

波形是指波的形狀或圖像。波形可以提供許多有關(guan) 信號的信息，例如，它可以告訴您電壓是否突然發生改變、呈線性變化或保持不變。標準的波形有很多種，本節僅(jin) 介紹您最常遇到的幾種。

正弦波 - 正弦波通常與(yu) 交流（AC）電源有關(guan) ，例如您屋內(nei) 的電源插座。正弦波的峰值幅度並非一直恒定，如果峰值幅度會(hui) 隨著時間不斷地下降，我們(men) 就稱這種波形為(wei) 阻尼正弦波。

方波 / 矩形波 - 方波會(hui) 在兩(liang) 個(ge) 不同的值之間周期性地跳動，因此在高點和低點部分的長度會(hui) 相等。矩形波不同的地方在於(yu) 高、低點部分的長度並不相等。

三角波 / 鋸齒波 - 在三角波中，電壓會(hui) 隨著時間呈線性變化。它的信號邊沿稱為(wei) 斜波，這是因為(wei) 其波形會(hui) 斜升或斜降到某個(ge) 電壓。由於(yu) 鋸齒波前麵或後麵的信號沿會(hui) 隨著時間產(chan) 生線性的電壓響應，所以看起來與(yu) 三角波類似。但對麵的信號沿幾乎是立即下降的。

脈衝(chong)  - 脈衝(chong) 是指突然出現在固定電壓中的幹擾，就像在一個(ge) 房間中突然打開電燈，然後迅速熄滅電燈的情形。一連串的脈衝(chong) 被稱為(wei) 脈衝(chong) 串。延續前麵的比喻，這就好比不斷重複快速開燈與(yu) 關(guan) 燈的動作一樣。脈衝(chong) 是信號中常見的毛刺或錯誤波形。如果信號隻傳(chuan) 送一條信息，那麽(me) 脈衝(chong) 也可看作是一個(ge) 波形。

複合波

波形也可以是以上各種波形的混合。它們(men) 不一定要具備周期性，而且可以是非常複雜的波形。

模擬信號與(yu) 數字信號的比較

模擬信號代表給定範圍內(nei) 的任意值。您不妨想象一下模擬時鍾，時針每隔 12 個(ge) 小時旋轉 1 周。在此期間，時針一直不斷移動，不會(hui) 出現讀值跳動或不連續的情形。現在將它與(yu) 數字時鍾比較一下。數字時鍾僅(jin) 顯示小時和分鍾，因此是以分鍾作為(wei) 間隔時間。它會(hui) 一下子從(cong) 11:54 跳至 11:55。數字信號同樣具備離散和量化的特性。通常，離散信號具有兩(liang) 個(ge) 可能的值（高或低，1 或 0 等），因此信號會(hui) 在這兩(liang) 個(ge) 可能的值之間上下跳動。