示波器是什么？

更新时间：2026-05-21

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📔示波器基础知识

示波器是一种测量仪器，它将电信号的变化以波形的形式显示在屏幕上。

屏幕的横轴代表时间，纵轴代表电压，其特点是能够直观地显示电压随时间的变化。与仅显示电压值的万用表不同，它可以将信号以二维图形的形式呈现，使其成为验证电子电路的工具。

示波器大致可分为模拟示波器和数字示波器。

这种类型的CT扫描仪利用电子束扫描阴极射线管（CRT）表面，绘制输入信号的波形，然后直接观察该波形。由于输入信号几乎实时地反映在屏幕上，因此它具有波形确认延迟极低的优势。

另一方面，它不适合观察孤立现象或不常发生的信号，并且存在一些局限性，例如需要拍照来保存观察结果。

这种显示器使用模数转换器将输入信号转换为数字数据，并将数据存储在内存中，然后在屏幕上显示波形。由于数据是一系列离散点，系统会在每个数据点之间进行插值，从而将其显示为一条平滑的曲线。

由于它可以捕捉孤立的现象，并且易于存储和分析数据，因此它已成为当今的主流方法。

示波器广泛用于直观地验证电子电路的运行情况，因为它能够将电信号以波形的形式呈现出来。通过观察电路中的信号波形，可以验证电路是否按设计运行。

在验证高速数字电路的运行情况时，必须精确地采集不受数字信号微小时间波动（抖动）影响的信号。示波器在测量和调整这种时序方面发挥着作用。

此外，它也是一种有效的电子设备故障诊断测量工具。通过跟踪疑似故障电路各部分的信号波形，可以确定故障位置。此外，它还广泛应用于教育和业余爱好领域，例如学校课堂上的波形观察和电子项目中电路电压的验证。

在传统的模拟示波器中，通过探头（一种用于捕获被测物体信号的连接装置）输入的信号首先被传输到垂直放大电路。在这里，信号被衰减或放大到适当的电平，然后再发送到阴极射线管的垂直偏转板。

当对垂直偏转板施加电压时，电子束会垂直移动。同时，输入信号也被传输到触发电路，一旦信号满足预设条件（触发条件），电子束就开始水平扫描。其原理是，垂直运动（电压）和水平运动（时间）的结合会在屏幕上产生波形。

在数字示波器中，输入信号通过模数转换器以固定的时间间隔转换为数字数据，并将这些数据按顺序记录在存储器中。系统设计为在输入信号满足触发条件后经过预定时间后停止记录新数据。

该方法的一大优势在于，触发信号施加之前的数据也会被存储在内存中。因此，它可以显示模拟示波器无法观察到的信号波形，包括触发信号施加之前出现的波形。

此外，还可以使用存储在内存中的数字数据来分析波形。例如，通过快速傅里叶变换 (FFT) 计算，可以分析信号中包含哪些频率成分。您还可以将数据输出到存储卡或 U 盘，并在 PC 上进行更详细的分析或数据存储。

选择示波器时，至关重要的是选择性能足以满足测量需求的型号。需要考虑的主要规格如下：

现代示波器的应用范围已从基本的波形观察扩展到时序验证、波形分析和标准符合性测试等领域。因此，选择一款具备满足您特定用途功能的示波器至关重要。

示波器不仅可以用来观察电压随时间的变化，还可以测量重复信号的频率，并绘制李萨如图形（通过在纵轴和横轴上输入两个信号绘制的图形）。其应用十分广泛，包括电子电路的评估测试、视频和音频信号的波形观察、功率元件的响应特性测试、高速数字电路的时序裕量验证以及机电一体化产品的评估。

测量开始前需要做一些准备工作。

首先，您应该校准探头。探头带有调节机构，用于使其电气特性与示波器本体相匹配，此调节是通过示波器内置的参考信号完成的。如果校准不充分，就会出现波形失真，导致无法进行精确测量，因此必须进行校准。

其次，探头间的偏差校正（即校正多个探头间信号传输时间差异的过程）也至关重要。尤其是在同时使用电流探头和电压探头时，由于电流探头的结构特性，其信号传输容易出现延迟；如果忽略偏差校正，则无法进行精确的功率测量。

此外，建议开机后等待约30分钟预热，待内部电路温度稳定后再进行测量。这样可以确保足够的测量精度。

调整触发条件对于稳定观察波形至关重要。触发条件是一种机制，用于指定捕获连续电信号的时机，从而可以在屏幕上显示静态波形。

对于模拟示波器，调整元件仅限于选择是在信号的上升沿还是下降沿触发、触发电压阈值（触发电平）以及触发后显示延迟的时间（触发延迟）。

另一方面，数字示波器除了上述触发条件外，还允许您设置各种其他触发条件，例如脉冲宽度和信号间隔。此外，它还支持顺序触发功能，该功能可以将多个触发条件组合起来以捕获信号。熟练掌握这些功能以高效捕获所需信号对于有效使用示波器至关重要。