第一章 对示波器的认识前端
什么是示波器？微信
概念网络
示波器是形象地显示信号幅度随时间变化的波形显示仪器，是一种综合的信号特性测试仪，是电子测量仪器的基本种类。app
用途工具
电压表、电流表、功率计、频率计、相位计、脉冲特性、阻尼振荡性能
应用测试
电子、电力、电工、压力、振动、声、光、热、磁大数据
对象spa
高校实验室，研发单位，生产企业，维修团体.net
示波器类型
模拟示波器
数字存储示波器
虚拟数字示波器
数字荧光示波器
采样示波器
示波器原理结构
反映信号特性
信号的时间和电压值
振荡信号的频率
信号所表明电路的“变化部分”
信号的特定部分相对于其余部分的发生频率
是否存在故障部件使信号产生失真
信号的直流值（DC）和交流值（AC）
信号的噪声值和噪声是否随时间变化
第二章 示波器的几个重要阶段
示波器发展过程的几个重要阶段
初期主要为模拟示波器
二十世纪四十年代是电子示波器兴起的时代，雷达和电视的开发须要性能良好的波形观察工具，泰克成功开发带宽10MHz的同步示波器，这是近代示波器的基础
中期数字示波器独领风骚
进入九十年代，数字示波器除了提升带宽到1GHz以上，更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。出现所谓数字示波器模拟化的现象，换句话说，尽可能吸取模拟示波器的优势，使数字示波器更好用
数字示波器要有模拟功能
数字示波器做出模拟效果，克服数字示波器的缺陷
数字荧光示波器
数字荧光示波器（DPO）为示波器系列增长了一种新的类型，能实时显示、存贮和分析复杂信号的三维信号信息：幅度、时间和整个时间的幅度分布。
高灵敏度示波器
带宽很低，1MHz左右，灵敏度很高，可到几十微伏每格，用以测量和显示通常示波器不能观察到的各类微弱的电信号。
虚拟示波器
利用计算机资源作数据处理和显示，体积小巧可经过互联网进行远程控制。
第三章 各类波形的认识
几种典型的波
正弦波
方波和矩形波
三角波和锯齿波
阶跃波和脉冲波
调幅波和调频波
正弦波是波形的基本组成，任何非正弦波均可视成是基波和无数不一样频率的谐波份量组成。例如：方波是由基波以及3，5，7，9……次谐波份量递加而成。
对于非正弦波由最小值过渡到最大值的时间越短，所含的谐波份量也就越多，波形所含谐波的频率也越高。对于脉冲波占空比越小，波形所含谐波就越多，谐波频率份量也越高。
调幅波
调幅又程为振幅调制。它是用调幅信号去控制高频载波的振幅V，使其随调制信号的变化而变化。
调频波
调频又称频率调制。它是用调制信号去控制高频载波信号的角频率，使其随调试信号变化而变化。
波形的主要谐波份量
因为任何非正弦波均可视为无数正弦波组成，所以谐波份量的多少将直接影响波形的形状。为保证波形不失真，考虑按基波幅度的10％以上谐波为影响波形的重要因素选择示波器带宽。
波的基本参数
波形的测量频率和周期
频率和周期 ：不断重复的信号具备频率特性。频率的单位是赫兹（Hz），表示一秒时间内信号重复的次数。成为周期每秒。重复信号也具备周期特性，即信号完成一个循环所须要的时间量。周期和频率互为倒数关系，即1/ 周期等于频率，同理1/ 频率等于周期。
波形的测量电压
电压是电路两点间的电势能或信号强度。有时把地线或零电压做为参考点。若是测量的是波形从最高峰值到最低峰值的电压值，则称为电压的峰值- 峰值。有效值是峰峰值的0.707倍。咱们平时说的220V市电，是有效值。
波形的测量幅度
幅度是指电路两点间电压量。幅度一般指被测信号以地或零电压为参考时的最大电压。如图所示的波形的幅度为1V，而电压的峰值- 峰值为2V。
波形的测量相位
参照正弦波很容易理解相位。正弦波的电压值是基于圆形运动的。一个圆的度数是360°，而正弦波的一个周期也是360°。为描述通过的周期数，能够参照正弦波的相位的角度。相移用来描述两个不一样类似信号在时间上的差值。图中，标号为“电流”的波形比标号为“电压”的波形超前90°，由于二者到达同一点恰好相差1/4 周（360度/4 = 90°）。在电子学中，相移比较广泛。
波形的捕获
波形捕获率也就是波形刷新率，已经成为考核一台示波器的重要参数之一；对于示波器来讲，波形捕获率高，就可以组织更大数据量的波形质量信息，尤为是在动态复杂信号和隐藏在正常信号下的异常波形的捕获方面，有着特别的做用。
波形的刷新率
第四章 示波器带宽
示波器主要指标：带宽
电路具备幅频特性，通常随频率升高信号会有衰减 。数字示波器带宽也称为模拟带宽，指示波器前端输入放大器的带宽。定义为在幅频特性曲线中，随正弦波频率的增长，信号的幅度降低到3dB(70.7％)，此时的频率点称为示波器的带宽。
带宽与上升时间
上升时间是指信号边沿从10%升至90%的时间
示波器带宽的经验公式:BW ＝ 0.35 / Tr（保证信号的上升时间足够快）
带宽不够一般会产生什么明显后果？
高频信号幅度降低
信号高频成分消失（也有好处，抑制噪声）
带宽对波形的影响
在波形的主要谐波份量中提到过，若是要对波形进行准确测量应该让示波器的带宽大于波形的主要谐波份量。所以对于正弦波能够要求示波器的带宽大于波形的频率，可是对应非正弦波则要求示波器的带宽大于波形的最大主要谐波频率。
对于带宽带来的波形影响具体表如今如下两方面：
① 因为低带宽致使的主要谐波份量消失，使本来规则的波形呈圆弧状接近正弦波。
② 低带宽给波形的上升时间和幅度的测量带来较大的偏差。
下列图示为一个10MHz的方波在200MHz带宽和10MHz带宽示波器上的显示效果图。
数字滤波
滤波包括模拟滤波和数字滤波，其做用是经过率除某个频率范围的谐波份量，从而使观测的波形更加完美。
模拟滤波主要经过硬件来完成滤波目的。数字滤波是指对采样的一组数据经过数学运算达成滤波的目的。
低通：率除高于设定频率上限的谐波份量。带宽限制就是一个20MHz的低通模拟滤波器；示波器自己的带宽就也是一个低通滤波器。
高通：率除低于设定频率下限的谐波份量。
带通：率除频率上限和频率下限以外的谐波份量。
带阻：率除频率上限和频率下限之间的谐波份量。
例如：一个100MHz方波上升时间为3.5ns的信号，使用100MHz的示波器系统进行测量，根据上述公式计算显示信号与被测信号的偏差为：
100MHz示波器上升时间＝350/100MHz＝3.5ns
仪器显示的信号上升时间＝ 3.5ns2＋3.5ns2 ＝4.95ns
测量偏差＝（4.95ns－3.5ns）/ 3.5ns＝0.414＝41％
改善和提升测量精度只能提升示波器系统带宽，如选择比信号上升时间高5倍的示波器,测量偏差为：500MHz示波器系统上升时间为＝350 / 500MHz＝0.7ns
仪器显示的信号上升时间＝ 3.5ns2＋0.7ns2 ＝3.569ns
测量偏差＝（3.569ns－3.5ns）/ 3.5ns＝0.0198＝2％（选择示波器的5倍法则）
带宽与最高频率
5 倍准则 (The 5 times rule)
示波器所需带宽＝被测信号的最高频率成分× 5
测定示波器带宽的方法：在具体操做中准确表征信号幅度，并运用5倍准则。使用五倍准则选定的示波器的测量偏差将不会超过＋/－2%，对今天的操做来讲已经足够。然而， 随着信号速率的增长，这个经验准则将再也不适用。记住，带宽越高，再现的信号就越准确。
探头对波形的影响
探头和示波器共同组成一个测量系统，探头的带宽和上升时间关系到整个测量系统的带宽和上升时间。
由上式可知，当探头带宽太低时（低于示波器的带宽）将影响到整个测量系统的带宽，从而影响信号的一些测量参数的精确度。
在实际测量高频信号时，为保证测量的精确度，需将探头设置10X，缘由是1X时探头的带宽只有6MHz。
大多数示波器中存在限制示波器带宽的电路。限制带宽后，能够减小显示波形中不时出现的噪声，显示的波形会显得更为清晰。请注意，在消除噪声的同时，带宽限制一样会减小或消除高频信号成分。
第五章 采样原理
（未完待续......）
免责声明：
本公众号纯属我的账号，仅为技术分享及交流为目的。
本期文章资料来源于网络，如侵麻烦后台留言后当即删除，谢谢！
文章转载声明：如需全文转载请联系本公众号添加白名单，或在醒目位置注明文章具体来源，如：本文转载自公众号《测试那些事儿》。
本文分享自微信公众号 - 测试那些事儿（Jackiy_455750304）。
若有侵权，请联系 support@oschina.cn 删除。
本文参与“OSC源创计划”，欢迎正在阅读的你也加入，一块儿分享。