示波器工作原理、基本功能、示波器与频谱仪的区别

　　示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，是电子工程师的眼睛，它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器的首要条件：准确的显示波形，保证信号完整性测量。

　　示波器的功能：用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器，由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。除观测电流的波形外，还可以测定频率、电压强度等。凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。

示波器工作原理

　　示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点（这是传统的模拟示波器的工作原理）。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

　　首先示波器从设计原理上分为模拟示波器和数字示波器两种，最早出现的示波器为模拟示波器，而今由于带宽等问题，模拟示波器已经渐渐被淘汰。那模拟示波器的原理是怎么样的呢？下面这张图就可以很好的说明：

　　模拟示波器内部会产生周期性的锯齿波信号来控制银光平电子q的水平偏转，被测的电压信号经过放大后控制荧光屏电子q的垂直偏转。这样一来，光斑或者亮线就清楚的显示在荧光屏上了，就是波形嘛。

　　从设计理念上来分析，模拟示波器有许多不可比拟的好处，例如信号波形不会丢失、不存在死区时间等。而数字示波器虽然一开始会存在这些问题，但随着现在电子技术的大力发展，这种瑕疵已经变得越来越小。那数字示波器的设计原理又是怎么样的呢？

　　波形首先要通过探头，经由前端的放大器进行放大，之后由模数转换单元进行转换，进而存储到采集内存中，然后显示到显示器上。

　　在这一整个过程中，波形并不是实时呈现在屏幕上的，而是经过采集内存之后又呈现在波形上的。因此如果整个采样和转换时间较长的话，就会产生较大的死区时间，所以在死区时间内的波形就无法观察到了。这也就是为什么很多人至今仍然坚持认为数字示波器不如模拟示波器好的原因所在。

　　模拟示波器的优点毋庸赘述，实时性好、原理简单、价格便宜。但是本身的仪器原理也包含了终将会被时代抛弃的硬伤。大抵有以下几条：

　　一、带宽有限：这绝对是致命硬伤。模拟示波器的输入信号是放大后直接控制CRT显示屏的电子q偏转。虽然放大器的带宽可以越来预高，但是CRT电子q的偏转速度是有限的，对于高频信号，电子q的速度跟不上信号变化。因此，当前模拟示波器带宽真的很难做上去。

　　二、无法存储和分析：很多老工程师非常清楚，用模拟示波器保存波形是要拿相机拍照的，如果要测幅度、周期、上升时间，只能手动去搞。要是想测相位差、功率这些，对于数字示波器这种只是勾选一下就能完成的事情，对于模拟示波器简直是体力活。

　　三、触发能力太弱：基本只能边沿触发吧。想脉宽触发？斜率触发？根本不可能！更不要开个图形来做模板触发这种脑洞大开的触发方式了。

　　四、性能不稳定：毕竟是大量的模拟器件，时间长了之后指标就不稳了，温漂也要比数字示波器严重的多。在20世纪80年代开始，数字示波器逐渐崭露头角。特别是随着高速ADC芯片和数字处理技术的发展，数字示波器在带宽、触发、分析、显示方面全面超越了模拟示波器。现在市面上在售的示波器基本全都是数字示波器了。

　　这里要强调的一点仍然是死区时间，这依赖的是数字示波器后面的处理和显示速度。虽然在现有的技术水平下仍然无法做到实时处理，但是处理的速度越快，丢失的波形就越少，有关这方面性能是指标叫做——波形刷新率。对于200MHz带宽示波器来说，几乎所有的品牌都会配1G的采样率，但是波形刷新率是更为重要的参数之一。波形刷新率越高，波形观测的死区时间就小了好多。

　　不管怎么说，数字示波器取代模拟示波器都是大势所趋。在电子技术飞速发展的阶段，相信模拟示波器的价格优势也会慢慢消失殆尽。

示波器基本功能