示波器主要由示波管、垂直系統(tǒng)、水平系統(tǒng)和觸發(fā)系統(tǒng)等構(gòu)成。示波管是重心部件,由電子槍、偏轉(zhuǎn)板和熒光屏組成,負(fù)責(zé)產(chǎn)生和顯示電子束,較終呈現(xiàn)出波形。垂直系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大和處理,決定波形在垂直方向的位置和幅度,使不同幅度的信號(hào)能在同一屏幕上清晰顯示。水平系統(tǒng)控制示波管的掃描頻率和時(shí)間基準(zhǔn),影響波形在水平方向的展寬和定位。觸發(fā)系統(tǒng)確保波形的穩(wěn)定顯示,通過(guò)捕捉特定信號(hào)邊緣或特定條件,使波形準(zhǔn)確地定位在屏幕上,方便觀測(cè)和分析。示波器的探頭是連接被測(cè)電路與示波器的重要部件,直接影響測(cè)量準(zhǔn)確性。Tektronix示波器
數(shù)字示波器是一種先進(jìn)的電子測(cè)量?jī)x器,其工作原理基于對(duì)模擬信號(hào)的數(shù)字化處理。當(dāng)輸入信號(hào)進(jìn)入數(shù)字示波器后,首先經(jīng)過(guò)前置放大器進(jìn)行放大,以提高信號(hào)的幅度,使其更適合后續(xù)處理。接著,通過(guò)采樣電路按照一定的采樣頻率對(duì)放大后的模擬信號(hào)進(jìn)行離散采樣,將連續(xù)的時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換為一系列離散的數(shù)字量。這些數(shù)字量隨后被存儲(chǔ)在示波器內(nèi)部的存儲(chǔ)器中。較后,數(shù)字信號(hào)處理單元對(duì)這些存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,例如計(jì)算信號(hào)的幅度、頻率、相位等參數(shù),并根據(jù)處理結(jié)果驅(qū)動(dòng)顯示屏,以圖形化的方式顯示出信號(hào)的波形。這種數(shù)字化的處理方式使得數(shù)字示波器具有更高的測(cè)量精度和靈活性。MEMS微振數(shù)字示波器探頭示波器在醫(yī)療電子設(shè)備檢測(cè)中可用于查看生物電信號(hào)等微弱信號(hào)的波形。
示波器通常具有多個(gè)測(cè)量通道,這是其另一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)。多通道測(cè)量能力使得示波器能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)和分析多個(gè)電信號(hào),為復(fù)雜的電子系統(tǒng)測(cè)試提供了極大的便利。在實(shí)際應(yīng)用中,許多電子設(shè)備和電路都包含多個(gè)信號(hào)源和信號(hào)路徑,例如計(jì)算機(jī)主板上的多個(gè)數(shù)據(jù)總線、通信系統(tǒng)中的多個(gè)信道等。使用多通道示波器,工程師可以同時(shí)觀察這些不同通道上的信號(hào)波形,比較它們之間的相位關(guān)系、幅度差異等,從而更多方面地了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。比如在調(diào)試一個(gè)多通道的音頻設(shè)備時(shí),通過(guò)示波器的多通道功能,可以同時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)聲道的音頻信號(hào),確保各個(gè)聲道的聲音質(zhì)量和同步性都符合要求,有效提高了測(cè)試的準(zhǔn)確性和效率。
模擬示波器是示波器發(fā)展早期的主要類型。它基于電子束在熒光屏上的偏轉(zhuǎn)原理來(lái)顯示信號(hào)波形。其重心部件是示波管,通過(guò)電子槍發(fā)射電子束,電子束在垂直和水平偏轉(zhuǎn)板的作用下發(fā)生偏移,從而在熒光屏上繪制出信號(hào)波形。模擬示波器的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性好,能夠直接觀察到信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。它可以快速響應(yīng)信號(hào)的變化,對(duì)于觀察快速變化的信號(hào)非常直觀。然而,模擬示波器也存在一些局限性,如測(cè)量精度相對(duì)較低,因?yàn)槠滹@示結(jié)果容易受到外界干擾和環(huán)境因素的影響;而且它的存儲(chǔ)功能有限,無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保存波形數(shù)據(jù),不利于后續(xù)的分析和處理。示波器能對(duì)虛擬儀器系統(tǒng)中的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和分析,拓展測(cè)量功能。
數(shù)字示波器的存儲(chǔ)功能是其一大優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)模擬示波器不同,數(shù)字示波器可以將采集到的波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部的大容量存儲(chǔ)器中,甚至可以通過(guò)外部存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展存儲(chǔ)。這不僅使得用戶可以長(zhǎng)時(shí)間保存波形數(shù)據(jù),方便后續(xù)的分析和研究,還可以對(duì)同一信號(hào)進(jìn)行多次測(cè)量和對(duì)比分析。在復(fù)雜的電子系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中,工程師可以先將正常工作狀態(tài)下的波形存儲(chǔ)起來(lái),當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),再次采集波形并與之前存儲(chǔ)的波形進(jìn)行比較,從而快速定位故障原因。此外,存儲(chǔ)功能還支持波形的回放和分析,用戶可以在不同的時(shí)間點(diǎn)對(duì)波形進(jìn)行詳細(xì)觀察和分析。示波器可用于檢測(cè)工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中的控制信號(hào),保障設(shè)備正常運(yùn)行。工業(yè)物聯(lián)示波器
示波器可用于檢測(cè)電磁兼容性(EMC)測(cè)試中的干擾信號(hào),評(píng)估設(shè)備的抗干擾能力。Tektronix示波器
示波器在眾多領(lǐng)域都有著普遍而重要的應(yīng)用。在通信領(lǐng)域,示波器可用于分析高速通信信號(hào)的波形、幅度和調(diào)制特性,幫助工程師評(píng)估通信系統(tǒng)的性能。例如,在光纖通信中,通過(guò)示波器監(jiān)測(cè)光信號(hào)的解調(diào)電信號(hào),判斷信號(hào)是否失真。在汽車電子領(lǐng)域,示波器可檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)發(fā)送和接收的信號(hào),確保汽車各個(gè)系統(tǒng)(如燃油噴射、點(diǎn)火系統(tǒng)等)的正常工作。在醫(yī)療電子設(shè)備方面,示波器能夠檢測(cè)生物電信號(hào),如心電圖(ECG)信號(hào),為醫(yī)療診斷提供有力的支持。Tektronix示波器