示波器基本结构和原理

示波器是检测和显示信号波形的仪器，在电子测量方面使用最广泛的仪器。模拟示波器现已退役；数字示波器是目前普遍采用的技术，通过ADC把被测电压模拟量数字化，其后存储、数字处理和波形分析显示。

示波器基本结构原理

输入端口

同轴连接器，18GHz以下带宽的示波器接口外观与BNC相似，但是BNC的设计应用频率范围通常在1GHz以下，因此并非BNC，示波器端口的内外导体特性与N型连接器一致，外壳连接方式使用BNC卡口连接；到50GHz的示波器端口采用2.4mm连接器，50GHz以上的使用1mm连接器。

Ground接地

接地开关，选择设置接地时，信号输入端直接接地。

Coupling耦合连接方式

AC耦合1MΩ：

信号经过隔直电容，连接1MΩ输入阻抗，可测量信号带宽一般在500MHz以下，5~10Hz以上。

DC耦合1MΩ：

信号连接1MΩ输入阻抗，可测量信号带宽一般在500MHz以下。

DC耦合50Ω：

信号连接50Ω输入阻抗，可测量信号带宽覆盖示波器整个频率范围。

offset偏置电压

调节波形的垂直位置，单位是电压V，偏置调节的计算关系是输入信号电压Vin-offset，offset为正值时，波形整体向下，为负值时波形整体向上。

Vertical scale垂直挡位

电压量程设置，每格多少V电压。

Bandwidth带宽

示波器可对输入信号的带宽进行限制，除了全带宽整个频率范围之外，还有一组3~4档低通模拟滤波器可供选择，注意滤波器带宽必须大于信号带宽。

Position垂直位移

调节波形在屏幕中的上下位置，单位是“格div”，作用与offset类似但是单位不同，垂直位移与输入电压计算关系是求和。

ADC数模转换

将模拟信号数字量化，是数字示波器的灵魂，通常单片ADC是8位，高端示波器的HD模式是16位。

Digital filter数字滤波器

可自定义截止频率，预设数字滤波器。

Channel输入通道

示波器的测试通道通常不止一个，常见2通道或4通道的示波器，每个通道都包含上述内容，各通道之间可以通过触发系统建立同步。

注：示波器的触发，参见文章：

示波器触发功能详解

示波器探头

示波器探头是把信号接入示波器输入端的装置，在其标称的指标范围内，必须保证被测信号传输的完整性，最小的信号失真。

最直接的连接装置是同轴电缆，应用场合是同轴端口的被测件。

对于其它连接方式，现代示波器的探头，针对不同应用，发展出许多类型，根据测试需求进行选择。

示波器功能和应用

• 模拟信号时域波形分析

• 示波器的基本功能

• 显示和分析电平/时间关系

• 频域分析

• FFT频谱仪功能

• I/Q分析

• 通过对时域信号的FFT运算实现

• 逻辑/协议分析

• 各类总线和协议的分析测试

• TDR时域反射分析