news 2026/6/10 23:54:52

示波器不会选?从原理、分类到选型一次性讲透

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张小明

前端开发工程师

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示波器不会选?从原理、分类到选型一次性讲透

自然界中各类震动、声波、电波都以波动形式存在,光线、机械振动、工业工况产生的物理信号,借助传感器均可转化为电信号,示波器就是可视化观测电信号变化的专用仪器。

01

什么是示波器?

本质是一种可视化的绘制和观测电信号图形的设备。

用Y轴表示电压,X轴表示时间,显示辉度或亮度有时称为Z轴,Z轴在轨迹形成时显示亮度变化。


1:显示波形的XYZ成分


图2:两个偏置时钟码型,支持Z轴辉度等级


让我们能直观地‘看到’信号的变化。
无论是声音、振动,还是数字脉冲,
只要通过传感器转换成电信号,示波器就能捕捉并显示。

不管是家电生产、电路板调试、自动化设备检修场景,都可通过示波器直观查看信号实时变化,成为电子研发与产线质检中的基础测控设备。

02

示波器可以显示多种波形

正弦波:如交流电、音频信号

方波:数字时钟信号

脉冲:计算机数据流

复合波:如视频信号、眼图
不同波形揭示了信号的不同特性:频率、幅度、相位、噪声……

03

示波器主要分为两大类:

模拟示波器和数字示波器


模模拟示波器:直接、连续的“光学投影”

简单来说,模拟示波器就像一个高速的‘绘图笔’,信号电压直接控制笔的上下移动,画出波形。

数字示波器采用模数转换器(ADC),把测得的电压转换成数字信息。它作为一串样点采集波形,然后存储这些样点,直到累积足够的样点,描述波形。然后,数字示波器会重组波形,显示在屏幕上所以,数字示波器看到的是一个由样点‘重建’出来的波形,而不是最原始的直接轨迹。


数字示波器又分为:

DSO:存储信号,适合单次事件

DPO:实时显示信号亮度变化,适合观察瞬态信号

MSO:同时观察模拟和数字信号

采样示波器:专用于高频信号

模拟示波器、数字存储示波器(DSO)、数字荧光示波器(DPO)、混合信号示波器(MSO)

02


使用示波器,主要调节三大系统

垂直系统:控制电压幅度(伏/格)

水平系统:控制时间基准(秒/格)

触发系统:稳定波形,捕获特定事件

实操前需完成探头补偿校准,避免探头阻抗偏差造成整体测量数据失真。

02

示波器可以进行多种测量

示波器常规可测量项目参数实操过程中,示波器依托通道配置,可完成多维度电气参数测量,也是选型前需确认的测量需求:


:峰值电压、有效值电压、直流偏置电压

时间与频率:信号周期、脉冲宽度、信号占空比、实时频率等

特征参数:信号上升/下降时间(判定数字信号质量)、相位差(使用XY模式观察李沙育图形)。

02

示波器的选型关键参数:

带宽、采样率、记录长度、波形捕获率

选购示波器优先参考带宽、采样率、记录长度(存储深度)、波形捕获率四项硬性指标,结合自身测试工况选择匹配的机型参数,示波器里存储深度决定了示波器记录信号的时间长度,带宽决定了示波器能准确测量的最高频率,而采样率则决定了在给定带宽内示波器捕捉信号细节的能力。

1. 带宽:仪器带宽≥被测信号最高频率5倍。

固纬示波器带宽覆盖从几十MHz到数GHz区间,低压小家电检测选用100MHz~300MHz带宽机型,射频通信元器件检测则需1GHz及以上带宽产品,带宽不足会导致高频信号幅值衰减、波形畸变。

2. 实时采样率:数值越高,单位时间采集的波形点位越多,波形细节越清晰。

固纬示波器入门机型采样率多为1GS/s,中高端机型可达数十GS/s,高频窄脉冲信号测试必须搭配高采样率设备。

3. 记录长度(存储深度):代表仪器单次可存储的采样点数,存储深度决定了示波器记录信号的时间长度,记录长度越大,能够连续捕获的长时间波形数据越多。长时间老化测试、间歇故障排查,优先选择大容量存储机型;短时单点测试可选用常规存储规格产品。

4. 波形捕获率:捕获率数值越高,漏测异常波形概率越低,越容易捕捉到瞬态异常。自动化产线全天候巡检场景,建议优先选用高波形捕获率示波器。

选型补充建议除四大硬性参数外,还可以结合使用场景确认通道数量:常规维修选用2通道机型,多路总线同步测试选用4通道MSO混合信号机型;同时结合探头配套规格,原厂标配探头适配仪器额定带宽,保障测量精度。

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