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快速搞懂示波器的工作原理

Date: 2022-01-28
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示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。俗话说,电是看不见摸不着的。但是示波器可以帮我们“看见”电信号,便于人们研究各种电现象的变化过程。所以示波器的核心功能,就和他的名字一样,是显示电信号波形的仪器,以供工程师查找定位问题或评估系统性能等等。

而波形,也有多种定义,比如时域或者频域的波形,对于示波器而言,大多数时候测量的是电压随时间的变化,也就是时域的波形。因此,示波器可以分析被测点电压变化情况,从而被广泛的应用于各个电子行业及领域中。

一般我们业内对示波器的分类只按模拟示波器和数字示波器来分,有些厂家可能为了突出其示波器的某项功能给其命名为其他名字,比如数字荧光示波器等。但其本质原理依然逃不出这2大示波器类别。

模拟示波器是属于早期的示波器,主要基于阴极射线管(也叫显像管,曾广泛应用于早期的电视机、显示器)打出的电子束通过水平偏转和垂直偏转系统,打在屏幕的荧光物质上显示波形。

然而到了现在,模拟示波器所剩下的优点,似乎就只有价格了。它没有存储数据和分析波形能力,触发功能也有限,捕获单次和偶发信号的能力也不行,而且由于其内部采用了大量模拟器件,随着时间温度变化这些器件也会发生变化,因此性能也不稳定。现代电子测量中几乎已经淘汰了模拟示波器,因此我们今天主要讲的也是数字示波器。

早期的数字示波器,由于显示技术制约,使用的依然是模拟示波器上的CRT(Cathode Ray Tube,阴极射线管)显示屏。数字示波器区别于模拟示波器的最大不同,主要在于输入的信号不再直接打到显示屏上,而是通过ADC(Analog to Digital Converter,模数转换器)对信号采样和数字化处理后存入高速缓存里,再通过信号处理电路将数据读出来。

由于早期的数字示波器用CRT显示,因此还需要通过DAC数模转换器把数字量转换成模拟量显示到CRT显示屏上。现代化的数字示波器,也已经大多不再使用CRT显示屏,而是采用液晶显示屏,不但体积减少很多,有些还提供了更加操作便捷的触控功能,而且也不再需要把数字化的采样点转换成模拟信号了。由于这两者在功能结构上没有本质区别,所以业界一般也没有CRT示波器和LCD示波器的叫法。


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