示波器简介示波器是一种用途非常广泛的电子测量仪。 可以转化为肉眼看不见的电信号可见的图像，方便人们研究各种电现象的变化过程。 示波器利用由狭窄的高速电子构成的电子束，对准涂有荧光物质的屏幕，就可以制作细小的光点。 (这是传统的模拟示波器的工作原理。 由于被测量信号，电子束就像笔尖一样，可以在屏幕上画出被测量信号瞬时值的变化曲线。 使用示波器，可以观察各种信号振幅随时间变化的波形曲线，还可以测试电压、电流、频率、相位差、调制幅度等各种功率。
示波器分类1，按信号分类
示波器上有模拟电路(示波管，其基础是电子枪)电子枪向屏幕发射电子，发射的电子聚焦形成电子束，击中屏幕。 屏幕的内表面涂有荧光物质，从电子束照射的点射出光。
示波器是用数据采集、模数转换、软件编程等一系列技术制成的高性能示波器。 示波器的工作方式是用模拟转换器(ADC )将被测电压转换为数字信息。 数字示波器捕获波形的一系列样本值，存储样本值直到确定累计样本值是否能够绘制波形，然后数字示波器重构波形。 可分为数字存储示波器(DSO )、数字荧光示波器)、采样示波器)。
示波器要提高带宽，必须全面推进示波、垂直放大、水平扫描。 示波器改善带宽只需要提高前端模数转换器的性能，对振荡管和扫描电路没有特殊要求。 添加数字显示管可以充分利用存储、存储和处理以及各种触发器和前置触发器的能力。 20世纪80年代出现了数字示波器，成果丰硕，有全面取代模拟示波器的势头，模拟示波器确实从前退到后退。
2、根据结构和性能分类
普通示波器。 电路结构简单，频带窄，扫描线性差，仅用于观察波形。
多用示波器。 频带宽，扫描线性好，可以定量测试直流、低频、高频、超高频信号和脉冲信号。 根据宽度校正器和时间校正器，测量的精度可达到5%。
多线示波器。 采用多波束显示管，可以在荧光屏上同时显示两个以上的同频信号波形，没有时差，时序关系准确。
多描示波器。 具有电子开关和门电路的结构，可以在单光束显示管的荧光屏上同时显示两个以上的同一频率信号的波形。 但是，有时差，时间序列关系不准确。
采样示波器。 采用采样技术将高频信号转换为模拟低频信号进行显示，有效频带可以达到GHz级。
存储示波器。 采用存储波管或数字存储技术，将单个电信号瞬变过程、非周期现象、超低频信号长时间留在示波管荧光屏上或存储在电路中，供重复测试。
数字示波器。 内部搭载微处理器，外部搭载数字显示器。 一些产品可以在显示管的荧光屏上同时显示波形和文字。 被测量信号经由模拟-数字转换器(A/D转换器)被发送到数据存储器，通过键盘操作，对取入的波形参数的数据进行加法、减法、乘法、除法、平均值、平方根值、均方根值等运算
示波器的作用用于测量交流或脉冲电流波形状的仪器，由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。 除了观测电流的波形外，还可以测量频率、电压强度等。 所有产生电效应的周期性物理过程都可以用示波器观测到
示波器带宽是什么示波器带宽是指输入频率在相同宽度上变化的信号，示波器的读数比真值衰减3dB时的频率为示波器的带宽。 也就是说，输入信号在示波器的带宽中为真值-3dB，带宽不是示波器能显示的最高频率。 一般情况下，示波器的带宽必须是测量信号最高频率的3~5倍。
与其示波器带宽规格密切相关的是其上升时间参数。 具备pgct频率响动的示波器，以10%至90%的标准测量，上升时间约为0.35/fBW。 最大平坦频率下示波器的上升时间规格一般为0.4/fBW的范围，根据示波器频率滚降特性的陡度而不同。 如果在测量上升时间和下降时间参数时允许20%的定时误差，1GHz带宽的示波器就可以满足该数字化测量APP应用的要求。 然而，如果要求定时精度在3%的范围内，则优选的是使用带宽为2GHz的示波器。
示波器带宽种类MS310、MS410、MS510、MS610、MS710100MHz
MS320、MS420、MS520、MS620、MS720200MHz
示波器带宽如何选择经验表明，示波器的带宽至少要大于被测系统最快数字时钟速度的5倍。 如果我们选择的示波器满足这个标准，这个示波器就能以最小的信号衰减捕捉到被测信号的五次谐波。 信号的五次谐波在决定数字信号的整体形状方面非常重要。 但是，如果需要准确测量高速边缘，这个简单的公式没有考虑快速上升沿和下降沿中包含的实际高频分量。
公式： fBW5xfclk
确定示波器带宽的一种更准确的方法是基于数字信号中存在的最高频率，而不是最大时钟速度。 数字信号的最高频率取决于设计中最快的边缘速度是多少。 因此，首先要确定设计中最快的信号上升和下降
时间。这一信息通常可从设计中所用器件的公开说明书中获取。 第一步：确定最快的边沿速度然后就可以利用一个简单的公式计算信号的最大“实际”频率成分。HowardW.Johnson博士就此题目写过一本书《高速数字设计》。在书中，他将这一频率成分称为“拐点”频率（fknee）。所有快速边沿的频谱中都包含无限多的频率成分，但其中有一个拐点（或称“knee”），高于该频率的频率成分对于确定信号的形状就无关紧要了。
第二步：计算fkneefknee=0.5/RT（10%-90%）
fknee=0.4/RT（20%-80%）
对于上升时间特性按照10%到90%阀值定义的信号而言，拐点频率fknee等于0.5除以信号的上升时间。对上升时间特性按照20%到80%阀值定义的信号而言（如今的器件规范中通常采用这种定义方式），fknee等于0.4除以信号的上升时间。但注意不要把此处的信号上升时间与示波器的上升时间规格混淆了，我们这里所说的是实际的信号边沿速度。
第三步就是根据测量上升时间和下降时间所需的精确程度来确定测量该信号所需的示波器带宽。表1给出了对于具备pgct频响或最大平坦频响的示波器而言，在各种精度要求下需要的示波器带宽与fknee的关系。但要记住的是，大多数带宽规格在1GHz及以下的示波器通常都是pgct频响型的，而带宽超过1GHz的通常则为最大平坦频响型的。
表1：根据需要的精度和示波器频率响应的类型计算示波器所需带宽的系数
第三步：计算示波器带宽下面我们通过一个简单的例子进行讲解：
对于在测量500ps上升时间（10-90%）时具有正确的pgct频率响应的示波器，确定其所需的最小带宽
如果信号的上升/下降时间约为500ps（按10%到90%的标准定义），那么该信号的最大实际频率成分（（fknee）就约为1GHz。
fknee=（0.5/500ps）=1GHz
如果在进行上升时间和下降时间参数测量时允许20%的定时误差，那么带宽为1GHz的示波器就能满足该数字测量应用的要求。但如果要求定时精度在3%范围内，那么采用带宽为2GHz的示波器更好。
20%定时精度：
示波器带宽=1.0x1GHz=1.0GHz
3%定时精度：
示波器带宽=1.9x1GHz=1.9GHz
带宽是示波器的最重要的一个指标，理论上来说，只要带宽覆盖被测信号能量的99.9%，测量的误差可以小于3%，即是合适的带宽。因此，业界也存在着多个带宽选择法则，例如：5倍法则、三倍正弦波频率、1.8倍法则、1/3法则。针对不同的测量信号和测量要求适用不同的法则。
根据上升时间和带宽的关系，似乎可以得出结论，带宽越高，测量的误差越小。
但实际上，具体的应用中并非如此。因为，示波器毕竟不是一个理想的仪器，测量系统本身有噪声。这些噪声包括放大器的噪声，ADC的噪声，有源探头的噪声，探头地线感应的空间辐射噪声及地环路耦合的传导噪声从信噪比的角度理解，只有当被测信号的能量远大于示波器测量系统本身带来的噪声能量的时候即信噪比足够大的时候，选择的带宽才是合适的。
电源纹波测量的带宽选择取决于电源开关管的上升时间，测量纹波的带宽等于测量开关管的带宽。一般功率小的电源开关频率可以达到1MHz甚至更大，对应的开关管的上升时间越小。功率大的电源开关管开关频率小，只有100KHz甚至更小，上升时间大。但是多数开关管MOSFET上升时间达100ns。即使开关管上升时间只有30ns，1/3的上升时间也有10ns，而100MHz的示波器的上升时间只有3.5ns。因此，用100MHz带宽示波器测量开关电源的开关管是足够的。事实上，很少有开关管上升时间只有30ns的，限制带宽到20MHz就足够了。这也是很多人所说的“在测量电源纹波时需要将示波器带宽限制为20MHz”的道理。