第一章 對示波器的認識前端
什麼是示波器？微信
概念網絡
示波器是形象地顯示信號幅度隨時間變化的波形顯示儀器，是一種綜合的信號特性測試儀，是電子測量儀器的基本種類。app
用途工具
電壓表、電流表、功率計、頻率計、相位計、脈衝特性、阻尼振盪性能
應用測試
電子、電力、電工、壓力、振動、聲、光、熱、磁大數據
對象spa
高校實驗室，研發單位，生產企業，維修團體.net
示波器類型
模擬示波器
數字存儲示波器
虛擬數字示波器
數字熒光示波器
採樣示波器
示波器原理結構
反映信號特性
信號的時間和電壓值
振盪信號的頻率
信號所表明電路的「變化部分」
信號的特定部分相對於其餘部分的發生頻率
是否存在故障部件使信號產生失真
信號的直流值（DC）和交流值（AC）
信號的噪聲值和噪聲是否隨時間變化
第二章 示波器的幾個重要階段
示波器發展過程的幾個重要階段
初期主要爲模擬示波器
二十世紀四十年代是電子示波器興起的時代，雷達和電視的開發須要性能良好的波形觀察工具，泰克成功開發帶寬10MHz的同步示波器，這是近代示波器的基礎
中期數字示波器獨領風騷
進入九十年代，數字示波器除了提升帶寬到1GHz以上，更重要的是它的全面性能超越模擬示波器。出現所謂數字示波器模擬化的現象，換句話說，儘可能吸取模擬示波器的優勢，使數字示波器更好用
數字示波器要有模擬功能
數字示波器做出模擬效果，克服數字示波器的缺陷
數字熒光示波器
數字熒光示波器（DPO）爲示波器系列增長了一種新的類型，能實時顯示、存貯和分析複雜信號的三維信號信息：幅度、時間和整個時間的幅度分佈。
高靈敏度示波器
帶寬很低，1MHz左右，靈敏度很高，可到幾十微伏每格，用以測量和顯示通常示波器不能觀察到的各類微弱的電信號。
虛擬示波器
利用計算機資源作數據處理和顯示，體積小巧可經過互聯網進行遠程控制。
第三章 各類波形的認識
幾種典型的波
正弦波
方波和矩形波
三角波和鋸齒波
階躍波和脈衝波
調幅波和調頻波
正弦波是波形的基本組成，任何非正弦波均可視成是基波和無數不一樣頻率的諧波份量組成。例如：方波是由基波以及3，5，7，9……次諧波份量遞加而成。
對於非正弦波由最小值過渡到最大值的時間越短，所含的諧波份量也就越多，波形所含諧波的頻率也越高。對於脈衝波佔空比越小，波形所含諧波就越多，諧波頻率份量也越高。
調幅波
調幅又程爲振幅調製。它是用調幅信號去控制高頻載波的振幅V，使其隨調製信號的變化而變化。
調頻波
調頻又稱頻率調製。它是用調製信號去控制高頻載波信號的角頻率，使其隨調試信號變化而變化。
波形的主要諧波份量
因爲任何非正弦波均可視爲無數正弦波組成，所以諧波份量的多少將直接影響波形的形狀。爲保證波形不失真，考慮按基波幅度的10％以上諧波爲影響波形的重要因素選擇示波器帶寬。
波的基本參數
波形的測量頻率和週期
頻率和週期 ：不斷重複的信號具備頻率特性。頻率的單位是赫茲（Hz），表示一秒時間內信號重複的次數。成爲週期每秒。重複信號也具備週期特性，即信號完成一個循環所須要的時間量。週期和頻率互爲倒數關係，即1/ 週期等於頻率，同理1/ 頻率等於週期。
波形的測量電壓
電壓是電路兩點間的電勢能或信號強度。有時把地線或零電壓做爲參考點。若是測量的是波形從最高峯值到最低峯值的電壓值，則稱爲電壓的峯值- 峯值。有效值是峯峯值的0.707倍。咱們平時說的220V市電，是有效值。
波形的測量幅度
幅度是指電路兩點間電壓量。幅度一般指被測信號以地或零電壓爲參考時的最大電壓。如圖所示的波形的幅度爲1V，而電壓的峯值- 峯值爲2V。
波形的測量相位
參照正弦波很容易理解相位。正弦波的電壓值是基於圓形運動的。一個圓的度數是360°，而正弦波的一個週期也是360°。爲描述通過的週期數，能夠參照正弦波的相位的角度。相移用來描述兩個不一樣類似信號在時間上的差值。圖中，標號爲「電流」的波形比標號爲「電壓」的波形超前90°，由於二者到達同一點恰好相差1/4 周（360度/4 = 90°）。在電子學中，相移比較廣泛。
波形的捕獲
波形捕獲率也就是波形刷新率，已經成爲考覈一臺示波器的重要參數之一；對於示波器來講，波形捕獲率高，就可以組織更大數據量的波形質量信息，尤爲是在動態複雜信號和隱藏在正常信號下的異常波形的捕獲方面，有着特別的做用。
波形的刷新率
第四章 示波器帶寬
示波器主要指標：帶寬
電路具備幅頻特性，通常隨頻率升高信號會有衰減 。數字示波器帶寬也稱爲模擬帶寬，指示波器前端輸入放大器的帶寬。定義爲在幅頻特性曲線中，隨正弦波頻率的增長，信號的幅度降低到3dB(70.7％)，此時的頻率點稱爲示波器的帶寬。
帶寬與上升時間
上升時間是指信號邊沿從10%升至90%的時間
示波器帶寬的經驗公式:BW ＝ 0.35 / Tr（保證信號的上升時間足夠快）
帶寬不夠一般會產生什麼明顯後果？
高頻信號幅度降低
信號高頻成分消失（也有好處，抑制噪聲）
帶寬對波形的影響
在波形的主要諧波份量中提到過，若是要對波形進行準確測量應該讓示波器的帶寬大於波形的主要諧波份量。所以對於正弦波能夠要求示波器的帶寬大於波形的頻率，可是對應非正弦波則要求示波器的帶寬大於波形的最大主要諧波頻率。
對於帶寬帶來的波形影響具體表如今如下兩方面：
① 因爲低帶寬致使的主要諧波份量消失，使本來規則的波形呈圓弧狀接近正弦波。
② 低帶寬給波形的上升時間和幅度的測量帶來較大的偏差。
下列圖示爲一個10MHz的方波在200MHz帶寬和10MHz帶寬示波器上的顯示效果圖。
數字濾波
濾波包括模擬濾波和數字濾波，其做用是經過率除某個頻率範圍的諧波份量，從而使觀測的波形更加完美。
模擬濾波主要經過硬件來完成濾波目的。數字濾波是指對採樣的一組數據經過數學運算達成濾波的目的。
低通：率除高於設定頻率上限的諧波份量。帶寬限制就是一個20MHz的低通模擬濾波器；示波器自己的帶寬就也是一個低通濾波器。
高通：率除低於設定頻率下限的諧波份量。
帶通：率除頻率上限和頻率下限以外的諧波份量。
帶阻：率除頻率上限和頻率下限之間的諧波份量。
例如：一個100MHz方波上升時間爲3.5ns的信號，使用100MHz的示波器系統進行測量，根據上述公式計算顯示信號與被測信號的偏差爲：
100MHz示波器上升時間＝350/100MHz＝3.5ns
儀器顯示的信號上升時間＝ 3.5ns2＋3.5ns2 ＝4.95ns
測量偏差＝（4.95ns－3.5ns）/ 3.5ns＝0.414＝41％
改善和提升測量精度只能提升示波器系統帶寬，如選擇比信號上升時間高5倍的示波器,測量偏差爲：500MHz示波器系統上升時間爲＝350 / 500MHz＝0.7ns
儀器顯示的信號上升時間＝ 3.5ns2＋0.7ns2 ＝3.569ns
測量偏差＝（3.569ns－3.5ns）/ 3.5ns＝0.0198＝2％（選擇示波器的5倍法則）
帶寬與最高頻率
5 倍準則 (The 5 times rule)
示波器所需帶寬＝被測信號的最高頻率成分× 5
測定示波器帶寬的方法：在具體操做中準確表徵信號幅度，並運用5倍準則。使用五倍準則選定的示波器的測量偏差將不會超過＋/－2%，對今天的操做來講已經足夠。然而， 隨着信號速率的增長，這個經驗準則將再也不適用。記住，帶寬越高，再現的信號就越準確。
探頭對波形的影響
探頭和示波器共同組成一個測量系統，探頭的帶寬和上升時間關係到整個測量系統的帶寬和上升時間。
由上式可知，當探頭帶寬太低時（低於示波器的帶寬）將影響到整個測量系統的帶寬，從而影響信號的一些測量參數的精確度。
在實際測量高頻信號時，爲保證測量的精確度，需將探頭設置10X，緣由是1X時探頭的帶寬只有6MHz。
大多數示波器中存在限制示波器帶寬的電路。限制帶寬後，能夠減小顯示波形中不時出現的噪聲，顯示的波形會顯得更爲清晰。請注意，在消除噪聲的同時，帶寬限制一樣會減小或消除高頻信號成分。
第五章 採樣原理
（未完待續......）
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