示波器可能是电气和电子工程师最常用的实验室设备（除了万用表）。但是什么是示波器？什么是不同类型的示波器？示波器如何工作？让我们在此介绍式示波器指南中试图了解所有这些。
大纲
什么是示波器?
示波器是一种电子测试和测量仪器，它以X-Y图的形式显示电信号。在这里，水平(X)表示时间，垂直(Y)轴表示电压的大小。示波器本质上是显示电信号电压随时间变化的图形。因此，早期的示波器被称为示波器。
当万用表也可以测量电信号的电压时，示波器通过使用波形直观地表示信号，将这种测量提高到一个新的水平。通过绘制这些波形，可以很容易地解释信号的基本性质，如振幅、频率、周期、升降时间等。
例如，如果您设计了12V电源，则无电表只能显示电源的输出是否为12V。另一方面，示波器可以显示输出功率的波形，您可以在其中分析噪声，涟漪，开关频率等，并进行任何改进或更正。
示波器的简要历史
你还记得阴极射线管电视吗?那些笨重的电视机有一个负责在屏幕上显示图像的阴极射线管。事实上，1897年，费迪南德·布劳恩在对阴极射线管进行实验时，发明了第一台示波器。1899年，Jonathan Zenneck通过增加波束形成板和应用线性水平磁偏转场，发展了第一个示波器。
所有这些实验大多产生了实验室里有用的设备，但这一切在1931年发生了改变，因为V. K. Zworykin博士发表了一篇关于CRT的论文，解决了热阴极和真空的问题。这最终导致通用无线电公司发布了第一个便携式的基于crt的示波器。
有趣的事实：由于原始示波器使用阴极射线管技术开发，早期的示波器称为阴极射线示波器或CRO。“CRO”一词成为了一个流行的行业术语，即使在今天，许多高级工程师也使用CRO同义与示波器同义，尽管大多数现代示波器都是数字的LCD显示器。
随着半导体技术(处理器、存储器和数据转换器)、LCD显示技术的发展，以及crt成本的不断增加，工程师们开始涉足数字示波器领域。大多数现代示波器被称为数字存储示波器(DSO)，因为它们捕获和存储的痕迹，以便重新调查。
示波器类型
示波器基本上有两种类型。
- 模拟
- 数字
只有在20世纪90年代的数字存储示波器开发后，此分类才会变得重要。
什么是模拟示波器？
早期的CRO是模拟示波器。它们非常简单，因为不需要任何类型的信号处理，并且电信号显示为使用高增益放大器的波形。
简单的CRO由CRT（阴极射线管），垂直和水平放大器，触发单元，时基（扫描发生器）和电源组成。
什么是数字示波器？
模拟示波器和数字示波器之间的主要区别是，在数字示波器中，模拟信号被捕获并通过模拟到数字转换器转换为数字信号。
使用数字示波器的优点是您可以轻松地将数字数据存储在数字存储器中。这是数字存储示波器或DSO的主要特征，其中捕获了一部分迹线，并且可以在稍后分析。
在使用LCD显示器之前，数字示波器仍然使用crt来显示信号。这种示波器需要一个数字到模拟转换器将数字信号转换成模拟信号并显示在CRT上。但有了LCD显示器，我们可以完全避免这一步，因为数字信号可以直接显示在LCD上(经过一些转换)。
数字示波器进一步分为：
- 数字存储示波器（DSO）
- 混合信号示波器
- 数字荧光体示波器（DPO）
- 混合域示波器（MDO）
- 数字采样示波器
示波器如何工作？
既然我们已经知道了什么是示波器以及示波器的两种基本类型，现在让我们试着理解示波器是如何工作的。一般来说，示波器有模拟示波器和数字示波器两种，我们来看看它们各自是如何工作的。
模拟示波器
CRT是所有模拟示波器的主要部分。如果我们能够了解CRT如何工作，那么我们很容易知道如何在CRT屏幕上显示波形。以下图像显示基本构建块需要在CRT上显示波形。
图片
上图中的垂直剖面负责将主图像发送到CRT的垂直偏转板上。垂直部分放大或衰减输入信号。水平段负责电子束从左向右的运动。触发部分决定何时在CRT上绘制波形。
显示系统
下图是模拟示波器的简化显示系统。方框图中的z轴电路负责控制电子束的亮度。
图片
垂直系统
在其基本形式中，模拟示波器的垂直系统由衰减器，预放大器，延迟线和主放大器组成。以下图像显示示波器的垂直系统的框图。
图片
垂直系统的衰减器部分衰减输入信号并允许AC或DC耦合。Pre-AMP阶段负责更改信号的DC分量，结果，它允许更改迹线的位置。垂直部分的延迟线使得可以显示信号的开始。
水平系统
为了在示波器上正确地显示信号，垂直系统和水平系统同样重要。垂直系统负责信号的振幅部分，而水平系统则引入了2nd维，即信号的时间方面。
水平系统向水平板提供偏转电压以水平移动电子束。为此，扫描发生器电路产生锯齿（或斜坡）信号以控制光束的扫描速率。
下图显示了示波器水平系统的框图。锯齿或斜坡信号线性上升，使测量两个事件之间的时间。扫描发生器是在时间上校准的，因此，它也被称为时间基地。
图片
除了时基外，较早的语音z轴控制系统也是水平系统的一部分。
触发系统
示波器的最后一个重要部分是触发系统。该系统确定示波器在屏幕上绘制波形的时间。
CRT的屏幕涂有内侧的磷，使电子撞击，屏幕发光。水平系统负责将光束从左到右移动。当它到达屏幕的最右侧时，它会迅速返回到左侧再次启动过程。此过程称为扫描（或跟踪或扫描）。
垂直系统负责梁的垂直移动。示波器的触发系统保证了波形的跟踪始终从屏幕上的同一点开始。
数字示波器
让我们以一个数字示波器为例来了解它的工作原理。下图是一个典型的带CRT显示器的数字示波器的简化框图。
图片
主要区别在于示波器的垂直系统。因此，让我们只关注这一点，因为剩下的工作将类似于模拟示波器。
经过衰减和前置放大器级后，模拟信号使用ADC(模拟数字转换器)转换为数字信号。然后将数字信号交给处理单元，处理单元进行一些信号处理(计算基本参数，存储在内存中，等等)。为了在CRT上显示信号，数字信号必须通过数字-模拟转换器转换回模拟信号。
结论
我们在本文中提出了一个关于示波器的介绍指南。我们学习了什么是示波器，示波器的不同类型的示波器，示波器的基本组件以及模拟和数字示波器的工作原理。在示波器和未来的世界中有更多的探索，我们想使用更多信息更新此页面。
