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然界运行着各种形式的波形，比如海浪、地震、声波、爆破、空气中传播的声音，或者身体运转的自然节律。物理世界里，能量、振动粒子和不可见的力无处不在。即使是光（波粒二象物质）也有自己的基频，并因为基频的不同呈现出不同的颜色。通过传感器，这些力等非电的物理量可以转变为电信号，通过示波器就能够进行观察和研究。

示波器（Oscilloscope）是显示信号波形随时间变化特性的仪器。示波器能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象（波形），便于人们研究各种电现象的变化过程。

示波器的功能就是：捕获、观察、测量、分析波形。大多数波都属于如下类型：正弦波、方波和矩形波、三角波和锯齿波、阶跃波和脉冲波、噪声波、复杂波。还有很多波是上述波形的组合。

正弦波是基本波形，它具有和谐的数学特性，与正弦函数曲线的形状一样。时域中任何非正弦信号都是有基波和不同频率的各次谐波组成的。

例如：方波是由基波以及 3，5，7，9……次谐波分量叠加而成。

波的时间参数

频率、周期、上升时间、下降时间、正脉宽、负脉宽、正占空比、负占空比等等。

波的电压参数

最大值、最小值、峰峰值、顶端值、底端值、幅度值、平均值、均方根值、过冲、预冲等等。

带宽 Bandwidth：指所占据或能够提供的频带宽度

信道 / 系统：带宽是指能够有效通过该信道的信号的最大频带宽度，一般以 Hz 为单位描述；

模拟信号：带宽又称为频宽，指信号所包含的频率分量， 一般以 Hz 为单位描述。例如模拟语音电话的信号带宽为 3400Hz，一个 PAL-D 电视频道的带宽为 8MHz；

数字信号：带宽是指单位时间内链路能够通过的数据量。由于数字信号的传输是通过模拟信号的调制完成的，为了与模拟带宽进行区分，数字信道的带宽一般直接用波特率或符号率来描述

采样率

采样是将模拟信号通过 AD 转换变成数字信号的过程。

采样率：示波器每秒采样多少个点

采样点等时间间隔分布，相邻两点间隔时间倒数就是采样率。

采样率以 “点 / 秒”（Sa/s）来表示。

采样实际上是用点来描绘进入示波器的模拟信号。

采样率不足会怎么样？

波形失真

波形混淆

波形漏失

存储深度

指在波形存储器中存储波形样本的数量，单位 pts（points）。存储深度是示波器对数字化波形的最大存储能力。

250MS/s × 10ms =2.5Mpts

2.5GS/s × 10ms =25Mpts

采样率 × 采样时间 = 存储深度

深存储的优点

深存储可保证在同等时间下，以更高采样率采集波形

深存储可保证在同等采样率下，采集更长时间的波形

深存储=高采样

可以捕获待测信号的全貌，保证捕获信号的时间长度包含完整频率成分

需要长存储的波形类型：

低频信号中有高频噪音

高速信号中有低频调制

信号的变化过程非常缓慢

需要长存储的测试：

雷达

无线通信

发现随机或罕见的错误

数据采集

高频与低频混合系统

视频信号

电源测试（软启动测试、电源纹波、电源噪声测试）

存储深度是波形存储器中存储波形样本的数量，单位 pts（points）

波形存储时间（s）＝存储深度（pts）/ 采样率（Sa/s）

深存储可保证在同等时间下，以更高采样率采集波形

深存储可保证在同等采样率下，采集更长时间的波形

深存储可能会带来一些负面影响：处理速度、反应速度

波形捕获率

又叫波形刷新率，是指示波器每秒钟捕获波形的次数。单位：wfms/s（波形数 / 秒 ）。

以下借以 Rigol 的 DS4052 这款示波器来说明。

此示波器有 2 路模拟信号输入通道，最高实时采样率为 4GSa/s，最大标配 140Mpts 的存储深度，是一款应用于研发和科研实验的多功能高性能数字示波器。前面板具有水平方向 14 格的波形显示区域，可显示波形信息、仪器运行状态、实时采样率、存储深度、水平时基、水平位移、触发位置，触发电平、通道开关信息，垂直档位、操作菜单和提示信息等。

模拟输入通道

前面板的右侧为垂直控制区域。CH1、CH2 为模拟通道输入按键，当示波器探头连接到哪个通道，就对应探下通道按键，即便激活当前通道。下图中我在 CH1 连接了一根无源探头，需要按下 CH1 按键，随后即可进行探头校正。

探头校准

将探头连接到校准位置

按【AUTO】键，观察示波器显示屏上的波形，正常情况下应显示下图所示的方波；否则，需要执行“探头补偿”。

用非金属质地的改锥调整探头上的低频补偿调节孔，直至显示的波形如上图“补偿正确”所示。

示波器的探头除了无源探头外还有有源探头，连接时将探头前端与有源探头放大器连接，连接时请注意正负极性。将有源探头放大器的另一端连接到示波器通道输入或外部触发输入连接器， 并推到紧闭的位置。

有源探头的校准跟无源探头不一样。有源探头校准需要用到仪器后面板的【Trig Out/Calibration】外部输入源功能，连接器输出的快沿信号作为探头校准信号。执行探头校准操作前，先按【Utility】-->【Aux 输出】选择【快沿】以配置仪器后面板【Trig Out/Calibration】连接器输出快沿信号。

设置延迟校正

使用示波器进行实际测量时，探头电缆的传输延迟可能带来较大的误差（零点偏移）。零点偏移定义为波形与触发电平线的交点相对于实际触发位置的偏移量，如下图所示。

按【CH1】延迟校正，旋转多功能旋钮 以特定的步进值调整延迟时间（默认为 0.00 s）。可调范围为 -100 ns 至 100 ns。按下多功能旋钮可快速将延迟时间复位 至 0.00 s。延迟校正时间的设置与仪器型号以及当前的水平时基有关，水平时基越大，设置的步进值越大。

通道垂直位移旋钮【POSITION】

旋转该旋钮修改相应通道的垂直位移。修改过程中，相应通道的波形上下移动， 同时在屏幕左下方弹出实时的垂直位移信息。按下该旋钮可快速复位垂直位移（归零）。

垂直刻度按键【SCALE】

通道垂直档位旋钮用来修改相应通道的垂直档位。修改过程中，相应通道的波形被垂直拉伸或压缩（实际幅度保持不变），同时屏幕下方的垂直档位信息（如下图所示）实时变化。按下该旋钮可快速切换垂直档位调节方式为“粗调”或“微调” 。

【MATH】按键

按下该键打开数学运算功能菜单。可执行加、减、乘、除、FFT、数字 滤波、逻辑运算和高级运算。

【REF 按键】

按下该键打开参考波形功能，可将实测波形与参考波形进行比较，具体操作方式为：首先量测一个标准波形，然后点击【保存】按键，这时候屏幕上就把当前的波形印上去了。下图中蓝色波形就是我保存上去的。这个功能跟 VNA 里面的 memory 是一样的。

【MENU】按键

按下该键打开水平控制菜单。可打开或关闭延迟扫描、切换水平时基模式和水平时基调节方式，以及修改水平参考设置。

【SCALE】按键

水平时基旋钮。旋转该旋钮修改水平时基。修改过程中，显示的波形被水平扩展或压缩，同时屏幕左上方的水平时基信息（如下图所示）实时变化。按下该旋钮可快速打开或关闭延迟扫描。

延迟扫描打开时，旋转该旋钮可修改延迟扫描时基。修改过程中，延迟扫描波形 被水平扩展或压缩，同时屏幕中间的延迟扫描时基信息（如下图所示）实时变化。

【POSITION】水平位移旋钮

旋转该旋钮修改水平位移（即触发位移） 。修改过程中触发位置和显示的波形均左右移动，同时屏幕右上方的水平位移信息（如下图所示）实时变化。按下该旋钮可快速复位水平位移（归零）。

延迟扫描打开时，旋转该旋钮可修改延迟扫描水平位移。修改过程中，延迟扫描触发点和波形左右移动，同时屏幕右上方的延迟扫描水平位移信息实时变化，如下图所示。

功能按键

【Measure】按下该键进入测量设置菜单。可设置信源、全部测量、统计功能、测量设置等。

【Acquire】按下该键进入采样设置菜单。可设置示波器的获取方式（普通、平均、峰值检测和高分辨率）、存储深度和抗混叠功能。

【Storage】按下该键进入文件存储和调用界面。同时支持内、外部存储和磁盘管理。

【Cursor】按下该键进入光标测量菜单。示波器提供手动、追踪、自动测量和 X-Y 四种光标模式。注意：仅当水平时基模式为 X-Y 时，X-Y 光标模式可选。

【Display】按下该键进入显示设置菜单。可设置波形显示类型、余辉时间、波形 亮度、屏幕网格、网格亮度

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