示波器知识点科普

前几个月买了一个小示波器，星期天出去调了点东西感觉很方便，然后又拿了一个说明书研究了下，发现有一些知识点还没有完全掌握，这里就补上。

Tek

首先示波器本身这个探测的动作是会对电路本身有影响的，一般来说，都是使用下面这个模型去建模分析的。

也就是说，这个探头是一个电容，电阻，电感存在的小模型

前面的是地线钩子，也是普通的样子

这个是我手头的一个探头，去Tek看了看，感觉自己就是个土狗，气死了

揪开就是探针，也可以使用50Ω BNC同軸做探头针

地线这里有个1/4的电阻

这个是论坛上一个老哥拆了一个Tek逆向出来的探头

背后，这一坨电感，一看就不一般

参考设计的一个内部电路图

DUT就是我们上面的模型

三个无源的元件都是影响一个电路里面的一部分参数

无源探头也是我们的主流

就是这样的

无源探头是最常见的探头，一般购买示波器的时候厂家就会标配几个。在这些类型的探针中没有使用有源元件，如晶体管或放大器，所以不需要为探头供电。

总的来说，无源探头更常见，更容易使用，也更便宜。常见的无源探头可调衰减比例有： 1×: 没有衰减 10×: 10倍衰减 100×: 100倍衰减 1000×: 1000倍衰减 无源电压探头为不同电压范围提供了各种衰减系数。在这些无源探头中，10×无源电压探头是最常用的探头。

对信号幅度是1V峰峰值或更低的应用，1×探头可能比较适合，甚至是必不可少的。在低幅度和中等幅度信号混合(几十毫伏到几十伏)的应用中，可切换1×/10×探头要方便得多。

但是，可切换1×/10×探头在本质上是一个探头中的两个不同探头，不仅其衰减系数不同，而且其带宽、上升时间和阻抗(R和C)特点也不同。因此，这些探头不能与示波器的输入完全匹配，不能提供标准10×探头实现的最优性能。

探头衰减是通过内部电阻器来扩大示波器的电压测量范围的，该内部电阻器与示波器的输入电阻一起使用时，会创建一个分压器。

例如，一个典型的10x探头装有一个内部9MΩ电阻器，当与1MΩ输入阻抗的示波器连接使用时，会在示波器的输入通道上产生10：1的衰减比。这意味着示波器上显示的信号将是实际测量信号幅度的1/10，所以我们往往还需要去示波器的通道设置里将衰减比也调成10X。

这个是比较离谱的

可选的比例很多

10X无源探头原理图，里面就是有我说的这个电阻器。

衰减功能使得我们可以测量超出示波器电压限制范围的信号。而且衰减电路会导致较高的电阻(通常是一件好事)和较低的电容，这对于高频测量很重要。

那么带宽有什么意义呢?意义就是表明了电路可以有效处理的信号的频率范围。对放大器来说，它的功能就是放大信号，对于超出了带宽之外频率的信号，它逐渐失去了放大作用，也就是说它就不能“有效处理”信号了。 再啰嗦几句，为啥放大倍数会随信号频率升高而变小啊?我这里只讲一个最直观的原因，更严格的说明需要写出传递函数，做零、极点分析。最简单、直观的原因是电路中的各个节点都与GND(地)之间有电容。你可能会说，我没有在电路中设计这些电容啊!为什么这些节点会对地有电容呢?这是因为电路中存在所谓的“寄生电容”。寄生电容的来源各种各样，比如导线和GND之间就有寄生电容，MOSFET的各极对GND之间也有寄生电容。 信号在电路中穿行而过的时候，它在各个节点都会通过节点与GND之间的电容而消耗掉。不是所有的信号都能从输入走到输出，有一部分通过对GND的电容走到了GND里去。再想想电容的阻抗是什么?是:

看到了吗?电容的阻抗随着频率升高而变小。所以对频率较低的信号来说，这个阻抗很大，信号比较难走到GND去，而对频率较高的信号来说，这个阻抗就很小了，信号就很“偷懒”地走了阻抗小的路，走到GND里去了，也就是在中途就消耗掉了，当然最终在输出端得到的信号就变小了。

也就是说：由于分布电容的原因，增益会随频率升高而下降，功率降至一半(1/2)的那个点的频率叫特征频率。增益降到1的那个频率叫截止频率，此时输出电压等于输入电压，0dB。超过截止频率的信号，由于负反馈的作用会越来越小直至消失，就不算计了。

示波器里的扫描时基是时间显示的基本单位。时基即时间基准，在电子线路中主要用来表示数字电路中的基准时钟。在示波器中，若时基是400ns，则每一个横格表示一个时基，即400ns的时间跨度。时基变小，可以使波形放大，当然，也可通过缩放功能实现放大波形，以便观察细微处。

垂直偏转系统对输入信号进行比例变换，使之能在屏幕上表现出来。示波器可以显示峰峰值电压为几毫伏到几十伏的信号。因此必须把不同幅度的信号进行变换以适应屏幕的显示范围，这样就可以按照标尺刻度对波形进行测量。为此就要求对大信号进行衰减、对小信号进行放大。这个定义是对以前的老旧CRT定义的，但是放在现在也不错。

垂直档位，即显示屏垂直方向上每一格所代表的电压值，通常表示为 V/div.调节垂直档位时，波形显示的幅度值会增大或者减少。

垂直偏移即垂直方向波形的通道信号零点位置相对于屏幕中心的偏移。调节垂直偏移时，相应通道的波形上下移动。

水平偏移是指水平方向上所有通道的波形触发点相对于屏幕中心的位移。改变水平偏移时，所有通道的波形触发点和显示的波形均左右移动。

这个是双通道的示波器必备的功能，因为可能会叠加在一起，需要挫开。

水平可以有一些简单的测量功能

垂直也有

我一直有个疑问就是示波器通道之间的计算是干嘛用的?

在示波器的两个通道之间进行加减乘除计算可以提供以下用途：

波形比较：将两个信号源的波形连接到示波器的两个通道，可以通过加减计算来比较这两个波形的差异。这对于检查信号源之间的时移、幅度差异或相位差异等非常有用。

波形运算：通过示波器的加减乘除计算功能，可以对两个波形进行数学运算，生成新的波形。例如，可以将两个频率相同但幅度不同的波形相乘，得到一个调制过的波形。这对于信号处理和调试来说是很有用的。

信号分析：通过将示波器的通道连接到不同的测量点或信号源，可以获取多个信号并对它们进行运算。例如，在电路分析中，可以将输入信号和输出信号连接到示波器的两个通道，并通过除法计算来确定电路的增益或传输函数。

相位测量：示波器的两个通道之间可以进行相位差计算，用于测量信号的相位差。这对于调试相位相关的问题或分析相位关系非常有用。

我还要说一下YT模式，XY模式和，ROLL模式这三种时基模式应用场景

YT模式(Y-T Mode)：

显示方式：YT模式显示的是信号的幅度(Y轴)随时间(T轴)的变化。Y轴上的位置表示信号的幅度，X轴上的位置表示时间。

应用场所：YT模式适用于观察和分析单通道信号的时间域变化，可以用于捕捉和分析单个信号的幅度、周期、频率、脉冲宽度等特征。

XY模式(X-Y Mode)：

显示方式：XY模式使用两个通道，将一个通道的信号作为X轴输入，另一个通道的信号作为Y轴输入，以在屏幕上显示信号之间的相互关系，通常用于显示信号之间的相位差和相互调制。

应用场所：XY模式常用于观察信号的相位关系、频率调制、振荡器的激励和反馈等应用。它可以显示多个信号之间的相互作用，例如显示Lissajous图形。

ROLL模式：

显示方式：ROLL模式是一种连续滚动显示模式，示波器屏幕上的波形会不断向左移动，新的信号数据会从右侧添加。这种模式适用于长时间观察信号，因为它可以持续显示信号的演变，而不会覆盖先前的数据。

应用场所：ROLL模式常用于观察长时间的周期性信号，例如监测和分析电力系统中的电压波形、频谱分析等。

异同点：

YT模式和ROLL模式都是单通道显示模式，而XY模式是双通道显示模式。

YT模式和XY模式适用于分析时间域的信号特征和相位关系，而ROLL模式适用于长时间的观察和分析。

YT模式和XY模式可以用于分析波形的幅度、频率、相位差等，而ROLL模式主要用于连续观察波形演变。

退一万步来说，假如我不说天天学英语，谁又会知道我在背示波器说明书上面的单词呢?

审核编辑：汤梓红