示波器 (先前稱為示波記錄器，非正式說法包括 scope、oscope 或 o-scope) 儀器會以圖形方式顯示電子訊號，並顯示訊號隨時間出現的變化。它透過與感應器連接來測量這些訊號，感應器是一種對聲音、光和熱等物理刺激響應而產生電子訊號的裝置。例如，麥克風是能將聲音轉換成電子訊號的感應器。
在這裡，我們將介紹您需要瞭解的有關示波器的所有資訊，從示波器的工作原理到如何找到適合的示波器。
示波器有什麼用途？
示波器經常用於設計、製造或維修電子設備。工程師會使用示波器測量電氣現象並快速且準確地應對測量挑戰，以驗證其設計或確認感應器是否正常運作。
誰會使用示波器？
科學家、工程師、物理學家、維修技師和教育工作者都可使用示波器觀察訊號隨時間的變化。汽車工程師可能會使用示波器在感應器的類比資料和引擎控制單元的序列資料之間建立關聯，而醫學研究者可能會使用示波器量測腦波。這款功能強大的儀器應用範圍廣泛。
示波器如何運作？
主要有三種示波器系統：垂直、水平和觸發系統。這些系統共同提供有關電子訊號的資訊，以便示波器可以準確地重建它。下圖顯示了示波器的區塊圖。
第一階段衰減或放大了訊號電壓以最佳化訊號的振幅；這稱為垂直系統，因為這取決於垂直刻度控制。然後訊號會到達擷取區塊，其中類比數位轉換器 (ADC) 可用於對訊號電壓進行取樣並將其轉換為數位格式值。水平系統包含取樣時脈，為每個電壓樣本提供精確的時間 (水平) 座標。取樣時脈會驅動 ADC，其數位輸出會作為記錄點儲存在擷取記憶體中。觸發系統會偵測輸入訊號串流中的使用者指定條件，並將其作為波形記錄中的時間參考套用。會顯示滿足觸發準則的事件，就像事件之前或之後的波形資料一樣。
示波器量測什麼？
簡單來說，示波器可以量測電壓波形 在示波器螢幕上，電壓會在 Y 軸上垂直顯示，時間會在 X 軸上水平顯示。顯示的強度或亮度有時稱為 Z 軸。產生的圖形可以讓您瞭解有關訊號的許多資訊，包括：
- 訊號的時間與電壓值
- 振盪訊號的頻率
- 由訊號表示的電路的「移動部分」
- 訊號特定部分相對於其他部分出現的頻率
- 故障元件是否導致訊號失真
- 訊號中有多少是直流電 (DC) 或交流電 (AC)
- 訊號中為雜訊的部分
- 雜訊是否隨時間變化
示波器相對於數位萬用電錶相對於電壓計
示波器、數位萬用電錶、電壓計—有什麼區別，它們可以互換嗎？電壓計可量測電路中兩個節點之間的電位差。雖然數位萬用電錶也可以測量電壓，但它也可以測量電流和電阻。示波器會顯示電壓如何隨時間而變化。通常，隨著應用變得更加先進，儀器也是如此。
示波器的類型
示波器的類型主要有兩種： 類比和數位。類比示波器以原始形式擷取並顯示電壓波形，而數位示波器則使用類比數位轉換器以數位方式擷取和儲存資訊。在偵測和設計方面，當今大多數工程師都使用數位示波器。數位示波器 通常分為五類，從較便宜的通用示波器到更複雜的示波器都有，複雜示波器雖然價格更昂貴，但比更基本的機型提供進階的功能和更高的準確度。
- 數位儲存示波器 (DSO)：這是一種傳統數位示波器，非常適合低重複率或單次、高速、多通道設計應用。
- 數位螢光示波器 (DPO) ：DPO 採用一種全新的示波器架構方法，與 DSO 不同，它可即時提供 Z 軸 (強度)。DPO 是適用於各種應用的最佳通用設計和疑難排解工具，通常用於進階分析、通訊遮罩測試、間歇訊號的數位偵錯、重複數位設計和計時應用。
- 混合訊號示波器 (MSO)：是一種 DSO，MSO 旨在顯示和比較類比和數位訊號。它是使用強大的數位觸發、高解析度擷取功能和分析工具快速偵錯數位電路的最佳選擇儀器。
- 混合域示波器 (MDO)：這些示波器提供與混合訊號示波器相同的功能，而且還提供內建頻譜分析儀，在類比和數位功能中新增射頻偵錯功能。
- 數位取樣示波器：對於超高速訊號分析，取樣示波器支援透過超低抖動擷取進行抖動和雜訊分析。 對於重複訊號，它可以實現比其他示波器高 10 倍的頻寬和高速計時。
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如何選擇最佳示波器
在選擇適合的示波器時，需要考慮一些因素，包括頻寬、波形擷取率、取樣率、上升時間、觸發功能和價格。 就像相機的快門速度、照明條件和光圈全都會影響其清晰準確捕捉影像的能力一樣，示波器的效能考量因素也會顯著影響其實現所需訊號完整性的能力。如需詳細瞭解這些準則以及它們與您應用程式之間的關係，請閱讀我們關於如何評估示波器的深入探討。
示波器的歷史
1897 年，德國物理學家 Karl Ferdinand Braun 發明了陰極射線管以及第一部示波器，幾十年後， A. C. Cossor 公司對示波器進行了擴展。1934年，General Radio 發表了第一部商用示波器，成為第一部在實驗室外使用的示波器。1946 年，Howard Vollum 和 Melvin Jack Murdock 創立了 Tektronix，該公司後來成為世界示波器領導者。此後，Tektronix 持續發表創新的技術，包括 1971 年推出的首款數位示波器和 2020 年推出的首個示波器到雲端軟體解決方案 TekDrive。示波器是任何工程師工作台上的必備品，甚至在歷史上的著名電影中也曾出現過。您可以造訪 Tek 博物館網站，查看電影中示波器的完整清單。
示波器資源
數位示波器是協助工程師克服現今嚴苛量測挑戰的關鍵。Tektronix 是示波器領域的全球領導者，提供各種示波器，可以滿足最先進應用的需求。立即購買示波器或聯絡 Tektronix 代表索取示波器展示。
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