取樣示波器的技術原理和應用場景

維立信測試儀器

取樣示波器，也稱為采樣示波器，是一種重要的電子測量儀器，其技術原理和應用場景可以歸納如下：

技術原理

取樣示波器的根本原理是利用等效取樣技術，將周期性高頻（或高速）信號變換為與原來信號波形相似的低頻（或低速）信號。在這種取樣過程中，每個信號周期只取樣一次（或幾次），取樣信號依次延遲Δt，完成一個取樣周期后，離散信號的包絡反映原信號的波形。這種固定延遲時間有順序的取樣也稱為順序取樣，而當一個周期取幾次樣時，取樣點必須重新排列，也稱為隨機取樣。

此外，采樣示波器還基于采樣定理工作，即通過對輸入信號進行采樣和保持，將連續信號轉換成離散信號，并進行數字化處理和重建，最后實現波形顯示。其中，采樣和保持單元負責對輸入信號進行采樣和保持，采樣速率決定了示波器的帶寬。

應用場景

• 信號處理：取樣示波器能夠精確地捕捉和分析信號的波形和參數，幫助工程師更好地理解和優化信號處理系統。
• 通信領域：在通信系統中，取樣示波器可用于分析信號的調制方式、解調性能以及信道特性等，對于保障通信質量和提升通信效率具有重要意義。例如，示波器可用于觀察調制解調器的輸出波形，判斷通信系統的性能是否達標；還可以用于觀察無線通信設備的發送和接收信號波形，通過觀察波形的變化來判斷故障的原因。
• 電子測試：在電子設備的研發和生產過程中，取樣示波器可用于測試電路板的性能、檢查元器件的工作狀態以及驗證設備的可靠性等，為電子測試提供有力的支持。
• 教學和研究：取樣示波器還可用于教學和研究領域，幫助學生和研究人員更好地理解和掌握電子測量技術。
  

取樣示波器根據采樣方式的不同，還可分為實時取樣示波器和等效時間取樣示波器兩類，它們分別適用于不同的應用場景：

• 實時取樣示波器：能夠在一次觸發過程中，對輸入信號進行高速取樣，并實時顯示在屏幕上。其采樣速度極快，能夠捕捉高速瞬變信號，是高速信號分析的重要工具。
• 等效時間取樣示波器：通過對多個觸發周期內的信號進行重復取樣和累加，以等效的方式獲取信號的波形。它能夠在較低采樣率下實現較高的時間分辨率，適用于對低頻信號或長時間內的信號變化進行分析。例如，可用于測量高速電信號，觀測和分析高頻信號；連接光模塊/光傳輸設備測量光信號，無需觸發信號即可進行評估；使用TDR（時域反射計）進行阻抗測量，直接評估流經印刷電路板和連接它們的電纜的數字信號的質量（信號完整性）；以及測量LSI（大規模集成電路）性能和分析缺陷等。
  

綜上所述，取樣示波器在電子測量領域具有廣泛的應用前景和重要的研究價值。