示波器是實驗室不可或缺的測試和測量設備。它們(men) 用於(yu) 顯示、記錄和分析電壓波形，通常在時間域中。在本指南中，我們(men) 將使用 Moku:Lab 的內(nei) 置示波器介紹基本功能，同時學習(xi) 示波器的一些重要概念和參數。這將幫助您更好地了解示波器的功能、通常如何使用示波器，以及采樣率、帶寬、觸發器等概念。
Moku示波器
示波器是實驗室不可或缺的測試和測量設備。它們(men) 用於(yu) 顯示、記錄和分析電壓波形，通常在時間域中。在本指南中，我們(men) 將使用 Moku:Lab 的內(nei) 置示波器介紹基本功能，同時學習(xi) 示波器的一些重要概念和參數。這將幫助您更好地了解示波器的功能、通常如何使用示波器，以及采樣率、帶寬、觸發器等概念。
什麽(me) 是示波器？
示波器是一種測試和測量儀(yi) 器，可快速測量一段時間內(nei) 的電壓。它記錄電路中某些點的電壓，並在屏幕上顯示電壓（Y 軸）與(yu) 時間（X 軸）的關(guan) 係。它本質上是一種非常快速的電壓表，具有數據記錄和繪圖功能（圖 1）。
示波器的關(guan) 鍵特性之一是它測量和記錄電壓的速度。在規格表上，它被稱為(wei) 采樣率。示波器的采樣率通常用它在一秒鍾內(nei) 可以測量的點數來衡量。例如，Moku:Lab 的示波器的max采樣率為(wei) 500 MSa/s。也就是一秒鍾內(nei) 進行 500,000,000 次測量。MSa/s 代表每秒兆樣本。理論上，儀(yi) 器可以測量的高頻率限製為(wei) 采樣頻率的 ½。這稱為(wei) 奈奎斯特條件。然而，在大多數情況下，采樣率並不是示波器的限製因素。示波器的帶寬描述模擬輸入可以處理的高頻率。它通常用截止頻率和 -3 dB 衰減來描述。截止頻率以外的信號會(hui) 被衰減。采樣率和帶寬是示波器的決(jue) 定性規格。采樣率通常是圍繞帶寬設計的。現代示波器的采樣率範圍從(cong) 每秒數百兆樣本到數十千兆樣本，帶寬範圍從(cong) 數十MHz到幾GHz。較高的采樣率和帶寬通常提供更好的信號模態，盡管這是有代價(jia) 的。根據經驗法則，示波器的帶寬應該至少比您要測量的信號的基頻大 3 到 5 倍。要捕捉急劇上升/下降的特征，例如由許多不同頻率的正弦波組成的方波，則需要更大的帶寬。
輸入設置:
我們(men) 已經介紹了示波器的基本功能和兩(liang) 個(ge) 關(guan) 鍵規格。現在，我們(men) 將研究一些細節。首先是輸入設置。大多數示波器有兩(liang) 個(ge) 或四個(ge) 輸入通道。可以單獨打開、關(guan) 閉和配置通道。輸入設置會(hui) 改變模擬前端的配置方式，這主要影響顯示屏上的 Y 軸。Moku:Lab 示波器的三個(ge) z重要的輸入設置是：垂直刻度（輸入範圍）、耦合和阻抗。
垂直比例：
刻度決(jue) 定 Y 軸上的電壓範圍。數字存儲(chu) 示波器通常具有有限的垂直分辨率（它們(men) 可用於(yu) 表示整個(ge) 輸入範圍的點數）。盡可能使用整個(ge) 輸入範圍是一種很好的做法。示波器中的垂直刻度通常與(yu) 輸入增益直接相關(guan) 。示波器上顯示信號後，請相應地調整垂直刻度以確保信號既不飽和也不不足。
耦合：
輸入耦合決(jue) 定了信號的哪些部分（直流和交流）會(hui) 通過輸入。在直流耦合中，直流和交流分量都會(hui) 通過輸入。在交流耦合中，隻有交流分量才允許通過輸入。當您想在較大的直流偏移上探測較小的交流振蕩時，這很有用。交流耦合的截止頻率通常約為(wei) 50-60 Hz。
阻抗：
阻抗決(jue) 定了輸入負載電阻的電阻值。大多數示波器都有 50 Ω 或 1 MΩ 的選項。選擇取決(jue) 於(yu) 信號的源阻抗。通常，1 MΩ 用於(yu) 準確測量電壓，因為(wei) 它對輸入信號的幹擾較小，而 50 Ω 用於(yu) 測量高頻功率並連接到具有 50 Ω 阻抗的其他設備。
示波器通常使用探頭連接電路，這些探頭通常是 1x 或 10x 探頭。1x 探頭通過信號時不進行幅度縮放，而 10x 探頭提供電阻分壓器，將信號縮放 1/10。1x 或 10x 探頭類型也可以在 Moku:Lab 輸入設置中設置，以便顯示正確反映探頭縮放和實際信號幅度。
觸發功能:
觸發功能是示波器中zui重要的機製之一。如我們(men) 在上一節中討論的那樣，示波器的采樣率為(wei) 幾百 MHz 到幾 GHz。實際上，不可能在屏幕上連續顯示和存儲(chu) 如此多的數據點。這就是觸發機製發揮作用的地方。示波器不是連續捕獲數據，而是在“觸發”後捕獲一定數量的數據點（即 10,000 個(ge) 點）。觸發後，示波器會(hui) 在屏幕上顯示這 10,000 個(ge) 點，然後等待下一次觸發。如果觸發事件發生的速度快於(yu) 示波器可以處理的速度，它將忽略這些中間觸發，直到示波器準備好下一次觸發。這意味著屏幕上顯示的波形可能不是連續的。相反，示波器會(hui) 連續顯示每次觸發事件時捕獲的這些“快照”（圖 4）。大多數示波器都有“滾動”模式，可以在沒有觸發的情況下連續捕獲和顯示數據點。然而，滾動模式使用的采樣率通常要慢得多。
觸發條件：
示波器通常在輸入通道之一的電壓上升/下降超過某個(ge) 水平時觸發。例如，我們(men) 可以在輸入 1 的電壓上升超過 1 V 時觸發示波器。觸發條件是高度可定製的，有些示波器具有更高ji的觸發條件。但是，我們(men) 不會(hui) 在本入門教程中介紹它們(men) 。
觸發模式：
大多數示波器有三種不同的觸發模式：“自動”、“正常”和“單次”。在“自動”模式下，當示波器在一定時間後未檢測到觸發事件時，就會(hui) 發生“強製”觸發。即使不滿足觸發條件，示波器也會(hui) 始終顯示新獲取的數據。在“正常”模式下，隻有滿足設置的觸發條件時才會(hui) 觸發示波器。示波器會(hui) 始終等待下一個(ge) 觸發事件，而不是国产成人在线观看免费网站“強製”觸發。在“單次”模式下，示波器會(hui) 等待下一個(ge) 觸發事件。一旦觸發，它將暫停屏幕並顯示使用該觸發器捕獲的波形。
時間基準（水平刻度）
現在我們(men) 來討論 X 軸。示波器的時基控製水平軸的行為(wei) 。通過調整時基，示波器將自動選擇較好的采樣率，以平衡軌跡長度（時間）和時間分辨率。為(wei) 什麽(me) 我們(men) 不總是使用大采樣率？如前所述，示波器每個(ge) 觸發事件可以存儲(chu) 的點數受其內(nei) 部存儲(chu) 器的限製。假設樣本大小為(wei) 10,000 個(ge) 點。如果我們(men) 要觀察的信號以 1 Hz 振蕩，那麽(me) 在 500 MSa/s 下，10,000 個(ge) 點顯示 0.000002 秒的數據。以這種速率，我們(men) 無法接近 1 Hz 信號的全貌！因此，當我們(men) 調整 X 軸的比例時，需要優(you) 化采樣率。分析的頻率越低，時基越長，樣本之間的間隙越大。
DSO 的采樣率是有限的。這意味著示波器采集的數據點在時間上並不是真正連續的。為(wei) 了在放大時間軸時在屏幕上顯示連續的波形，可以選擇不同的插值模式。線性插值不執行任何上采樣。要顯示波形，需要在連續的點之間畫一條直線。這很“醜(chou) 陋”，但不會(hui) “發明”任何新的數據點。SinX/X 插值保留了信號的頻率特性。但在時間域中，可能會(hui) 出現信號中實際上不存在的過衝(chong) 或欠衝(chong) 。高斯插值“平滑”了信號，以犧牲頻率信息為(wei) 代價(jia) 保留了信號的時域視覺特性。
如果您嚐試捕獲的波形對於(yu) 每個(ge) 觸發事件都是重複的，則有時平均幾個(ge) 觸發事件並顯示平均波形會(hui) 很有用。這應該會(hui) 顯著提高相對較弱信號的信噪比。
持久性設置允許您在屏幕上保留給定數量的舊波形（觸發事件）。它有助於(yu) 觀察波形隨時間的變化。
高ji功能
現在我們(men) 將討論示波器內(nei) 置的一些自動化功能。現代示波器可以測量捕獲波形的各種屬性，例如幅度、頻率等。因此，您可以讓示波器自動為(wei) 您計算，而不是通過計算屏幕上的時間間隔來計算輸入波形的頻率。大多數示波器還具有數學功能，例如：對輸入波形進行加法、減法，甚至執行快速傅裏葉變換 (FFT) 分析。所有這些功能相結合，使現代示波器成為(wei) 實驗室中用於(yu) 分析電路、通信信號等的真正實用工具。
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