5分钟带你了解示波器

示波器是电子测试中常见的基础仪器，可将看不见的电信号转换为直观波形。除了会用，更要会理解各种功能。今天从示波器的由来、用途、主要参数和选择思路几个角度，快速了解这台电子测试中绕不开的仪器。

什么是示波器

顾名思义，示波器是一种显示电信号波形的设备。电压、电流等信号本身看不见，示波器可以把电压随时间变化的过程转换成直观波形，用来观察电信号的动态变化。

为什么需要示波器

在电子产品中，电信号可以提供动力、传递信息、实现控制。

就如同人类的语言一样，虽然都是声音，但衍生出了不同的语言，甚至不同的方言，因此必须要有一个翻译器，这个翻译器在电信号测试中，就是示波器。

电子产品对电压、电流、时序和噪声都很敏感，某些电信号瞬态偏差虽然持续时间很短，却可能导致产品运行故障。因此在电信号测试中，示波器一直是非常重要的基础工具。

图 1   示波器实图

示波器的关注点

很多人看示波器，第一反应是看带宽和采样率。它们确实重要，但不是全部。其实还有一些重要的因素，会影响测试效果。

带宽-影响高频成分还原

带宽反映示波器对高频信号成分的响应能力。通常以正弦波为例，1V的正弦波，频率一直变大，当它的电压衰减为0.707V时，就认为这个频率就是示波器的带宽。

目前常见入门级数字示波器是100MHz，常见的是200-500MHz，一般带宽选择，正弦波10倍以上信号频率，方波等高频类波形50倍以上信号频率，以获取更好的波形还原度，当然这只是建议参数，大家可根据实际按需选择。

图 2   带宽与频率的关系

采样率：影响波形还原度采样率指示波器每秒采集多少个点，单位通常为Sa/s。所有示波器的波形都是由采集的点描绘出来的，采集的点密度越高，波形画出来的就越真实，如果实际应用中不清楚该用多大采样率，可以按信号周期频率算。假如一个周期至少需要20个点去还原波形，那频率为1kHz时，周期1ms，1s内有1000个周期，等效换算的采样率为20k点/秒；如果信号频率是1MHz，周期为1us，1s内有1000000个周期，等效换算的采样率就是20M点/秒。

图 3   频率与采样率关系

存储深度-被忽略的关键

容易被大家忽略，但是非常重要的点，它决定了示波器的采样率能不能被发挥出来，经常我们看到示波器最大采样率都是很多个G，但是实际使用中就只能达到M级别。

采样率采集的是点数，而存储深度是决定了示波器可以显示出多少个点，它符合这样一个公式：

存储深度=采样率*采样时间（采集波形的时间）

可以看出采样率和时间是反比关系，比如想保持1G的采样率，10M存储深度能测试0.01s，500M存储深度可以测试0.5s，而实际使用示波器时经常都需要看长一些时间的波形，因此这个点至关重要。

当然，数据量的变多也要关注示波器是否会卡顿。

图 4  不同存储深度波形还原度

ADC位数-影响垂直分辨率

决定示波器的精度，分辨率越高，采集精度越高，同时示波器要处理的数据量也更大，常见示波器都是8-12bit，

若不是对分辨率要求高的场合，都可以使用。ADC位数高的优点就是精度高，缺点是数据量成倍增加，示波器流畅度降低。

硬件算力-决定速度

这是一个很难被量化的点，因为从示波器参数看没办法体现，但是可以从某些角度去评估，比如存储深度，往往大的存储深度，数据量很多，所需的硬件算力也非常的大，否则卡顿现象会很严重，甚至出现死机情况，因此往往需要示波器去“堆料”，否则没有优秀的硬件架构，很难去做出一款好用的示波器。

软件功能-人性化的体现

示波器现在不仅是用来看波形，更多时候还要配合波形做分析。采集波形相对容易，分析问题、复现问题和重复测试更耗时间。

因此现在能见到的示波器中都会添加一些常用的功能，像协议解码，环路测试，电源分析之类常用功能，甚至会有时序分析、双脉冲测试等更专业测试功能内置到示波器中。

这些功能最主要的作用就是能极大地节约测试时间，这也考量了示波器开发者对用户需求的调研分析情况。

图 5  软件功能例举

使用体验

一台示波器参数再好，最终还是要回到实际使用。

菜单逻辑是否清楚，触控和旋钮是否顺手，波形刷新是否流畅，文件导出是否方便，功能入口是否好找，软件是否稳定，技术支持响应是否及时，这些都会影响长期使用体验。

很多差异，参数表上看不出来。条件允许时，最好结合真实测试场景试用，再判断是否适合。

致远仪器示波器怎么选

致远仪器目前有ZDS系列、ZUS系列示波器产品线，可按测试场景选择。

ZDS系列适合通用电子测试、研发调试、教学实验和产线基础测试，覆盖常规波形观察、参数测量、协议解码等需求。ZDS5000系列更适合深存储、高刷新和异常捕获场景，可用于复杂波形观察、长时间问题排查和多协议分析。

ZUS5000、ZUS6000系列适合高分辨率波形观察和复杂信号分析，可用于电源、电机驱动、通信总线、功率电子等研发测试场景。12bit高分辨率、深存储、协议解码、电源分析等功能，可以用于更细的波形观察和测试分析。

ZUS7000高精度智能示波器支持高分辨率采集、智能分析、Python脚本和Web数据管理，适合重复测试、长周期验证和自动化测试场景。

结 语

对于使用者来说，没有绝对完美的示波器，只有更适合当前测试任务的示波器。就像选手机一样，萝卜白菜各有所爱。大家可以根据自己的测试信号、使用场景和预算来选择。

如果您正在做示波器选型，或想进一步了解致远仪器ZDS、ZUS系列示波器的具体应用，欢迎联系安泰测试申请样机试用，结合真实测试场景体验产品差异。