2.8.2　示波器

示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。

使用示波器时应主要注意调节垂直偏转因数选择（VOLTS/DIV）和微调、时基选择（TIME/DIV）和微调以及触发方式。

如果VOLTS/DIV设置不合理，则可能造成电压幅度超出整个屏幕或在屏幕上变动太过微小以致无法观测的现象。图2.31所示为同一个波形在VOLTS/DIV设置由大到小变化过程中的示意图。

如果TIME/DIV设置不合适，则可能造成波形混迭。混迭意味着屏幕上显示的波形频率低于信号实际频率。这时候，可以通过缓慢改变扫速TIME/DIV到较快的时基挡提高波形频率，如果波形频率参数急剧改变或者晃动的波形在某个较快的时基挡稳定下来，说明之前发生了波形混迭。根据奈奎斯特定理，采样速率至少高于信号高频分量的两倍才不会发生混迭，如一个500MHz的信号，至少需要1GS/s的采样速率。图2.32所示为同一个波形在TIME/DIV设置由小到大变化过程中的示意图。

奈奎斯特定理即为采样定理，指当采样频率f_smax大于信号中最高频率f_max的两倍时，即f_smax≥2f_max时，采样之后的数字信号可完整地保留原始信息。这条定理在信号处理领域中的地位相当高，大致相当于物理学领域中的牛顿定律。

在示波器的使用过程中，要设置触发方式和触发模式。触发的目的是为了在每次显示的时候都从波形的同一位置开始，波形可以稳定显示。一般示波器都支持边沿触发，在某些情况下，我们也要使用视频触发、毛刺触发、脉宽触发、斜率触发、码型触发等。设定正确的触发，可以大大提高测试过程的灵活性，并简化工作。

示波器一般支持3种触发模式：自动模式、常规模式和单次模式。

·自动模式（示波器面板上的AUTO按钮）。在这种模式下，当触发没有发生时，示波器的扫描系统会根据设定的扫描速率自动进行扫描；而当有触发发生时，扫描系统会尽量按信号的频率进行扫描。因此，AUTO模式下，不论触发条件是否满足，示波器都会产生扫描，都可以在屏幕上看到有变化的扫描线，这是这种模式的特点。一般来说，在对信号的特点不是很了解的时候，可先选择自动模式。

·常规模式（示波器面板上的NORM或NORMAL按钮）。在这种模式下，示波器只有当触发条件满足了才进行扫描，如果没有触发，就不进行扫描。因此在这种模式下，如果没有触发，对于模拟示波器而言，用户不会看到扫描线，对于数字示波器而言，不会看到波形更新。

·单次模式（示波器面板上的SIGL或SINGLE按钮）。这种模式与NORMAL模式有一点类似，就是只有当触发条件满足时才产生扫描，否则不扫描。而不同在于，这种扫描一旦产生并完成后，示波器的扫描系统即进入一种休止状态，即使后面再有满足触发条件的信号出现也不再进行扫描，也就是触发一次只扫描一次。实际工作中，可能要根据情况在自动、常规和单次模式之间进行切换。