示波器的功能用途

示波器是用于觀察和測量電信號隨時間變化的電子儀器，其核心原理是通過圖形化顯示信號的電壓波形，幫助用戶分析信號的特性（如幅度、頻率、相位等）。

最先出現的基于CRT技術的模擬示波器，早已退出歷史舞臺，目前示波器都是以ADC為核心的數字示波器，通過采樣、數字處理、顯示和存儲技術，分析信號的時域特性。

示波器的基礎核心功能：

·電壓波形：實時顯示電壓隨時間變化的波形（Y-T模式），或兩通道信號的相位關系（X-Y模式）；

·觸發功能：重復波形的穩定顯示，或者捕捉特定波形或事件（參考 《示波器觸發功能詳解》）；

·探頭自動校準。

·波形存儲與加載回放。

·中高示波器標配或可擴展高級功能：

·波形各采樣值的高級數學運算；

·16位高分辨率模式；

·FFT信號分析+頻譜儀功能，又稱混合域示波器（MDO, Mixed Domain Oscilloscope）；

·I/Q矢量分析功能，MDO功能之一；

·邏輯/協議分析：

  ·解析串行通信I2C、SPI、UART、CAN、USB、PCIe、DDR、HDMI等的數據、時序和協議。

  ·又稱混合信號示波器（MSO, Mixed Signal Oscilloscope）集成邏輯分析儀功能，增加數字通道（通常8-16通道）?。

·TDR時域反射分析。

示波器應用注意事項：

·不能測試分析超過示波器帶寬的高頻信號；

·射頻信號脈沖包絡分析不要采用示波器端口配檢波器的方式，這種方式幅度不準，且檢波器有延時，僅能大概定性分析。正確方法是采用峰值功率計或者頻譜儀的時域功率分析。

基礎型示波器

帶寬：200MHz以下

模擬通道數：2或4

輸入阻抗：1MΩ

最大內存：2M

輸入量程：1mV/div~10V/div

通用示波器

帶寬：1GHz

模擬通道數：2或4

數字通道數：≥16

輸入阻抗：1MΩ/50Ω

最大內存：≥50M

輸入量程：0.5mV/div~10V/div

超高示波器

帶寬：

·≥2GHz；

·超高示波器帶寬超過30GHz乃至100GHz以上

模擬通道數：2，4，6，8

數字通道數：≥16

輸入阻抗：1MΩ/50Ω

最大內存：≥50M

輸入量程：0.5mV/div~10V/div

各類總線協議示波器帶寬要求

各協議信號完整性測試需求：

·I2C：示波器帶寬≥20MHz，推薦100MHz

·SPI：示波器帶寬≥200MHz，推薦500MHz

·CAN：示波器帶寬≥100MHz，推薦1GHz兼容其他車載協議

·AXI：示波器帶寬≥5GHz

·USB3.0：示波器帶寬≥6GHz

·USB3.1：示波器帶寬≥12GHz

·DDR4：示波器帶寬≥ 16 GHz

·DDR5：示波器帶寬≥ 25 GHz

·PCIe 3.0：示波器帶寬≥ 16 GHz

·PCIe 4.0：示波器帶寬≥ 20 GHz，推薦≥25 GHz

·PCIe 5.0/6.0：示波器帶寬≥ 30 GHz

·HDMI 2.1：示波器帶寬≥ 18 GHz

·10GBASE-T以太網：示波器帶寬≥ 12 GHz

·SATA III：示波器帶寬≥ 9 GHz

·MIPI D-PHY（C-PHY）：示波器帶寬≥ 9 GHz

示波器配套探頭

如果被測設備是同軸端口，可以用同軸電纜連接；如果需要探頭接觸測試，示波器配套探頭的帶寬要覆蓋示波器帶寬。

根據測試目的選擇合適的探頭類型：

·基礎無源探頭（高阻）

·寬帶無源探頭（50Ω）

·有源單端探頭

·有源差分探頭

·高壓探頭

·電流探頭

總結

示波器的關鍵指標是帶寬，根據被測信號，選擇示波器及探頭帶寬。

·模擬信號：帶寬 ≥ 信號最高頻率的5倍

·數字信號：覆蓋至少3~5次諧波

實際應用中，高速總線協議需優先滿足標準規范，選擇示波器時帶寬留20%~30%余量。