取样示波器的技术原理和应用场景

测试仪器

取样示波器，也称为采样示波器，是一种重要的电子测量仪器，其技术原理和应用场景可以归纳如下：

技术原理

取样示波器的根本原理是利用等效取样技术，将周期性高频（或高速）信号变换为与原来信号波形相似的低频（或低速）信号。在这种取样过程中，每个信号周期只取样一次（或几次），取样信号依次延迟Δt，完成一个取样周期后，离散信号的包络反映原信号的波形。这种固定延迟时间有顺序的取样也称为顺序取样，而当一个周期取几次样时，取样点必须重新排列，也称为随机取样。

此外，采样示波器还基于采样定理工作，即通过对输入信号进行采样和保持，将连续信号转换成离散信号，并进行数字化处理和重建，最后实现波形显示。其中，采样和保持单元负责对输入信号进行采样和保持，采样速率决定了示波器的带宽。

应用场景

• 信号处理：取样示波器能够精确地捕捉和分析信号的波形和参数，帮助工程师更好地理解和优化信号处理系统。
• 通信领域：在通信系统中，取样示波器可用于分析信号的调制方式、解调性能以及信道特性等，对于保障通信质量和提升通信效率具有重要意义。例如，示波器可用于观察调制解调器的输出波形，判断通信系统的性能是否达标；还可以用于观察无线通信设备的发送和接收信号波形，通过观察波形的变化来判断故障的原因。
• 电子测试：在电子设备的研发和生产过程中，取样示波器可用于测试电路板的性能、检查元器件的工作状态以及验证设备的可靠性等，为电子测试提供有力的支持。
• 教学和研究：取样示波器还可用于教学和研究领域，帮助学生和研究人员更好地理解和掌握电子测量技术。
  

取样示波器根据采样方式的不同，还可分为实时取样示波器和等效时间取样示波器两类，它们分别适用于不同的应用场景：

• 实时取样示波器：能够在一次触发过程中，对输入信号进行高速取样，并实时显示在屏幕上。其采样速度极快，能够捕捉高速瞬变信号，是高速信号分析的重要工具。
• 等效时间取样示波器：通过对多个触发周期内的信号进行重复取样和累加，以等效的方式获取信号的波形。它能够在较低采样率下实现较高的时间分辨率，适用于对低频信号或长时间内的信号变化进行分析。例如，可用于测量高速电信号，观测和分析高频信号；连接光模块/光传输设备测量光信号，无需触发信号即可进行评估；使用TDR（时域反射计）进行阻抗测量，直接评估流经印刷电路板和连接它们的电缆的数字信号的质量（信号完整性）；以及测量LSI（大规模集成电路）性能和分析缺陷等。
  

综上所述，取样示波器在电子测量领域具有广泛的应用前景和重要的研究价值。