示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，以下将从其工作原理、基本构造、主要类型及应用领域进行介绍：

工作原理

• 信号输入与垂直偏转：被测信号通过探头输入示波器，进入垂直偏转系统，该系统依据输入信号电压大小产生垂直方向电场力，使电子束在垂直方向偏转，信号电压越高，偏转距离越大，从而显示出信号幅度变化2。

• 水平扫描与时间轴展开：水平扫描系统产生与时间成正比的锯齿波电压，作用于电子束使其在水平方向匀速扫描，将信号时间轴展开，以便观察信号随时间的变化1。

• 电子束成像：示波管中的电子枪发射电子束，经聚焦和加速后，在垂直和水平偏转系统共同作用下打在荧光屏上，荧光物质受轰击发光，显示出电子束轨迹，即被测信号波形1。

基本构造1

• 显示电路：包括示波管及其控制电路。示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏组成。电子枪产生高速聚束电子流；偏转系统控制电子束在水平和垂直方向运动；荧光屏将偏转后的电子束显示出来。

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  仪器 示波器示波管

• Y 轴放大电路：由于示波管垂直偏转灵敏度低，一般被测信号电压需先经垂直放大电路放大，再加到示波管垂直偏转板上，以得到垂直方向大小合适的图形。

• X 轴放大电路：示波管水平方向偏转灵敏度也低，接入水平偏转板的电压（如锯齿波电压）要先经水平放大电路放大，再加到水平偏转板上，获得水平方向适当大小的图形。

• 扫描同步电路：产生锯齿波电压，其频率可在一定范围内连续可调，使电子束在荧光屏上形成与时间成正比的水平位移，即时间基线。同时，为使荧光屏上图形稳定，要求锯齿波电压信号频率和被测信号频率同步。

• 电源供给电路：为垂直与水平放大电路、扫描与同步电路以及示波管与控制电路提供所需的负高压、灯丝电压等。

主要类型1

• 模拟示波器：通过模拟电路处理和显示信号，直接将输入模拟信号转换为电子束偏转，在荧光屏上显示连续波形，实时性好，能直观显示信号真实波形，适合观察快速变化信号和瞬态现象。

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  仪器 模拟示波器

• 数字示波器：先对输入模拟信号采样和数字化处理，转换为数字信号，再通过数字信号处理技术分析处理，最后显示波形。具有存储功能，可存储、回放和分析信号，还能实现多种触发功能和测量功能，如自动测量信号频率、周期、幅值等参数。

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  仪器 数字示波器

• 混合信号示波器：结合了模拟示波器和数字示波器的功能，既能显示模拟信号波形，又能对数字信号进行逻辑分析，通常具有多个模拟通道和数字通道，可同时观察分析模拟信号和数字信号之间的关系，在混合信号电路设计和调试中很有用。

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  仪器 混合信号示波器

应用领域3

• 电子电路设计与调试：在电路设计过程中，工程师利用示波器实时显示电路各点电压变化，通过观察波形特征判断电路是否正常工作，及时发现并解决信号失真、噪声干扰、时序错误等问题。

• 电力系统监测：用于监测电力设备运行状态和电力信号质量，检测电网中的谐波失真、电压波动、瞬态过电压等异常情况，为电力系统故障诊断和维护提供依据。

• 通信系统分析：在有线和无线通信领域，示波器可帮助工程师分析信号传输特性，如观测数字信号眼图评估信号质量和噪声水平，分析射频信号的频谱、功率和调制特性等。

• 汽车电子研发与故障诊断：在汽车电子研发中，用于测试汽车传感器、执行器和控制单元的信号，确保汽车系统性能和可靠性。汽车出现故障时，维修技师可利用示波器诊断电气系统问题，快速定位故障源。