示波器工作原理解析：從信號采集到波形顯示

來源：深圳市匯馳恒達科技有限公司 2025年05月12日 14:53

一、設備架構與功能模塊

示波器的硬件體系由三大功能模塊構成：信號采集單元負責接收被測電路的電壓信號；數據處理單元完成信號調理與數字化轉換；顯示模塊實現波形可視化。各模塊通過高速總線協同工作，確保實時信號處理的連貫性。

1. 探頭分類與特性

被動探頭采用阻抗匹配原理實現信號無損傳輸，適用于低頻測量場景；主動探頭內置增益放大器，可擴展高頻信號測量范圍。兩種探頭均通過BNC接口與主機連接。

2. 輸入阻抗匹配

高阻抗設計（通常≥1MΩ）有效降低電路負載效應，低電容特性（通常≤15pF）避免信號波形畸變。

1. 抗混疊濾波

模擬信號首先經過低通濾波器消除高頻噪聲，截止頻率根據采樣定理設定為示波器帶寬的1/3。

2. 增益放大與采樣

調理電路通過可編程增益放大器（PGA）調整信號幅度，滿足ADC量程需求。12位ADC以每秒1GSa的速率完成采樣量化。

1. 矢量掃描技術

采用DAC轉換器驅動偏轉線圈，通過XY模式合成波形圖像。該技術能同時顯示時域參數和頻域特征。

2. 數字熒光顯示

基于FPGA的像素渲染引擎實現余輝效果，通過色階編碼直觀呈現信號出現概率。

完整的工作原理表明，示波器通過精密的時間-電壓轉換系統，實現了納秒級電信號的準確捕獲與分析。

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