第二章 數字存儲示波器（Digital Storage oscilloscopes-DSO)

2.1 數字存儲
你可能還記得第一章中我們談到普通模擬示波器CRT上的P31熒光物質(zhì)的余輝時(shí)間小于1ms。在有些情況下使用P7熒光物質(zhì)的CRT能給出大約300ms的余輝時(shí)間。只要有信號照射熒光CRT就將不斷顯示信號波形。而當信號去掉以后使用P31材料的CET上掃跡迅速變暗而使用P7材料的CRT上掃跡停留時(shí)間稍長(cháng)一些。

那么如果信號在一秒鐘內只有幾次或者信號的周期為數秒至珍長(cháng)甚至于信號只發(fā)生一次那又將會(huì )怎么樣呢？在這種情況下使用我們上面介紹過(guò)的模擬示波器則幾乎乃至于完全不能觀(guān)察這些信號。

因此我們需要找到在熒光物質(zhì)上保持信事情軌跡的方法。為達到這一目的而采用的一種老式方法是使用一種稱(chēng)為存儲示波管的特殊CRT。這種示波管的熒光物質(zhì)后面裝有柵網(wǎng)通過(guò)在柵網(wǎng)上充載電荷的方法存貯電子束的路徑。這種示波管價(jià)格很昂貴又比較脆弱并且只能耐有限的時(shí)間內保持軌跡。

靈敏字存儲的方法克服了所有這些缺點(diǎn)并且還帶來(lái)了很多附加的特色下面列出部分特點(diǎn)。

• 可以顯示大量的預觸發(fā)信息。
• 可通通過(guò)使用光標和不使用光標的方法進(jìn)行全自動(dòng)的測量。
• 可以長(cháng)期貯存波形。
• 可以在打印機或繪圖儀上制作硬考貝以供編制文件之用。
• 可以反新采集的波形和操作人員手工或示波器全自動(dòng)采集的參考波形進(jìn)行比較。
• 可以按通過(guò)/不通過(guò)的原則進(jìn)行判斷。
• 波形信息可用數學(xué)進(jìn)行處理。

何謂數字存儲

從字意上不難看出所謂數字存儲就是在示波器中以數字編碼的形式來(lái)貯存信號。

當信號進(jìn)入數字存儲示波器或稱(chēng)DSO以后在信號到達CRT的偏轉電路之前（圖18）示波器將按一定的時(shí)間間隔對信號電壓進(jìn)行采樣。然后用一個(gè)模/數變換器（ADC）對這些瞬時(shí)值或采樣值進(jìn)行變換從而生成代表每一個(gè)采樣電壓的二進(jìn)制字。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為數字化。

獲得的二進(jìn)制數值貯存在存儲器中。對輸入信號進(jìn)行采樣的速度稱(chēng)為彩樣速率。采樣速率由采樣時(shí)鐘控制。對于一般使用情況來(lái)說(shuō)采樣速率的范圍從每秒20兆次（20MS/s）到200MS/s。

圖18數字存儲示波器的方框圖

存儲器中貯存的數據用來(lái)在示波器的屏幕上重建信號波形。

所以在DSO中的輸入信號接頭和示波器CRT之間的電路不只是僅有模擬電路。輸入信號的波形在CRT上獲得顯示之前先要存貯到存儲器中去我們在示波器屏幕上看到的波形總是由所采集到數據重建的波形而不是輸入連接端上所加信號的立即的、連接的波形顯示。

采樣和數字化

數字存儲分兩步來(lái)實(shí)現。第一步獲取輸入電壓的采樣值。這是通過(guò)采樣及保持電路來(lái)完成的見(jiàn)圖19。

當開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)輸入放大器A1通過(guò)開(kāi)關(guān)S對保持電容進(jìn)行充放電而當開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)保持電容上的電壓就不再變化緩沖放大器A2將此采樣值送往模/數變換器（ADC）ADC則測量此采樣電壓值

圖19基本的采樣保持電路

并用數字的“字”的形式表示出來(lái)。

模/數字變換器圍繞一組比較器而構成見(jiàn)圖20每一個(gè)比較器都檢查輸入睬樣電壓是高于或低于其參考電壓。如果高于其參考電壓則該比較器的輸出為有效；反之則輸出為無(wú)效。

各個(gè)比較器的參考電壓彼此略有不同這此參考電壓都是用一個(gè)電阻鏈從一個(gè)基準電壓源而得到的。對于某一采樣電壓值來(lái)說(shuō)若干個(gè)比較器輸出為有效而其余的比較器輸出為無(wú)效接著(zhù)ADC中的編碼變換器就把該采樣電壓值變?yōu)橐粋�(gè)“數字”并將其送往數字存儲器。這種類(lèi)型的ADC稱(chēng)為閃其速式（flash)模/數字變換器。因為它能在“一閃”間把一個(gè)模擬輸入電壓變換為一個(gè)“數字”。除此之外還可以使用其它類(lèi)型的模/數變換器。其模/數變換是由幾步動(dòng)作來(lái)完成的但是其缺點(diǎn)是完成一個(gè)采樣壓的變換所需時(shí)間較長(cháng)。

圖20模數變換器基本電路

模/數變換器和垂直分辨率

ADC通過(guò)把采樣電壓和許多參考電壓進(jìn)行比較來(lái)確定采樣電壓的幅度。構成ADC所用的比較器越多其電阻鏈越長(cháng)ADC可以識別的電壓層次也趙多。這個(gè)特性稱(chēng)為垂直分辨率垂直分辨率越高則示波器上的波形中可以看到的信號細節越�。ㄒ�(jiàn)圖21）。

垂直分辨率用比特來(lái)表示垂直分辨率就是構成輸出的字的總比特數（即數字輸出字的長(cháng)度大�。�。 這樣ADC可以識別并進(jìn)行編碼的電壓層次數可以用下式來(lái)計算： 層次數=2^比特數

圖21垂直分辨對顯示波形的影響

多數示波器使用比特的模/數變換器所以能夠按2^8=256個(gè)不同的電壓層次來(lái)表示信號電平這樣就能夠提供足夠的細節以便研究信號和進(jìn)行測量在這種垂直分辨率下可以顯示的最小分辯率號步進(jìn)值大約和CRT屏幕上光點(diǎn)的直徑大小相同代表采樣電壓值的一個(gè)ADC輸出字包含8個(gè)比特并稱(chēng)為一個(gè)字節。

在現實(shí)當中增加垂直分辨率的限制因素之一是成本問(wèn)題在制造ADC時(shí)輸出字每多增加一個(gè)比特就需要將所用的比較器數增加一倍并使用更大的編碼變換器這樣一來(lái)就使得ADC電路在電路板上占據大一倍的芯片空間并消耗多一倍的功率（這又將進(jìn)一步影響周?chē)�電路）結果增加垂直分辨率又帶了價(jià)格的提高。

時(shí)基和水平的分辨率

在數字存儲示波器中水平系統的作用是確保對輸入信號采集足夠數量的采樣值并且每個(gè)采樣值取自正確的時(shí)刻和模擬示波器一樣水平偏轉的速度取決于時(shí)基的設置（s/格）。

構成一個(gè)波形的組全部的采樣叫作一個(gè)記錄用一個(gè)記錄可以重建一個(gè)或多個(gè)屏莫的波形一個(gè)示波器可以貯存的采樣點(diǎn)數稱(chēng)為記錄長(cháng)度或采集長(cháng)度記錄長(cháng)度用字節或千字節來(lái)表示1千字節（1KB）等于1024個(gè)采樣點(diǎn)。

通常，超聲波測厚儀示波器沿著(zhù)水平軸顯示512采樣點(diǎn)為了便于使用這些采樣點(diǎn)以每格50個(gè)采樣點(diǎn)的水平分辨率來(lái)進(jìn)行顯示這就是說(shuō)水平軸的長(cháng)為512/50=10.24格。

據此兩個(gè)采樣之間的時(shí)間間隔可按下式計算：
采樣間隔=時(shí)基設置（s/格）/采樣點(diǎn)數

若時(shí)基設置為1ms/格且生格有50個(gè)采樣則可以計算出采樣間隔為：采樣間隔=1ms/50=20us

采樣速率是采樣間隔的倒數：采樣速率=1/采樣間隔

通常示波器可以顯示的采樣點(diǎn)數是固定的時(shí)基設置的改變是通過(guò)改變采樣速率來(lái)實(shí)現的因此一臺特定的示波器所給出的采樣速率只有在某一特定的時(shí)時(shí)設置之下才是有效的。在較低的時(shí)基設置之下示波器使用的采樣速率也比較低。

設有一臺示波器其最大采樣速率為100MS/s那么示波器實(shí)際使用這一采樣的速率的時(shí)基設置值應為時(shí)基設置值=50樣點(diǎn)*采樣間隔=50/采樣速率=50/（100*10^6=500ns/格

了解這一時(shí)基設置值是非常重要的因為這個(gè)值是示波器采集非重復性信號時(shí)的最快的時(shí)基設置使用這個(gè)時(shí)基設置時(shí)示波器能給出其可能的最好的時(shí)間分辨率。

此時(shí)基設置值稱(chēng)為“最大單次掃描時(shí)基設置值”在這個(gè)設置值之下示波器使用“最大實(shí)進(jìn)采樣速率”進(jìn)行工作。這個(gè)采樣速率也就是在示波器的技術(shù)指標中所給出的采樣速率。

實(shí)用上升時(shí)間

在很多示波器應用場(chǎng)合都要進(jìn)行信叼開(kāi)關(guān)我的測量即測量上升時(shí)間和下降時(shí)間。

從第一章我們已經(jīng)知道示波器的上升時(shí)間決定了該示波器能夠精密進(jìn)行測量的最快瞬變我對于模擬示波器來(lái)說(shuō)上升時(shí)間特性。對于模擬示波器來(lái)說(shuō)上升時(shí)間特性完全取決于示波器的模擬電路。

如果DSO則示波器可以采集到的最快的瞬變特性不僅取決于其模擬電路也取決于其時(shí)間分辨率。為了正確的進(jìn)行上升時(shí)間的測量必須在我們關(guān)心的信號邊緣上采集到足夠的細節信息這就是說(shuō)在瞬變期間必須采集很多采樣點(diǎn)。這個(gè)上升時(shí)間稱(chēng)為DSO的有用上升時(shí)間。并且其時(shí)間值是時(shí)基設置值的函數。

我們將在本書(shū)的練習部分（第六章）更詳細的討論上升時(shí)間測量的問(wèn)題。

最大捕捉頻率及香農（Shannon)采樣準則

當人們最初探索將信號進(jìn)行數字化的時(shí)候研究工作就已揭示為了很好的恢復原來(lái)的信號在進(jìn)行信號數字化的時(shí)候就要求采樣時(shí)鐘的頻率至少應為信號本身所包含的最高頻率的兩倍這個(gè)要求通常稱(chēng)為香農采樣定理。

然而這項研究工作是針對通信應用領(lǐng)域而并非針對示波器為進(jìn)行的現在來(lái)看圖22。從圖中看出。當使用兩倍于信號頻率的采樣時(shí)鐘時(shí)。信號頻率確實(shí)可以恢復。使用恰當的波形重建裝置我們就可可得到和原始的波形十分相象的波形。但是問(wèn)題睦的是這樣簡(jiǎn)單嗎？

現在我們設想在進(jìn)行波形的數字化時(shí)仍然使用相同的采樣時(shí)鐘但是將采樣點(diǎn)選在和原來(lái)略為不同的時(shí)刻不定在信號的峰值點(diǎn)這樣一來(lái)信號的幅度信息就會(huì )嚴重失誤甚至可能完全丟失事實(shí)上。如果采樣點(diǎn)準確地取在信號地過(guò)零零碎碎點(diǎn)（見(jiàn)圖22下圖）那么由于所有的采樣取到的采值均為零零碎碎我們將完全觀(guān)測不到信號。

示波器是用來(lái)研究信號的為了很好的研究主事情不僅要求正確的表示信號頻率并且還要求準確地表示信號波形的幅度。從圖23可以看出如果每個(gè)周期用三個(gè)采樣點(diǎn)對信號進(jìn)行采樣。則再現的波形也會(huì )發(fā)生很大的失真。

圖22用兩倍于信號頻率的采樣速率對正弦波進(jìn)行采樣。分別示出采樣點(diǎn)位于信號峰值點(diǎn)和采樣點(diǎn)接近信號過(guò)零零碎碎點(diǎn)兩種情況

根據經(jīng)驗通常認為每周期最小要了十個(gè)采樣點(diǎn)才能給出足夠的信號細節。在有些情況下對信號怕細節要求低一些這時(shí)每周期取五個(gè)樣點(diǎn)可能就足以給出有關(guān)信號的特性（見(jiàn)圖24）這樣對于一個(gè)最在樣速率為200MS/s的示波器來(lái)產(chǎn)

圖23 以每周期約三個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣的信號波形

能夠準確采集的最大信號頻率即為20于40MHz。在這種情況下還可以使用特殊的顯示系統來(lái)提高顯示波開(kāi)有的保真度。其方法是通過(guò)各個(gè)采樣點(diǎn)畫(huà)出最佳擬合的正弦曲線(xiàn)。這種方法稱(chēng)為正弦內插。

假象（Aliasing)現象 我們已經(jīng)知道為了重建一個(gè)波形至少需要一定數量的采樣點(diǎn)而且在任何情況下采樣時(shí)鐘的頻率都必須比信號頻率高五至十倍。

圖24 以每周期五個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣的信號波形

如果采樣時(shí)鐘頻率比信號頻率代那么我們將會(huì )得到不可預料的結果。

讓我來(lái)看一下圖25所示的情況。如圖所示我們從信號波形的不同周期連續獲到采樣點(diǎn)然而。每一個(gè)新的采樣點(diǎn)的采集都發(fā)生在相對信號過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間間隔略為長(cháng)一點(diǎn)的時(shí)刻。如果我們現在來(lái)顯示這些采樣點(diǎn)并用它來(lái)重建信號波形則顯示出的仍然是一個(gè)正弦波。但是這個(gè)正弦波的頻率和原來(lái)輸入信號的頻率完全不同。這種現象稱(chēng)為假象信號或者不正確頻率的幻影信號。然而它卻可能表示出正確的波形形狀而且往往還具有正確的波度幅度。

多數現代示波器都調用有所謂自動(dòng)設置功能一旦輸入信號連好以后示波器就能自動(dòng)地造反適當的偏轉系數和時(shí)基設置值。這種自動(dòng)設置功能也能幫助避免假象現象。

圖25假象信號正弦波

在有些情況下信號的頻率變化得非�？煲灾掠谠谀骋粫r(shí)刻選定的時(shí)基設置是正確的而在另一時(shí)刻（或者對于信號的另一部分而言）示波器又顯示出假象信事情這時(shí)可以用峰值檢測功能（見(jiàn)2.2節）來(lái)發(fā)現任何時(shí)刻信號的真正幅值。

為了獲得這種復雜信號的起初波形建議使用組合示波器的模擬方式來(lái)觀(guān)察信號歸要結底模擬方式是不可能發(fā)生假象現象的。

實(shí)理采樣和等效時(shí)間采樣

到現在為止我們所介紹的波形數字化方法稱(chēng)為實(shí)時(shí)采樣。這時(shí)所有的采樣點(diǎn)都是按照一個(gè)固定的次序來(lái)采集的。這個(gè)波形采樣的次序和采樣點(diǎn)在示波器屏幕上出現的次序是相同的。只要一個(gè)觸發(fā)事件就可以啟動(dòng)全部的采集動(dòng)作。

在很多多應有和場(chǎng)合實(shí)時(shí)采樣方式所提供的時(shí)間分辨率仍然不能滿(mǎn)足工作的要求在這些應用場(chǎng)合中要觀(guān)察的信號常常是重復性的即相同的信號圖形按有規則的時(shí)間間隔重復地出現。

圖26 實(shí)時(shí)采樣

對于這些信號來(lái)說(shuō)示波器可以從若干連續的信號周期中采集到的多組采樣點(diǎn)來(lái)構成波形第一組新的采樣點(diǎn)都是由一個(gè)新的觸發(fā)事件來(lái)啟動(dòng)采集的。這稱(chēng)為等效時(shí)間采樣在這種模式下一個(gè)觸發(fā)事伯到來(lái)以后示波器就采集信號波形的一部分例如采集五個(gè)采樣點(diǎn)并將它們存入存儲器。另一個(gè)觸發(fā)事件則用來(lái)采集另外的五個(gè)采樣點(diǎn)并將其存貯在同一存儲器的不同位置如此進(jìn)行下去經(jīng)過(guò)若干次觸發(fā)事伯以后存儲器內存貯的足夠的采樣點(diǎn)就可以在屏幕上重建一個(gè)完整的波形等效時(shí)間采樣使得示波器在高時(shí)基設置值之下給出很高的時(shí)間分離率這樣一來(lái)就好象示波器具有了比共實(shí)際要樣速率要高得多的一個(gè)虛擬采樣速率或稱(chēng)等效時(shí)間。

等效時(shí)間采樣速率

等效時(shí)間采樣的方法采用從重復性信號的不同的周期取得采樣點(diǎn)來(lái)重建這個(gè)重復性信號的波形這樣就提高了示波器的時(shí)間分辨率。

舉例來(lái)說(shuō)有一臺DSO的時(shí)基設置值為5ns/格每格顯示50個(gè)采樣點(diǎn)則可以求出等效時(shí)間采樣速率為：等效時(shí)間采樣速率=50/5ns=50/5*10^-9=10000MS/s

等效時(shí)間采樣速率是在高進(jìn)基設置之下表示示波器不平分辨率的一種間接的方法.它也表明假如使用實(shí)時(shí)采樣的方法要獲得相同的時(shí)間分辯集約所需要的采樣速率,等效時(shí)間采樣速率比現今能夠達到的實(shí)時(shí)采樣速率要高得多.

可以采用兩種不同的技術(shù)來(lái)實(shí)現等效時(shí)間采樣,即順序采樣和隨機采樣.

順序采樣

采用順序采樣時(shí),采樣點(diǎn)的采集是按一個(gè)固定的次序進(jìn)行的,即在屏幕以上左向右的進(jìn)行采集.每到來(lái)一個(gè)新的觸發(fā)事件就采集一個(gè)采樣點(diǎn).為了填滿(mǎn)一個(gè)完整的波形記錄,記錄中有多少個(gè)存儲位置就需要朋多少個(gè)觸發(fā)事件,(見(jiàn)圖27).

當第一個(gè)觸發(fā)事件到來(lái)以后就立即采集第一個(gè)采樣點(diǎn),并將其存入存儲器.第二個(gè)觸發(fā)事件則用來(lái)超動(dòng)一個(gè)定時(shí)系統.此定時(shí)系統將產(chǎn)生一個(gè)很小的時(shí)間延遲Δt,經(jīng)過(guò)這個(gè)Δt的延遲時(shí)間以后再采集第二個(gè)采樣點(diǎn)在掃跡存儲器中的時(shí)間分辨率就等于這個(gè)小的延遲時(shí)間Δt其值可能小于50微微秒。第三個(gè)觸發(fā)事件到來(lái)后該定時(shí)系統則產(chǎn)生2Δt的延遲時(shí)間。此延遲時(shí)間過(guò)后再采集第三個(gè)采樣并這樣進(jìn)行下去。

圖27 順序采樣時(shí)顯示波形的構成情況

這就是說(shuō)第n個(gè)新的采樣點(diǎn)的采集是在相對于類(lèi)似的觸發(fā)事件延遲了（n-1）Δt的時(shí)間以后進(jìn)行的。

其結果是示波器上顯示的波形是由按固定次序出現的采樣點(diǎn)而構成的。即第一個(gè)采樣點(diǎn)在屏幕的最左邊接著(zhù)各采樣點(diǎn)集資向右構成顯示波形。

在順序采樣模式下采集波形的周期數即觸發(fā)事件數等于存儲器器的記錄長(cháng)度。順序采樣可以實(shí)現后觸發(fā)延遲功能但是不能提供預觸發(fā)信息。在快速時(shí)基設置之下填滿(mǎn)一個(gè)存儲器記錄所需的時(shí)間是很有限的。其速度比隨機采產(chǎn)要快得多。

隨機采樣

在使用隨機采樣的示波器中第一組采樣點(diǎn)是在隨機的時(shí)刻采集的而與觸發(fā)事件無(wú)關(guān)這些采樣點(diǎn)之間的時(shí)間隔為一已知的時(shí)間由采樣時(shí)鐘來(lái)確定當示波器在在等待觸發(fā)事件到來(lái)時(shí)其內部就在連續的進(jìn)行采樣并將結果貯存起來(lái)。當一個(gè)觸發(fā)事件到來(lái)時(shí)示波器內的一個(gè)定時(shí)系統就從這一時(shí)刻開(kāi)始直到下一個(gè)采點(diǎn)時(shí)刻進(jìn)行時(shí)間測量。由于采樣間隔是固定的因此示波器就能夠從此測量的時(shí)間計算出所有采集的采樣點(diǎn)在存儲器中的位置（見(jiàn)圖28）。當第一次采集的所有采樣點(diǎn)存貯完畢以后就開(kāi)始采集一組新的采樣點(diǎn)并等待新的觸發(fā)事件新觸發(fā)事件到來(lái)以后計時(shí)系統雙進(jìn)行新的時(shí)間測量并計算出這些新的采產(chǎn)點(diǎn)位置。這些新的采樣點(diǎn)落在一次采集的采產(chǎn)點(diǎn)填充位置之間的未填充位置用這種方法波形掃跡就由在X軸上的隨機位置上出現的一組組采樣點(diǎn)所構成。

在最快的時(shí)基設置之下使用隨機采樣的方法填滿(mǎn)一個(gè)完整的波形記錄所花的時(shí)間要比順序采樣的方法多很多因為這時(shí)是用統計的方法來(lái)填充所有的存儲器位置。隨機采樣技術(shù)的在優(yōu)點(diǎn)在于可以提供預觸發(fā)信息以及觸發(fā)后信息。

圖28 隨機采樣時(shí)掃跡的構成情況

電荷耦合器件

有些示波器采用電荷耦合器件或稱(chēng)CCD即一種模擬移位寄存器來(lái)作模擬存儲介質(zhì)。電荷耦合器件可以看成是一個(gè)由很多小單元組成的陣列每個(gè)單元都可以貯存一宣的電荷此電荷就代表隊號的采樣值，在時(shí)鐘信號的命令控制下，這些單元可以按一個(gè)固定方向一個(gè)接一個(gè)的傳遞電荷就象救火隊員傳遞水桶一樣。

在高速時(shí)鐘控制下CCD可以用來(lái)移位存入模擬信息當所有的單元都填滿(mǎn)時(shí)快速時(shí)鐘停止然后用一個(gè)較慢的時(shí)鐘將CCD中的電荷信息移位取出送入一個(gè)標準的模/數變換器。這樣模/數變抽象器就可以以低得多的速度工作。而波形采集的速度僅僅取決于CCD輸入時(shí)鐘的速度。

如果讓采樣時(shí)鐘連續運行而當觸發(fā)事件到來(lái)時(shí)讓時(shí)鐘停止那么所有CCD的單元中存貯都是觸發(fā)時(shí)刻這前采集的信息也就是說(shuō)整個(gè)CCD中填充的都是預觸發(fā)信息。這對于研究系統過(guò)程的起因是非常寶貴的。

單次捕捉應用

模擬示波器和DSO的主要區別在于DSO能夠存貯波形信息。這使得DSO在研究低重復速率的現象或者研究完全不重復的現象即所謂單沖信號的工作中具有特別寶貴的價(jià)值。這種應用情況的例子包括諸如測量一個(gè)電系統的沖擊電流、破壞性試驗中只能進(jìn)行一次測量事實(shí)上非重復性信號或單位信號在很多系統中都可以見(jiàn)到。雖然很多模擬示波器也常常有單次測量能力即可以產(chǎn)生單次的進(jìn)基掃描。但是DSO在采集波形細節方面則是首屈一指的。在進(jìn)行單次采集時(shí)示波器首先誚進(jìn)行觸發(fā)準備（armed for trigering)。通常用一個(gè)標有“單次”或者“單次復位”的傳門(mén)控制機構來(lái)提供此項功能。

顯示類(lèi)型光柵掃描與向量掃描

在本書(shū)第一章的開(kāi)頭我們談到CRT是示波器的心臟。還談到在CRT中電子束的偏聽(tīng)偏信轉是通過(guò)在兩個(gè)偏轉板之間施加電壓來(lái)實(shí)現的。這種偏轉方法稱(chēng)為靜電偏轉。這時(shí)偏聽(tīng)偏信轉系統可以從DC開(kāi)始直到很寬的頻率范圍內使用。在模擬示波器中就采用了這種方法在模擬示波器中輸入信號經(jīng)過(guò)衰減或放大以后連續地、直接地加到偏轉系統。因此模擬示波器常常被認為是最可信賴(lài)的的信號儀器；我們在CRT屏幕上所看到的波形就是被套測系統中實(shí)際發(fā)生的情況。

這時(shí)電子束的偏轉是由輸入信號和時(shí)基來(lái)決定的。這兩者一起把電子束偏轉到屏幕上需要加亮的位置。這種類(lèi)型的顯示稱(chēng)為向量掃描顯示。

在DSO中在顯示信號波形之前首先要采集波形并存入存儲器。在基本些DSO中使用了另一種類(lèi)型的CRT即和PC監視器及電視機所使用的相類(lèi)侯CRT。在這些CRT中電子束得由安裝在CRT外面的線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)偏轉的。這種偏轉方法稱(chēng)為磁偏轉它只能在一個(gè)很有限的偏轉頻率范圍內使用所以為種顯示管采用和TV屏幕完全相同的方法來(lái)驅動(dòng)：即在屏幕上以固定的頻率從左到右一行緊挨一行的車(chē)出掃描線(xiàn)。掃守完整的一屏（一個(gè)全場(chǎng)）可能需要500行或者更多的行。DSO計算出屏幕上的哪些點(diǎn)需要加亮當掃描系統掃到屏幕上的這種點(diǎn)時(shí)就使電子束加亮。這種顯示方式只能用于DSO而不能用在模擬示波器中。這時(shí)我們在屏幕上看到的并不是輸入信號本身的波形而是使用早些時(shí)刻采集的表示輸入信號的數據在屏幕上重建的波形。

近年來(lái)使用液晶顯示（LCD）的DSO已經(jīng)問(wèn)世這種顯示器需要的功率比CRT要小困此用在便攜式示波器上極為理想。下面在Fluke公司的示波表(ScopeMeter)中我們會(huì )看到很好的應用實(shí)例。由于LCD顯示器功耗很低所以一組小型的電池就可以供儀器工作幾個(gè)小時(shí)。