示波器是壹種廣泛使用的電子測量儀器。它能將肉眼不可見的電信號轉化為可見的圖像，便於人們研究各種電現象的變化過程。示波器利用高速電子組成的窄電子束撞擊塗有熒光物質的屏幕，可以產生微小的光點(這是傳統模擬示波器的工作原理)。在被測信號的作用下，電子束就像筆尖壹樣，可以在屏幕上畫出被測信號瞬時值的變化曲線。示波器可以用來觀察不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，也可以用來測試各種電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅等。
分類
根據信號的不同分類
模擬示波器采用模擬電路(示波器，基於電子槍)。電子槍向屏幕發射電子，發射的電子被聚焦形成電子束，擊中屏幕。屏幕的內表面塗有熒光物質，這樣被電子束擊中的點就會發光。
數字示波器是通過數據采集、A/D轉換、軟件編程等壹系列技術制造的高性能示波器。數字示波器的工作模式是通過模擬轉換器(ADC)將被測電壓轉換成數字信息。數字示波器捕獲波形的壹系列樣本並存儲它們，直到判斷累積的樣本是否能夠描繪波形。然後，數字示波器重構波形。數字示波器可分為數字存儲示波器(DSO)、數字熒光示波器(DPO)和采樣示波器。
為了提高模擬示波器的帶寬，需要全面推廣示波管、垂直放大和水平掃描。提高數字示波器的帶寬，只需要提高前端A/D轉換器的性能，對示波器和掃描電路沒有特殊要求。此外，數字示波管可以充分利用內存、存儲和處理，以及多種觸發和高級觸發功能。80年代，數字示波器作為壹股新生力量崛起，成果眾多，很有可能完全取代模擬示波器。模擬示波器確實從前臺退到了後臺。
根據結構和性能的不同。
①普通示波器。電路結構簡單，頻帶窄，掃描線性度差。它僅用於觀察波形。
②多功能示波器。頻帶寬，掃描線性好，可定量測試DC、低頻、高頻、超高頻信號和脈沖信號。在幅度校準器和時間校準器的幫助下，測量精度可以達到5%。
③多線示波器。利用多束示波管，可以在屏幕上同時顯示兩個以上相同頻率信號的波形，沒有時間差，時序關系準確。
④多道示波器。采用電子開關和門電路的結構，可以在單束示波管的屏幕上同時顯示兩路以上相同頻率信號的波形。但是有時間差，時序關系不準確。
⑤采樣示波器。采用采樣技術將高頻信號轉換成模擬低頻信號進行顯示，有效頻段可達GHz級。
⑥記憶示波器。利用存儲示波管或數字存儲技術，將單個電信號的瞬態過程、非周期現象和超低頻信號保存在示波管的屏幕上或存儲在電路中，以備反復測試。
⑦數字示波器。裏面是微處理器，外面是數字顯示器。有些產品可以在示波管的屏幕上同時顯示波形和字符。測量信號通過模數轉換器(A/D轉換器)發送到數據存儲器。通過鍵盤操作，可以對采集到的波形參數數據進行加、減、乘、除、平均、平方根和均方根運算，並顯示答案數字。
基本成分
顯示電路
顯示電路包括示波管及其控制電路。示波器是壹種特殊的電子管，是示波器的重要組成部分。示波器由三部分組成:電子槍、偏轉系統和熒光屏。
(1)電子槍
電子槍用於產生並形成高速、聚束的電子流轟擊熒光屏，使其發光。它主要由燈絲F、陰極K、控制電極G、第壹陽極A1和第二陽極A2組成。除燈絲外，其他電極均為金屬圓柱體，其軸線保持在同壹軸線上。陰極受熱後，能沿軸向發射電子；控制電極相對於陰極具有負電位。改變電位可以改變通過控制微孔的電子數，即控制熒光屏上光點的亮度。在現代示波管中，為了提高熒光屏上光點的亮度而不降低對電子束偏轉的靈敏度，在偏轉系統和熒光屏之間加了壹個後加速電極A3。
第壹陽極向陰極施加大約幾百伏的正電壓。高於第壹陽極的正電壓被施加到第二陽極。通過控制孔的電子束被第壹陽極和第二陽極的高電位加速，並以高速向熒光屏方向移動。由於電荷的排斥，電子束會逐漸散開。通過第壹陽極和第二陽極之間的電場的聚焦效應，電子重新結合並在壹點相遇。通過適當控制第壹陽極和第二陽極之間的電位差，焦點可以剛好落在熒光屏上，就會出現壹個明亮而微小的點。改變第壹陽極和第二陽極之間的電位差，可以調節光斑的焦點，這就是示波器的“聚焦”和“輔助聚焦”調節原理。第三個陽極是在示波管的錐體內部塗上壹層石墨而形成的，通常有很高的電壓，它有三個作用:①進壹步加速通過偏轉系統的電子，使電子有足夠的能量轟擊屏幕以獲得足夠的亮度；(2)整個錐體上的石墨塗層可以起到屏蔽作用；(3)電子束轟擊熒光屏會產生二次電子，在高電位下可被A3吸收。
(2)偏轉系統
示波管的偏轉系統多為靜電偏轉式，由兩對相互垂直的平行金屬板組成，分別稱為水平偏轉板和垂直偏轉板。分別控制電子束在水平方向和垂直方向上的移動。當電子在偏轉板之間運動時，如果偏轉板上不加電壓，偏轉板之間就沒有電場，離開第二陽極後進入偏轉系統的電子會沿軸向運動，射向屏幕中心。如果偏轉板上有電壓，偏轉板之間就有電場，進入偏轉系統的電子就會在偏轉電場的作用下發射到熒光屏的指定位置。
如果兩個偏轉板相互平行，且電位差等於零，則通過偏轉板空間的速度為υ的電子束將沿原方向(設為軸方向)運動，並擊中熒光屏的坐標原點。如果兩個偏轉板之間存在恒定的電位差，偏轉板之間就會形成電場，電場與電子的運動方向垂直，所以電子會向電位較高的偏轉板偏轉。這樣，在兩個偏轉板之間的空間中，電子在這壹點上沿拋物線切向運動。最後，電子落在熒光屏上的A點，該點離熒光屏的原點(0)有壹段距離。這個距離稱為撓度，用y表示..偏轉y與施加在偏轉板上的電壓Vy成比例。類似地，當DC電壓施加到水平偏轉板上時，除了光點在水平方向偏轉之外，類似的情況發生。
(3)熒光屏
熒光屏位於示波管的終端，它的作用是顯示偏轉的電子束以便觀察。示波器的屏幕內壁塗有壹層發光物質，使屏幕受到高速電子沖擊的地方出現熒光。此時，光點的亮度取決於電子束的數量、密度和速度。當控制電極的電壓發生變化時，電子束中的電子數會發生變化，光斑的亮度也會發生變化。使用示波器時，不宜讓壹個亮點出現在示波器的屏幕上，否則該點的熒光物質會因長期的電子撞擊而燒毀，從而失去發光能力。
塗有不同熒光物質的熒光屏在受到電子沖擊時，會顯示出不同的顏色和不同的余輝時間。通常是觀察壹般信號波形的綠光發射示波管，觀察非周期和低頻信號的橙黃色示波管。在攝影用示波器中，壹般使用藍色短余輝示波器。
y軸放大器電路
由於示波管的偏轉靈敏度很低，例如常用的型號為13SJ38J的示波管，其垂直偏轉靈敏度為0.86mm/V(約12V電壓產生1cm的偏轉)，所以壹般待測信號電壓必須先經過垂直放大電路放大，再加到示波管的垂直偏轉板上，才能得到垂直大小合適的圖形。
x軸放大器電路
由於示波管在水平方向的偏轉靈敏度也很低，所以接在示波管水平偏轉板上的電壓(鋸齒波電壓或其他電壓)要先經過水平放大電路放大，再加到示波管的水平偏轉板上，才能在水平方向上獲得大小合適的圖形。
掃描同步電路
掃描電路產生鋸齒波電壓。鋸齒波電壓的頻率可以在壹定範圍內連續調節。鋸齒電壓的作用是使示波管陰極發射的電子束在屏幕上形成周期性的水平位移，該位移與時間成正比，即形成壹條時間基線。這樣，在垂直方向上施加的測量信號可以根據時變波形顯示在屏幕上。
電源電路
電源電路:提供垂直和水平放大電路、掃描和同步電路、示波器和控制電路所需的負高壓和燈絲電壓。
根據示波器原理，功能框圖可以看到，被測信號電壓加到示波器的Y軸輸入端，再通過垂直放大電路加到示波器的垂直偏轉板上。雖然示波管的水平偏轉電壓多為鋸齒波電壓(用於觀察波形)，但有時也使用其他外加電壓(用於測量頻率和相位差等。)，所以在水平放大電路的輸入端有壹個水平信號選擇開關，以便根據需要選擇示波器內部的鋸齒波電壓或施加在X軸輸入端的其他電壓作為水平偏轉電壓。
此外，為了保持熒光屏上顯示的圖形穩定，要求鋸齒波電壓信號的頻率和測量信號的頻率同步。這樣，不僅鋸齒波電壓的頻率可以連續調節，而且應該向產生鋸齒波的電路輸入壹個同步信號。這樣，對於只能產生連續掃描(即連續鋸齒波)的簡易示波器(如國產SB10示波器)，需要在其掃描電路中輸入壹個與被觀測信號頻率相關的同步信號，以包含鋸齒波的振蕩頻率。對於示波器(如國產ST-16示波器、SR-8雙蹤示波器等。)它們具有等待掃描的功能(即平時不產生鋸齒波，只在被測信號到來時產生鋸齒波)，為了滿足各種需要，可以通過同步或觸發信號選擇開關選擇同步(或觸發)信號，通常有三種來源:①被測信號取自垂直放大電路。(2)引入壹些相關的外部信號作為同步(或觸發)信號，稱為“外部同步”(或“外部觸發”)信號，這個信號加到外部同步(或外部觸發)輸入端；(3)有些示波器還有“電源同步”開關，220V、50Hz的電源電壓由變壓器次級降壓作為同步信號。
基本原理
波形顯示
根據示波管的原理，當壹個DC電壓加在壹對偏轉板上時，光點在屏幕上會有壹個固定的位移，這個位移與所加的DC電壓成正比。如果兩個DC電壓同時加到垂直和水平偏轉板上，熒光屏上光點的位置由兩個方向的位移決定。
雙線示波器
在電子實習技術過程中，經常需要同時觀察兩個(或多個)信號隨時間的變化。並且測試和比較這些不同的信號。為了達到這個目的，在應用普通示波器原理的基礎上，人們采用以下兩種方法同時顯示多個波形:壹種是雙線(或多線)示波法；另壹種是雙跡(或多跡)示波法。用這兩種方法制造的示波器分別稱為雙線(或多線)示波器和雙跡(或多跡)示波器。
雙蹤示波器
雙蹤(或多蹤)示波器是在單線示波器的基礎上增加壹個特殊的電子開關，實現兩個(或多個)波形的分別顯示。由於雙蹤(或多蹤)示波器比雙蹤(或多蹤)示波器更容易實現，所以不需要使用結構復雜、價格昂貴的“雙腔”或“多腔”示波器，所以雙蹤(或多蹤)示波器得到了廣泛的應用。
儀器分類
示波器可分為模擬示波器和數字示波器。對於大多數電子應用，模擬示波器和數字示波器都可以勝任。只是對於壹些特定的應用，由於模擬示波器和數字示波器的特性不同，會有適合和不適合的地方。
模擬的
模擬示波器的工作方式是直接測量信號電壓，通過從左至右穿過示波器屏幕的電子束，將電壓垂直畫出。
數字的
數字示波器的工作模式是通過模擬轉換器(ADC)將被測電壓轉換成數字信息。數字示波器捕獲波形的壹系列樣本並存儲它們，直到判斷累積的樣本是否能夠描繪波形。然後，數字示波器重構波形。
數字示波器可分為數字存儲示波器(DSO)、數字熒光示波器(DPO)和采樣示波器。
為了提高模擬示波器的帶寬，需要全面推廣示波管、垂直放大和水平掃描。提高數字示波器的帶寬，只需要提高前端A/D轉換器的性能，對示波器和掃描電路沒有特殊要求。此外，數字示波管可以充分利用內存、存儲和處理，以及多種觸發和高級觸發功能。80年代，數字示波器作為壹股新生力量崛起，成果眾多，很有可能完全取代模擬示波器。模擬示波器確實從前臺退到了後臺。
測試應用
電壓測量
示波器所做的任何測量都可以歸結為電壓的測量。示波器可以測量各種波形的電壓幅值，不僅可以測量DC電壓和正弦電壓，還可以測量脈沖或非正弦電壓幅值。更有用的是，它可以測量脈沖電壓波形各部分的電壓幅值，如上沖或頂降。這是任何其他電壓測量儀器無法比擬的。
1.直接測量方法
所謂直接測量法，就是直接從屏幕上測量出被測電壓波形的高度，然後轉換成電壓值。定量測試電壓時，壹般將Y軸靈敏度開關的微調旋鈕轉到“校準”位置，這樣就可以從“V/div”的指示值和被測信號所占的縱坐標值直接計算出被測電壓值。因此，直接測量法也叫直尺法。
(1)交流電壓的測量
(2)DC電壓的測量
比較測量方法
比較測量法是將壹個已知的標準電壓波形與被測電壓波形進行比較，得到被測電壓值。
將被測電壓Vx輸入示波器的Y軸通道，調節Y軸靈敏度選擇開關“V/div”及其微調旋鈕，使方便測量的高度Hx顯示在熒光屏上並記錄下來，“V/div”開關和微調旋鈕的位置保持不變。去掉被測電壓，在Y軸輸入壹個已知的可調標準電壓Vs，調整標準電壓的輸出幅度，使其顯示與被測電壓相同的幅度。此時，標準電壓的輸出幅度等於測量電壓的幅度。比較法可以避免垂直系統引起的和誤差，從而提高測量精度。
時間的測量
示波器的時基能產生與時間成線性關系的掃描線，所以熒光屏的水平刻度可以用來測量波形的時間參數，如周期信號的重復周期、脈沖信號的寬度、時間間隔、上升時間(上升沿)和下降時間(下降沿)、兩個信號的時間差等等。
當示波器的掃速開關“t/div”的“微調”裝置轉到校準位置時，可根據“t/div”開關的指示值直接讀取和計算出水平方向顯示波形的刻度所代表的時間，從而更精確地計算出被測信號的時間參數。
相位測量
用示波器測量兩個正弦電壓之間的相位差具有實際意義。頻率和時間可以用計數器測量，但正弦電壓之間的相位關系不能直接測量。用示波器測量相位的方法很多，常用的簡單方法。
1.雙跡法
2.相位測量的李薩如圖解法
頻率測量
1.周期性方法
2.李測頻圖解法。