示波器是捕获随时间变化的电子信号的测试仪器，允许用户分析这些信号的特征，例如周期、频率、相位和幅度。它们被非正式地称为“示波器”，在世界各地的物理和工程实验室中无处不在，被业余爱好者、学生和专业人士用来调试、表征和数据收集。示波器通常可以同时记录多个信号或迹线，并且可以连续扫描或编程为仅在特定触发事件后收集迹线。示波器便携且多功能，是任何级别电子测试的基石。 USB 示波器继承了传统示波器的这些理想特性，并在不牺牲性能的情况下对其进行了改进。
USB 示波器与传统示波器有何不同？
上述传统示波器通常具有自己的内置屏幕和用户界面 (UI)，从而增加了设备的成本和物理占用空间。此外，用户必须通过 LAN 连接或拇指驱动器手动从示波器检索数据。另一方面，USB 示波器是该设备的更紧凑版本，可通过 USB 端口连接到计算机。计算机充当示波器的显示器和用户界面，使制造商能够放弃这些额外成本，并专注于改进软件和用户体验。
USB示波器有哪些优点？
便携性：鉴于 USB 示波器没有物理显示屏或 UI，因此它比台式示波器更加便携。这使得它们非常适合空间有限的现场工作或实验室环境。
成本效益：由于复杂性降低，USB 示波器通常比传统示波器便宜。成本的降低使预算有限的用户可以使用它们。
多功能性：由于它充当示波器的 UI 和显示屏，因此随附的软件通常包含更多功能，例如数据记录以及轻松共享和存储数据的能力。
易于使用：与传统实验室设备相比，USB 示波器的 UI 对于更熟悉计算机的用户（例如本科生和初级研究人员）来说更加直观。
USB 示波器有哪些应用？
示波器是一种用途极其广泛的仪器，可用于广泛的领域。下面的列表列出了其中一些应用程序，但并不详尽。
电子和电力系统设计：工程师使用示波器协助电子电路的设计、测试和调试。查看和测量交流和直流电压随时间变化的能力有助于确保组件按预期运行，无论是小型还是大型。在大规模商业生产中，示波器还有助于验证电子元件和系统是否符合严格的质量和性能标准。最后，示波器可用于测量和分析电力系统的性能，包括逆变器、转换器和电源装置。
汽车诊断：技术人员和研究人员 汽车行业 使用示波器来调试和诊断许多汽车部件（例如传感器、执行器和开关）的问题。示波器还可以测试车辆的通信数据流。
教育和培训：示波器因其易于使用的性质以及在演示物理和工程课程中常见的本科水平电子原理方面的实用性而在教育机构中无处不在。他们还可以帮助学生进行基本的电子实验室实验和电路搭建。
电信：工程师使用示波器来分析和解决通信系统问题。技术人员可以诊断信号完整性问题，实时查看给定信号的带宽，并计算数据传输速率。
研究与开发：许多科学领域的研究人员都使用示波器，包括但不限于物理、工程、生物医学和材料科学。研究实验室中的示波器广泛用于数据收集和分析的实验。
音频和声学：示波器不仅限于电磁领域，还可以帮助分析数字音频信号、设计音响设备以及解决音频系统中的问题。
USB示波器的关键技术规格有哪些？
通道数：可同时测量的迹线数。传统示波器和 USB 示波器通常都提供两到四个通道。对数据进行数学运算的能力通常不计为单独的通道。
带宽：示波器可以精确测量的频率范围。在指定带宽之外，测量到的信号功率将开始快速下降。观察更快的信号需要更高的带宽。中低成本示波器的范围可能在数十到数百兆赫兹，而高端型号可能超过 1 GHz。
采样率：示波器对信号进行采样的速度。这与带宽有关，因为采样率必须至少是示波器规定带宽的两倍（请参见 奈奎斯特定理）。然而，为了提高采集信号的保真度，采样率往往远高于奈奎斯特频率。高采样率可以减少混叠并为信号绘图和处理提供更高的时间分辨率。
分辨率：可测量的最小电压变化。该数字由输入电压范围和位数决定。大多数示波器通常为 8 或 12 位，并且具有可调节的电压范围 ± 50毫伏至 ± 50V或以上。 更高的分辨率可以对信号进行更详细的分析，但更高的位分辨率通常是以采样速度为代价的。
利用基于 FPGA 的数字 USB 示波器最大限度地提高灵活性和性能
摩库示波器 是所有基于 FPGA 型号的 13 种软件定义仪器之一 莫库家族。用作单个仪器时，可通过以下方式查看界面和设置 莫库：应用程序，示波器提供四个信号采集通道和一个数学通道，可以对迹线数据执行各种操作，包括加法、乘法、傅里叶分析和 XY 绘图。用户还可以实时测量四个通道中任意一个通道之间的相对相位、频率和占空比。示波器还支持内部和外部触发，并包含嵌入式 Moku 波形发生器。图 1 显示了在单仪器模式下使用的示波器，每个通道的设置可在右侧查看。示波器中的迹线和设置可以使用以下命令轻松导出为 .csv 格式 莫库：应用程序，它可以通过 LAN、USB-C 或 Wi-Fi 将 PC 或 Mac 连接到 Moku 设备。
图 1：在单仪器模式下使用数字示波器。 Moku 示波器最多可以同时绘制四个输入以及一个数学通道。
此外，Moku 示波器还可以使用两个输入通道 多仪器并行模式。多仪器模式对 Moku 设备的 FPGA 进行分区，以便多台仪器可以同时运行。这使得示波器可以轻松地与其他 Moku 仪器集成，例如 逻辑分析仪， 波形发生器或相位计。以这种方式运行示波器，通过仪器之间的全数字连接，消除了模拟设置特有的插入损耗和相位漂移。
对于示例使用，图 2 显示 Moku:Pro 在多仪器模式下配置为 锁相环。在此设置中，Moku 相位表 插槽 2 中测量波形发生器产生的简单正弦波并生成锁相输出。示波器用于监视波形发生器和相位计的输出，并验证锁相是否正常工作。
图 2：在多仪器模式下使用数字示波器。通道 3 中的示波器同时测量波形发生器和相位计的输出。
选择合适的 USB 示波器
Moku 示波器等数字 USB 示波器为信号分析提供了便捷且经济高效的解决方案。设备上提供的多种仪器、仪器之间的数字连接以及小巧的外形使 Moku 在物理空间和预算有限的情况下特别有用。在保留传统独立示波器的所有功能的同时，它还在多功能性和易用性方面提供了显着的优势。
要了解有关 Moku 示波器的更多信息，请查看以下资源：
案例研究： 与 Moku:Go 和 Chalmers Solar Team 一起打造可持续的、有竞争力的太阳能汽车
案例研究： 使用 Moku:Go 自动对准光学腔系统
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