數位示波器

示波器是一種能夠捕捉輸入電壓訊號並將其轉換為正確比例的電壓-時間波形，並在比例尺網格上顯示的裝置。示波器具有觸發電路，用於確定何時捕獲和顯示輸入訊號；其可變增益前端允許（垂直）訊號調節，以適應各種輸入訊號幅度；水平（時基或掃描）調節則定義了訊號擷取的時間週期。

許多人聲稱自己發明了類比示波器，但泰克公司完全可以宣稱自己發明了第一台觸發掃描（類比）示波器，這大大提高了該儀器的實用性和多功能性。

1985年，沃爾特·勒克羅伊（Walter LeCroy）及其勒克羅伊公司（現為泰萊達因勒克羅伊公司）的設計團隊發布了首款數位儲存示波器（DSO，現簡稱數位示波器）——型號為9400。這款示波器複製並改進了當時類比示波器的功能和性能。 9400型示波器的頻寬（125 MHz）與當時的類比示波器相當，並且能夠使用32,000個取樣點（在當時，這是一個驚人的長記錄長度）連續長時間捕獲訊號。雖然有人認為勒克羅伊公司於1971年推出的WD2000波形數位化儀是首款數位儲存示波器，但其記錄長度僅限於20個取樣點，且架構難以擴展到更長的記錄長度。點擊此處閱讀完整故事。https://www.teledynelecroy.com/沃爾特·勒克羅伊.

類比示波器利用陰極射線管 (CRT) 顯示電訊號的電壓隨時間的變化。 CRT 的電子束在一段預設時間內掃描整個 CRT 螢幕，起始位置由觸發電路設定。這段（水平方向的）時間週期稱為（電子束）掃描。可變增益前端放大器用於設定掃描期間 CRT 電子束的最大垂直偏轉角度。掃描結束後，CRT 電子束的強度會迅速衰減，因此類比示波器非常適合觀察重複訊號，但不太適合觀察間歇性訊號。通常會使用諸如拍立得相機之類的記錄設備，在觸發間歇訊號時拍攝 CRT 的影像。

數位示波器使用類比數位轉換器 (ADC) 以離散的時間間隔對類比輸入訊號進行垂直取樣，然後將類比輸入訊號轉換為具有特定量化等級的數位取樣點。當這些數位取樣點連接在一起時，它們可以忠實地表示類比訊號。數位示波器的特性由 ADC 中的垂直電平數來表徵，以 2^N 位元表示。^N 定義每個採樣點可區分的最大離散垂直量化等級數。每個採樣點都儲存在記憶體緩衝區中，用於顯示或進行其他數學處理。

數位儲存示波器只是數位示波器的另一種說法，反映出取樣點儲存在記憶體緩衝區中。

1985年，沃爾特·勒克羅伊（Walter LeCroy）及其勒克羅伊公司（現為泰萊達因勒克羅伊公司）的設計團隊發布了首款數位儲存示波器（DSO，或簡稱數位示波器）——型號為9400。這款示波器複製並改進了當時類比示波器的功能和性能。 9400型示波器的頻寬（125 MHz）與當時的類比示波器相當，並且能夠使用32,000個取樣點（在當時，這是一個驚人的長記錄長度）連續長時間捕獲訊號。雖然有人認為勒克羅伊公司於1971年推出的WD2000波形數位化儀是首款數位儲存示波器，但其記錄長度僅限於20個取樣點，且架構難以擴展到更長的記錄長度。點擊此處閱讀完整故事。https://www.teledynelecroy.com/walter-lecroy.

類比示波器使用陰極射線管 (CRT) 在 CRT 上顯示螢光粉軌跡，該軌跡顯示與輸入電訊號一致的連續電壓-時間波形，且軌跡強度隨時間快速衰減。數位示波器將類比電訊號轉換為數位取樣點，這些取樣點連接起來可以正確重現類比波形，並將重建的波形顯示在液晶顯示器 (LCD) 上，同時這些數位取樣點還可以用於進一步處理，以進行測量或計算數學函數。

數位示波器通常安裝在機架上，可以連接測量比典型示波器多得多的通道，但缺少可變增益前端放大器、耦合選擇、前面板、顯示器以及大多數人認為示波器理所當然的其他功能。

示波器以電壓訊號作為輸入。必須使用探頭或感測器將非電壓訊號（例如電流訊號、磁場訊號）轉換為電壓訊號，並正確縮放至相應的單位。示波器製造商通常會提供用於測量電流的探頭或感測器，而用於測量其他單位的感測器也隨處可見。大多數專業級示波器都支援常見的單位轉換（例如，從伏特到安培）以及許多其他單位轉換，但如果這是您需求的重要功能，最好在購買前檢查示波器是否支援單位轉換，尤其是在感測器的輸入輸出比為非線性時。

參考網路研討會第 7 部分：如何使用示波器進行電流測量？以及 第 8 部分：如何使用分流電阻在示波器上測量電流？更多詳情請見 2023 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

这IEEE 1057 波形記錄器數位化標準數位示波器的類比頻寬是指幅度響應為參考頻率（示波器通常為直流電）下響應的 -3 dB（相當於 70.7%）時的頻率。雖然在數位示波器中設定類比放大器指標可能看起來令人困惑，但數位示波器在數位化和儲存訊號的部分之前包含許多類比放大器組件。

訊號擷取和測量所需的頻寬很大程度上取決於待測訊號、測量類型以及所需的測量精度。大多數工程師通常採用的經驗法則是，示波器的頻寬應為待測最高頻率訊號的三倍，但這對於極高頻訊號而言並不實際。

請參閱常見問題（上文）中示波器頻寬的定義。大多數示波器在接近 -3 dB 頻寬額定頻率時，振幅會緩慢下降，大約在頻寬額定頻率的 50% 開始出現平緩的幅度滾降。這意味著，如果示波器在額定頻寬的 70% 處幅度響應為 -1 dB，在額定頻寬的 85% 處幅度響應為 -2 dB，那麼與輸入正弦波頻率接近示波器頻寬額定值時相比，捕獲的純正弦波的幅度將分別約為 90% (-1 dB)、80% (-2 dB) 和 70% ( dB)。然而，大多數工程師使用示波器測量的並非純正弦波。請注意，由於各種原因，頻寬最高的示波器可能具有更平坦（幅度滾降較小）或可調節的振幅響應。

更可能的情況是，工程師正在測量一個類似方波的訊號。在這種情況下，我們知道方波可以用傅立葉級數展開來表示，該級數由基頻和奇次諧波之和構成，其中第N次諧波在該頻率處的振幅為1/N。這意味著，要準確地表示方波，需要足夠的頻寬來捕捉基頻和足夠的奇次諧波。多少次奇次諧波才算「足夠」（以及需要多少頻寬）取決於工程師對示波器上上升時間測量值比實際訊號慢的容忍度，以及被測訊號中存在的過沖和振鈴的程度。如果只捕捉到3次諧波，上升時間會明顯變慢，過衝和振鈴也會很明顯；而如果捕獲到99次諧波，則捕獲到的訊號與原始輸入訊號將無法區分。

這回到了最初對「需要多大的頻寬？」這個問題最常給出的答案——大約是最高頻率訊號頻寬的3倍。但是，「最高頻率」究竟是什麼意思呢？在這裡，大多數工程師指的是示波器的上升時間測量能力（這與頻寬相關）。如果工程師想要測量一個上升時間為1奈秒的訊號，他們不會選擇一台上升時間也為1奈秒的示波器（這樣的示波器通常頻寬為350兆赫茲），而是選擇一台頻寬是其3倍（即1吉赫茲）的示波器。

參考網路研討會第二部分：我的示波器需要多大的頻寬？更多詳情請見 2023 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

解析度是指類比數位轉換器 (ADC) 的量化等級數，一個 N 位元 ADC 具有 2^N 個量化等級。^N 量化等級。例如，8 位元示波器有 2 個量化等級。⁸ = 256 個量化級別，而 a 12-bit 示波器有 2¹² = 4096 個量化等級。請注意，ADC 的位元數（量化等級）並不能保證示波器訊號路徑的其餘部分（尤其是類比組件）的雜訊性能能夠達到高解析度 ADC 的等級。因此，一款標榜高解析度的示波器，其性能可能與傳統的 8 位元解析度示波器並無二致。參考高解析度示波器設計方法比較欲了解更多有關示波器製造商在設計高分辨率示波器時所做的權衡取捨的詳細信息，請參閱參考網絡研討會。第一部分：什麼是示波器解析度？更多詳情請見 2023 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

高解析度示波器是指任何宣傳為高解析度示波器，且其透過改進硬體、軟體濾波（降低頻寬和取樣率）或兩者結合的方式，提供比傳統8位元示波器更高的解析度和訊號雜訊比。然而，高解析度的宣傳並不能保證實際表現。如果聲稱高解析度僅針對ADC，或聲稱基線雜訊或訊號雜訊比的改善僅在降低頻寬的情況下才能實現，則表示所謂的高解析度在所有正常的示波器工作條件下都無法真正實現。參考高解析度示波器設計方法比較更多詳情請見下文。

兩者並無區別——只是表達同一概念的兩種方式，不過需要注意的是，泰萊克羅伊公司（Teledyne LeCroy）擁有“高清示波器”（High Definition Oscilloscope）及其縮寫“HDO”的註冊商標，該公司是首家提供此類示波器的公司。 12-bit 高解析度示波器，始終提供 12 位元輸出，取樣率或頻寬不會降低。

混合訊號示波器 (MSO) 通常指的是同時具有類比和數位（邏輯）輸入通道的示波器。常見的配置是 4 個類比輸入通道和 16 個數位邏輯輸入通道。數位邏輯輸入通道可以節省稀缺（且成本更高）的類比輸入通道，用於處理那些需要其強大功能的訊號；同時，數位邏輯輸入通道也可用於簡單的切換訊號、邏輯訊號或低速串列資料（例如 I2C、SPI、UART 等）訊號。

混合域示波器 (MDO) 是一種市場推廣術語，指的是能夠提供某種射頻 (RF) 輸入或轉換功能的示波器，它可以同時捕捉時域和頻域的訊號。如果配備專用的射頻輸入，其功能可以與頻譜分析儀類似。而使用軟體快速傅立葉變換 (FFT) 技術，無需專用（且成本高昂）的射頻輸入，也能實現類似的功能。

示波器的振幅精度由許多不同的因素構成，並且會因示波器的解析度、輸入路徑、輸入頻率成分、是否使用探頭等因素而有所不同。幅度精度可以優於 1%。 12-bit 高解析度示波器 (HDO®) 採用電纜訊號輸入，對於使用 50 Ω 終端電阻連接主動探頭的 8 位元示波器，精度可達 5%（或更高）。雖然這些精度與數位電壓表 (DVM) 相比可能顯得較低，但示波器的功能遠比數位電壓表強大。

參數支持第一部分：示波器解析度、精準度和靈敏度有什麼區別？更多詳情請見 2024 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

靈敏度是指示波器能夠顯示的最小訊號變化。與低靈敏度示波器相比，高靈敏度示波器可以顯示更小的訊號。示波器的靈敏度調節是透過垂直增益設定（伏/格）來實現的。需要注意的是，高靈敏度不一定意味著高精度，而且指示高靈敏度的類比垂直增益設定（例如，1 或 2 mV/格）可能會因示波器 ADC 解析度或雜訊的限製而影響其實際應用。參考第一部分：示波器解析度、精準度和靈敏度有什麼區別？更多詳情請見 2024 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

歷史上，工程師通常認為上升時間與頻寬的關係可以用公式 TR(s) = 0.35/頻寬 (Hz) 來表示，其中 TR 指的是 10-90% 的上升時間（由 IEEE 定義）。在示波器頻寬非常低（1 GHz 或更低）且幅度滾降非常緩慢的時代，這個公式（在很大程度上）是正確的。對於頻寬較低的示波器，這個公式仍然適用。

如今，頻寬更高的示波器——或者說訊號路徑更複雜、雜訊更低的示波器——對於產品線中頻寬較低的型號，可能遵循 TR(s) = 0.35/頻寬 (Hz) 的公式，而對於頻寬最高的型號，則遵循 TR(s) = 0.4/頻寬 (Hz) 甚至在 TR(s) = 0.45) 的某些公式可能接近 TR(s) = 0.45）。頻寬較低的型號分子較低的原因是，與頻寬最高的型號相比，它們可能使用了具有更大高頻餘裕的類比訊號路徑，從而實現了較慢的幅度滾降。在產品系列中頻寬最高的示波器型號上，類比訊號路徑的振幅響應可能已經達到了一個硬性上限，超過該上限後，振幅響應會迅速滾降，這導致上升時間更慢（分子更高），因為超過示波器頻寬額定值後，高頻響應會高度衰減。

參考網路研討會第三部分：示波器中的上升時間與頻寬有何關係？更多詳情請見 2023 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

數位示波器透過類比數位轉換器 (ADC) 將訊號數位化，ADC 會對電壓值進行取樣並保持，從而創建離散的取樣點。取樣點以給定的頻率（時間間隔）記錄，取樣率稱為取樣/秒。

參考網路研討會第四部分：什麼是示波器取樣率？我需要多高的取樣率？更多詳情請見 2023 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

根據奈奎斯特取樣定理，所需的最小取樣率是待測頻率的兩倍。在數位示波器中，這通常被理解為取樣率，並且必須至少是示波器頻寬的兩倍。然而，示波器通常不會在頻寬之外保持恆定的振幅響應，它會將一些高頻成分傳遞到頻寬之外。因此，大多數示波器的最小取樣率與頻寬之比為 2.5。這可以被認為是利用數位取樣點重建正弦波的最低要求。

為了從數位取樣點精確重建更複雜的訊號波形，工程師通常需要在上升沿採集 5 個甚至多達 10 個取樣點。如果工程師遵循通常的經驗法則，選擇頻率比待測訊號頻率高三倍的示波器（參考網路研討會），則需要注意以下問題。第二部分：我的示波器需要多大的頻寬？有關其他詳細信息，請參閱 2023 年示波器咖啡休息網絡研討會系列或標題類似的常見問題解答），那麼上升沿上的 5 到 10 個採樣點很容易容納。

參考網路研討會第四部分：什麼是示波器取樣率？我需要多高的取樣率？更多詳情請見 2023 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

擷取記憶體用於儲存數位示波器的取樣點，以便呼叫到顯示器或進行進一步處理，例如進行測量、執行數學計算等。

示波器擷取記憶體儲存數位化訊號的示波器取樣點，而為示波器功能供電的中央處理單元 (CPU) 則有自己的隨機存取記憶體 (RAM) 來滿足 CPU 的需求。

記憶體深度是描述採集記憶體總長度的另一種方式，單位可以是點（例如，千點 (kpts)，兆點 (mpts)）。Mpts）、千兆點（Gpts））或樣本（例如，兆種樣本（MS））。

更多的樣本（或採樣點）意味著在需要降低取樣率之前，能夠捕獲更長的連續時間間隔。工程師需要多少樣本取決於他們希望捕獲的訊號頻寬、希望捕獲這些訊號的時間分辨率以及希望採集的連續時間長度。

如果示波器的取樣率為 10 GS/s，擷取記憶體為 1 GS（或 Gpts），那麼它可以擷取 100 ms 的時間（1 GS / 10 GS/s = 0.1 s，即 100 ms）。如果需要用 1 GS 的採集記憶體採集 200 ms 的時間，則取樣率必須降低到 5 GS/s，這是否可接受尚待商榷。

示波器基線雜訊是指在未連接任何訊號的情況下，示波器輸入通道的交流均方根值。簡單的基線雜訊測試可以大致反映示波器在無訊號輸入時的雜訊性能。雖然此測試簡單易行，但它並非最能真實反映示波器性能的測試方法，因為大多數示波器在使用時都會連接輸入訊號。然而，即使連接了輸入訊號，雜訊也不會降低，因為新增的訊號幅度只會增加後續測量的雜訊。因此，基線雜訊可以作為粗略評估示波器整體性能的有效方法。

請注意，在泰萊克羅伊示波器中，SDEV 測量值等於交流 RMS。

參數支持高解析度示波器設計方法比較有關示波器中各種噪音類型的更多詳細資訊。

訊號雜訊比是指滿量程範圍與基線雜訊的比值，以伏特為單位，計算公式如下：

訊號雜訊比 (dB) = 20*log10((V_全尺寸/(2*√2))/V_{交流有效值}))

與V_全尺寸其中，V 為示波器滿量程電壓（等於垂直分格數 * V/div 增益設定），V 為電壓。_{交流有效值}是給定 V/div 增益設定下基線訊號的交流 RMS 值。

請注意，有些示波器（例如 Keysight、Teledyne LeCroy）滿量程有 8 個垂直刻度，而有些示波器（例如 Tektronix）滿量程有 10 個垂直刻度。

請注意，Teledyne LeCroy 的交流 RMS 測量值稱為 SDEV，而其他示波器通常具有可選擇的交流或直流 RMS 測量值。務必使用交流 RMS 值，否則訊號雜訊比 (SNR) 計算將錯誤包含示波器通道中任何微小直流偏移誤差的影響。

SNR(dB) = 20*log10( (V/div*8/(2*sqrt(2)))/noise_in_rms)

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根據 IEEE Std. 1057《數位化波形記錄器標準》，SINAD 是訊號均方根值與雜訊和失真均方根值之比。 SINAD 是在特定頻率和振幅下，使用正弦波輸入訊號測量的。測量時的幅度會影響失真，因此應明確規定（通常為滿量程幅度的 90%）。 SINAD 能更全面地衡量示波器在實際運作中的表現。

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降低示波器測量訊號雜訊的最佳方法是使用低雜訊、高解析度示波器，該示波器應在全頻寬下提供 12 位元解析度。但是，任何示波器都可以透過模擬硬體或數位軟體濾波器來降低噪聲，前提是降低噪聲所需的頻寬損失可以接受。

硬體濾波器通常在頻道選單中顯示為 20 MHz 或 200 MHz（或類似值）的頻寬限制。這些濾波器的滾降速度往往很慢，因此它們的降噪能力可能不如數位軟體濾波器。

數位軟體濾波器可以是數學函數、高解析度模式，也可以是通道選單中的軟體濾波器選項（例如，Teledyne LeCroy 的增強解析度 (ERes) 選項）。從數學角度來看，取樣率（和頻寬）每減半，雜訊就會降低 3 dB（約 30%，或 0.5 個有效位元）。有時，數位軟體濾波器會在數學濾波運算後對取樣點進行插值，但硬體取樣率仍會降低。

要警惕那些承諾性能優於數學上可能達到的高解析度模式，或是那些在原本只能達到 8 位元解析度的示波器上實現高解析度（和更低雜訊）的唯一手段。

參數支持高解析度示波器設計方法比較有關示波器降低噪音所做權衡的更多詳細信息，請參閱網路研討會。第 6 部分：如何降低示波器量測訊號中的雜訊？更多詳情請見 2023 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

 

示波器有效位數 (ENOB) 由示波器訊號雜訊比 (SINAD) 的測量值得出，計算方法如下：

示波器 ENOB= (SINAD-1.76)/6.02

如果示波器系統中雜訊的主要來源不是前端放大器，則系統有效位數 (ENOB) 將接近類比數位轉換器 (ADC) 的有效位數。要注意的是，ADC 的有效位數是系統效能的上限，但係統效能才是需要重點關注的效能指標。實際上，示波器（系統）的有效位數始終小於 ADC 的有效位數。

如果應用的輸入訊號不是 100% 如果振幅達到最大值，則 ENOB 的推導如下：

示波器有效位數 = (SINAD - 1.76 + 20 log((滿量程振幅)/(輸入振幅)))/6.02

根據該公式可以推斷出一條經驗法則：每有效位元的訊號雜訊比 (SINAD) 降低 6 dB。因此，有效比特數提高半個相當於雜訊降低 3 dB (30%)，而有效位元數提高一個則相當於雜訊降低 6 dB (50%)。有效位數 (ENOB) 的微小差異對垂直（電壓幅度）雜訊的影響非常顯著。

參數支持高解析度示波器設計方法比較有關各種雜訊類型的更多詳細信息，以及為什麼在數位化儀或示波器中部署時無法完全達到 ADC 額定位數的原因。

參數支持第二部：示波器ADC的有效位數和ENOB是什麼？更多詳情請見 2024 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

類比數位轉換器 (ADC) 的有效位數 (ENOB) 是示波器 ENOB 的上限，但示波器 ENOB 才是需要理解的關鍵效能指標。實際上，示波器 ENOB 總是小於 ADC ENOB。如果示波器對其 ADC 的 ENOB 效能做出具體聲明，這很可能意味著示波器的整體 ENOB 效能遠低於此。

參數支持高解析度示波器設計方法比較有關各種雜訊類型的更多詳細信息，以及為什麼在數位化儀或示波器中部署時無法完全達到 ADC 額定位數的原因。

參數支持第二部：示波器ADC的有效位數和ENOB是什麼？更多詳情請見 2024 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

奈奎斯特取樣定理指出，只要以兩倍（或更高）的頻率對正弦波進行數位取樣，就可以無損地重建正弦波。通常，這意味著數位示波器所有通道的最小取樣率應為頻寬的2.5倍。為了考慮到示波器在額定頻寬下並非理想的磚牆濾波器，通常使用2.5:1的取樣率與頻寬比（SR/BW）（而非最小值2）。低於2:1的SR/BW比值會導致數位取樣輸入訊號出現混疊的風險。

如果奈奎斯特取樣率要求未滿足，則訊號被視為欠取樣，無法在不損失資訊的情況下進行重建。雖然訊號仍會進行重建，但重建結果將不正確，稱為混疊。

參數支持第三部分：什麼是示波器混疊？更多詳情請見 2024 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

無雜訊動態範圍 (SFDR) 是示波器輸入訊號基頻的均方根 (RMS) 振幅與示波器輸出中次大雜訊訊號的均方根振幅之比（通常以分貝 (dB) 表示）。 SFDR 通常在示波器上使用 FFT 或頻譜分析儀式的振幅-頻率示波器顯示進行測量。雜散訊號可能由失真或其他雜訊成分引起，也可能與核心類比數位轉換器 (ADC) 的取樣頻率一致。

SFDR（無雜訊動態範圍）是工程師在示波器上進行的品質檢查中最容易被誤解的指標之一。任何類比數位轉換器（ADC）都會在取樣頻率處產生雜訊，這些雜訊的振幅通常很低（與輸入基波相比），頻帶也很窄，因此SFDR值遠高於（甚至不低於）給定輸入頻率下的基線雜訊信噪比或信噪失真比（SINAD）。偶爾，示波器可能會在特定頻率處出現嚴重的失​​真分量，可以透過SFDR測試輕鬆檢測出來，但這並不常見。

參數支持高解析度示波器設計方法比較有關示波器中SFDR的更多詳細資訊。

參數支持第四部分：什麼是示波器無雜訊動態範圍（SFDR）？更多詳情請見 2024 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

採樣示波器，更準確的說法是等效時間採樣示波器，每次觸發提供一個採樣點，並在每次觸發後添加一個很小的延遲，以便從多個觸發事件中重建重複波形。其測量頻寬僅受取樣器頻率響應的限制，而取樣器的頻率響應可以非常高且成本非常低。其限制在於採樣示波器無法捕捉連續波形。

實時示波器通常被稱為單次觸發示波器，因為它可以在一次連續採樣記錄中捕獲連續時間波形。所有放大器和類比數位轉換器 (ADC) 組件都需要能夠承受所擷取訊號的全部頻寬，因此其每 GHz 頻寬的成本遠高於取樣示波器。

取樣示波器只能擷取重複訊號，而即時示波器可以在一次連續取樣記錄中擷取連續時間波形。

參數支持第六部分：即時示波器和取樣示波器有什麼不同？更多詳情請見 2024 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

數位螢光示波器 (DPO) 是泰克公司用來描述其示波器的行銷術語，該示波器採用快速波形顯示架構（最近以 DPX 技術的形式進行銷售），以模仿類比示波器上使用的螢光束 CRT 顯示器的顯示外觀。

其他一些示波器製造商也提供類似的功能。所有這些功能都以犧牲資料儲存為代價來最佳化顯示更新（刷新）速度，因此如果在快速更新顯示期間發現異常，則無法儲存或檢索以進行進一步檢查。此外，它們仍然基於數位採集技術，因此存在大量的死區時間，在此期間它們不會收集（或顯示）波形（或異常）。具有快速更新功能的示波器通常僅適用於重複訊號的極短採集時間，並且在更長（也更實用）的時間段內更新速率會降低，而且它們不太適合同時查看多個訊號。本質上，該功能是在模擬示波器向數位示波器過渡時期設計的，如今對於大多數用戶而言，該功能已不再具有實際用途。

參數支持第 9 部分：什麼是數位螢光示波器？更多詳情請見 2024 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

對於習慣使用類比示波器的人來說（儘管大多數這類工程師早已退休），快速更新率顯示可能更方便易用。對於需要查看持續時間很短且異常值眾多的重複訊號的工程師來說，快速更新率也可能很有用。而對於那些需要捕捉較長時間、非重複時間間隔訊號的工程師而言，快速更新率可能只是一個有趣的功能，在實際調試中卻很少用到。

眼圖和眼圖圖案是用於評估數位訊號品質的顯示工具。它們透過將每個位元的數位電平（以及每個位元前後的任何轉換）疊加在一起，快速直觀地評估數位訊號的品質。理想情況下，眼圖/圖案中間部分非常清晰，頂部（數位電平 1）、底部（數位電平 0）和轉換點（數位電平轉換的上升沿和下降沿）清晰可見。多電平訊號，例如 PAM-3 或 PAM-4，也可以用眼圖顯示。

眼圖和眼型是描述相同事物的兩種方式。

參數支持第 11 部分：什麼是示波器眼圖？更多詳情請見 2024 年 Oscilloscope Coffee Break 網路研討會系列。

使用數位示波器顯示眼圖有兩種基本方法。

第一種方法最基本，但也有許多限制。它使用邊緣觸發，在數位訊號上升沿或下降沿的50%電平處觸發訊號，示波器的時基設定為略長於一個位元週期，並將觸發點設定在示波器網格左邊緣約四分之一處。利用顯示餘輝技術，可以捕捉單一位元週期內的多個短脈衝，並將觸發訊號疊加顯示，以便進行視覺觀察。這種方法雖然直觀，但無法提供連續訊號的眼圖，也無法進行任何後處理來確定眼圖異常的原因，並且會受到示波器觸發抖動的影響。不過，它是一種快速檢查數位訊號品質的好方法。

第二種方法較穩健，應用也較廣泛，尤其適用於高速串列資料訊號。此方法對數位訊號進行長時間連續採集，並透過數學方法提取時脈訊號。提取的時脈週期用於將連續採集的資料「切片」成位元週期，並將這些位元週期疊加起來形成眼圖。由於數據是連續的，因此還可以進行額外的數學處理，例如模擬時脈電路中使用鎖相環 (PLL) 的效果、計算抖動、測量眼圖張開度的各個參數（幅度、寬度等）以及調試任何異常情況。

取樣示波器（在先前的常見問題中已介紹）透過硬體時脈恢復電路與取樣模組配合產生眼圖。如今，這種方法通常被認為是過時的，除非能夠使用非連續（非即時）資料擷取對高速串列資料訊號進行完整分析和評估，否則很少使用。在這種情況下，該方法完全可以滿足需求，並且就示波器提供的頻寬而言成本非常低。但是，如果訊號的位元率或鎖相環 (PLL) 要求不同，則需要不同的硬體。