數位示波器

示波器是一種捕獲輸入電壓訊號並將其轉換為正確縮放的電壓與時間波形的設備，該波形顯示在縮放網格上。示波器具有觸發電路，用於定義何時應捕獲和顯示輸入訊號，以及一個可變增益前端，用於允許（垂直電壓）訊號調整以接受各種輸入訊號幅度。水平（時基或掃描）調整定義擷取訊號的時間段。

許多人會聲稱發明了類比示波器，但泰克可以正確地聲稱發明了第一台觸發掃描（類比）示波器，它極大地提高了儀器的實用性和多功能性。

Walter LeCroy 和他在力科公司（現在的Teledyne LeCroy）的設計團隊於1985 年發布了第一台數位儲存示波器（DSO，或現在簡稱為數位示波器）——命名為9400 型——複製並改進了特性和功能截至當時使用的類比示波器。 Model 9400 的頻寬 (125 MHz) 相當於類比示波器（當時）的頻寬，並且可以使用 32,000 個取樣點長時間連續捕獲訊號（當時，擷取記錄長度非常長） ）。可以說力科的 WD2000 波形數位化儀（於 1971 年推出）是第一台數位儲存示波器，但記錄長度僅限於 20 個取樣點，且該架構無法輕鬆擴展到更長的記錄長度。在這裡閱讀完整的故事https://www.teledynelecroy.com/沃爾特·勒克羅伊.

Walter LeCroy 和他在力科公司（現在的Teledyne LeCroy）的設計團隊於1985 年發布了第一台數位儲存示波器（DSO，或現在簡稱為數位示波器）——命名為9400 型——複製並改進了特性和功能截至當時使用的類比示波器。 Model 9400 的頻寬 (125 MHz) 相當於類比示波器（當時）的頻寬，並且可以使用 32,000 個取樣點長時間連續捕獲訊號（當時，擷取記錄長度非常長） ）。可以說力科的 WD2000 波形數位化儀（於 1971 年推出）是第一台數位儲存示波器，但記錄長度僅限於 20 個取樣點，且該架構無法輕鬆擴展到更長的記錄長度。在這裡閱讀完整的故事https://www.teledynelecroy.com/walter-lecroy.

示波器接受電壓訊號作為輸入。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，並以適當的單位正確縮放。用於測量電流的探頭或感測器通常可從示波器製造商處獲得，並且用於測量其他裝置的感測器也廣泛可用。大多數專業級示波器都提供對常見重新標定（例如，從伏特到安培）和許多其他單位的支持，但如果這是滿足您要求的重要功能，則最好在購買前檢查示波器內對重新標定的支持，尤其是如果感測器具有非線性輸入輸出比。

參考網路研討會第 7 部分：如何使用示波器進行電流測量？和第 8 部分：如何使用分流電阻在示波器上測量電流？有關其他詳細信息，請參閱 2023 年示波器茶歇網路研討會系列。

脊椎側彎處理的精實標準數位化波形記錄器的 IEEE 1057 標準將數位示波器的類比頻寬指定為振幅響應為參考頻率（示波器為直流）響應的 -3 dB（相當於 70.7%）的頻率。雖然數位示波器中的類比頻寬規格似乎令人困惑，但數位示波器在數位化和儲存訊號的部分之前有許多類比放大器組件。

訊號捕獲和測量所需的頻寬很大程度上取決於要測量的訊號、要進行的測量的類型以及測量所需的精度。大多數工程師使用的粗略經驗法則是使用頻寬是他們希望測量的最高頻率訊號三倍的示波器，儘管這對於非常高頻的訊號來說是不切實際的。

請參考常見問題（上文）中示波器頻寬的定義。大多數示波器緩慢接近 -3 dB 額定頻寬頻率，從額定頻寬 50%（左右）的輕微幅度滾降開始。這意味著，如果示波器幅度響應在1% 額定頻寬時為-70 dB，在2% 額定頻寬時為-85 dB，則捕獲的純正弦曲線的幅度將約為90% (-1 dB) 或80 %與輸入正弦頻率接近示波器額定頻寬時相比，分別降低了 (-2 dB) 和 70% (-3 dB)。然而，大多數工程師並沒有使用示波器來測量純正弦曲線。請注意，由於多種原因，最高頻寬示波器可能具有更平坦（振幅滾降較小）或可調幅度響應。

更有可能的是，工程師正在測量類似方波的訊號。在這種情況下，眾所周知，方波可以表示為由基頻和奇次諧波之和組成的傅立葉級數展開式，其中第 N 次諧波在該頻率上貢獻 1/N 振幅。這意味著要準確表示方波，您需要足夠的頻寬來捕捉基頻和足夠的奇次諧波。 How many odd harmonics is “enough” (and how much bandwidth is needed) is determined by the engineer's tolerance for a rise time measurement on the oscilloscope that is slower than the real signal, and the amount of additive overshoot and ringing present on the measured訊號.如果僅捕捉3 次諧波，則與捕獲99 次諧波相比，上升時間將明顯變慢，且過衝和振鈴將很明顯（在這種情況下，捕獲的訊號將與原始輸入訊號無法區分）。

這讓我們回到了在回答「需要多少頻寬？」這個問題時最常給出的原始答案。 – 大約是最高頻率訊號頻寬的 3 倍。但「最高頻率」是什麼意思呢？在這種背景下，大多數工程師都會考慮示波器的上升時間測量能力（與頻寬有關）。如果工程師想要測量上升時間為 1 ns 的訊號，他們不會選擇上升時間為 1 ns 的示波器（這樣的示波器通常具有 350 MHz 的頻寬） – 他​​會選擇頻寬為 3x 的示波器那個（或1 GHz）。

參考網路研討會第 2 部分：我的示波器需要多少頻寬？有關其他詳細信息，請參閱 2023 年示波器茶歇網路研討會系列。

解析度是類比數位轉換器 (ADC) 量化等級的數量，N 位元 ADC 具有 2N 個量化等級。例如，8 位元示波器有 28 = 256 個量化級別，而 12-bit 示波器有 212 = 4096 個量化等級。請注意，ADC 中的位數（量化等級）並不能保證示波器訊號路徑的其餘部分（特別是類比組件）將具有與高解析度 ADC 相稱的雜訊性能。因此，廣告中宣傳的高解析度示波器的效能可能與傳統的 8 位元解析度示波器沒有什麼不同。參考比較高解析度示波器設計方法有關許多示波器製造商在設計高解析度示波器時所做的權衡的更多詳細資訊。參考網路研討會第 1 部分：什麼是示波器解析度？有關其他詳細信息，請參閱 2023 年示波器茶歇網路研討會系列。

高解析度示波器是指任何宣傳的示波器，它使用改進的硬體、軟體濾波（降低頻寬和取樣率）或兩者的組合，以提供與傳統示波器相比更高的解析度和信噪比。位示波器。行銷宣傳的高解析度並不能保證實際表現。聲稱 ADC 具有高分辨率，或只能在降低頻寬的情況下提高基線雜訊或信噪比，這些都是危險訊號，表明在所有正常示波器工作條件下都無法真正實現所謂的高分辨率。參考比較高解析度示波器設計方法閲讀更多的細節。

沒有區別——這只是表達同一件事的兩種方式，但應該指出的是，Teledyne LeCroy 擁有 High Definition Oscillscope 名稱和縮寫 HDO 的註冊商標，是第一家提供這種功能的示波器公司 12-bit 始終提供 12 位元且不降低取樣率或頻寬的高解析度示波器。

混合訊號示波器 (MSO) 通常是指同時具有類比和數位（邏輯）輸入通道的示波器。常見配置是 4 個類比輸入通道加 16 個數位邏輯輸入通道。數位邏輯輸入通道可為需要其功能的訊號保留稀缺（且更昂貴）的類比輸入通道，且數位邏輯輸入通道可用於簡單的切換或邏輯訊號，或低速串列資料（例如，I2C 、SPI、UART等）信號。

混合域示波器 (MDO) 是示波器的行銷術語，提供某種類型的射頻 (RF) 輸入或轉換以擷取時域和頻域中的訊號。如果提供專用射頻輸入，其功能可以類似於頻譜分析儀的功能。軟體快速傅立葉變換 (FFT) 技術可用於提供類似的功能，而無需專用（且昂貴）的射頻輸入。

示波器的振幅精度由許多不同的組件組成，並且會根據示波器解析度、輸入路徑、輸入頻率內容、是否使用探頭等而變化。 12-bit 具有電纜訊號輸入的高清示波器 (HDO®)，對於使用透過 5 Ω 終端耦合到示波器的主動探頭進行操作的 8 位元示波器，可達到 50%（或更高）。雖然與數位電壓表 (DVM) 相比，這些精度看起來可能較低，但示波器提供的功能遠多於 DVM。

參數支持第 1 部分：示波器解析度、精確度和靈敏度之間有什麼區別？請參閱 2024 年示波器茶歇網路研討會系列以了解更多詳細資訊。

靈敏度是示波器中可以看到的最小訊號變化。與靈敏度較低的示波器相比，靈敏度高的示波器可用於查看較小的訊號。示波器上的靈敏度調整是使用垂直增益設定（伏/格）進行的。請注意，高靈敏度不一定與高精度相關，且表示高靈敏度的類比垂直增益設定（例如，1或2 mV/格）的有用性可能會受到ADC解析度或示波器中的雜訊的限制。參考第 1 部分：示波器解析度、精確度和靈敏度之間有什麼區別？請參閱 2024 年示波器茶歇網路研討會系列以了解更多詳細資訊。

從歷史上看，工程師會根據公式 TR(s) = 0.35/頻寬 (Hz) 考慮上升時間與頻寬的關係，其中 TR 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）且振幅滾降非常緩慢的時代，這個公式（大部分）是正確的。此公式對於較低頻寬的示波器仍然適用。

現今更高的頻寬示波器（或具有更複雜、更低雜訊訊號路徑的示波器）對於產品線較低（頻寬）端的型號可能會遵循 TR(s) = 0.35/頻寬 (Hz) 公式，但會遵循 TR對於最大頻寬模型，(s) = 0.4/頻寬(Hz) 或可能接近TR(s) = 0.45/頻寬(Hz)（或在某些情況下更高）。較低頻寬模型中分子較低的原因是，與最高頻寬模型相比，它們可能使用具有更大高頻餘裕以實現更慢幅度滾降的類比訊號路徑。在產品系列中頻寬最高的示波器型號上，類比訊號路徑可能已達到幅度響應的硬性上限，且幅度響應會在超過該上限後迅速滾降，這會導致上升時間變慢（分子更高），因為超過示波器額定頻寬的高度衰減的高頻響應。

參考網路研討會第 3 部分：示波器中的上升時間與頻寬有何關係？有關其他詳細信息，請參閱 2023 年示波器茶歇網路研討會系列。

數位示波器透過類比數位轉換器 (ADC) 對訊號進行數位化，類比數位轉換器取樣並保持電壓值以建立離散取樣點。以給定頻率（時間間隔）記錄取樣點，取樣率稱為取樣/秒。

參考網路研討會第 4 部分：什麼是示波器取樣率以及我需要多少？有關其他詳細信息，請參閱 2023 年示波器茶歇網路研討會系列。

根據奈奎斯特定理，所需的最小取樣率是您希望測量的頻率的兩倍。在數位示波器中，這通常被解釋為取樣率，並且必須至少是示波器額定頻寬的兩倍。然而，示波器通常不會出現超過頻寬額定值的磚牆振幅響應，並且它會傳遞一些超出頻寬額定值的高頻內容。因此，大多數示波器提供的最小取樣率與頻寬之比為 2.5。這可以被認為是從數位取樣點重建正弦波的最小值。

為了從數位採樣點準確地重建更複雜的訊號形狀，工程師通常希望在上升沿有 5 個或最多 10 個採樣點。如果工程師遵循一般經驗法則，選擇示波器的速度比他們希望測量的訊號快三倍（參考網路研討會第 2 部分：我的示波器需要多少頻寬？在 2023 年示波器茶歇網絡研討會系列中了解其他詳細信息，或類似標題的常見問題解答），則可以輕鬆容納上升沿上的 5 到 10 個採樣點。

參考網路研討會第 4 部分：什麼是示波器取樣率以及我需要多少？有關其他詳細信息，請參閱 2023 年示波器茶歇網路研討會系列。

擷取記憶體用於儲存數位示波器取樣點，以便呼叫到顯示器或進一步處理以進行測量、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) 擁有自己的隨機存取記憶體 (RAM) 來滿足 CPU 的需求。

記憶體深度是描述擷取記憶體總長度的另一種方式，無論是點（例如，千點（kpts）、兆點（Mpts）、千兆點（Gpts））或樣本（例如兆種樣本（MS））。

更多樣本（或點）提供了更多能力，可以在需要降低取樣率之前捕獲非常長的連續時間間隔。工程師需要多少個樣本取決於工程師希望捕獲的訊號的頻寬、工程師希望捕獲這些訊號的時間分辨率以及工程師希望獲取的連續時間量。

如果示波器的取樣率為 10 GS/s 和 1 GS（或 Gpts）擷取記憶體，則它可以擷取 100 ms 的時間（1 GS / 10 GS/s = 0.1 s 或 100 ms）。如果希望使用 200 GS 的採集記憶體捕獲 1 ms，則採樣率必須降低至 5 GS/s，這可能（也可能不）可以接受。

示波器基線雜訊是在沒有連接訊號的情況下測量的示波器輸入通道的 AC RMS 值。當示波器輸入上不存在訊號時，簡單的基線雜訊測試將提供雜訊性能的一般指示。雖然此測試簡單且易於執行，但它並不是對示波器性能最真實的測試，因為大多數示波器都是在連接到輸入訊號的情況下使用的。儘管如此，當添加輸入訊號時，雜訊不會減少，因為添加的訊號幅度只會在以後的測量中添加雜訊。因此，基線雜訊可以成為粗略評估整體性能的有用測試。

請注意，在 Teledyne LeCroy 示波器中，SDEV 測量相當於 AC RMS。

參數支持比較高解析度示波器設計方法有關示波器中各種類型雜訊的更多詳細資訊。

訊號雜訊比是滿量程範圍除以基線雜訊之比的計算結果，根據以下公式以伏特表示：

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

與V_全尺寸是示波器上的滿量程電壓（等於垂直格數 * V/div 增益設定）和 V_{交流有效值}是給定 V/div 增益設定下基線訊號的 AC RMS 值。

請注意，某些示波器（例如 Keysight、Teledyne LeCroy）具有 8 個滿量程垂直刻度，而其他示波器（例如 Tektronix）則具有 10 個滿刻度垂直刻度。

請注意，Teledyne LeCroy 的 AC RMS 測量被命名為 SDEV，而其他示波器通常具有可選擇 AC 或 DC 讀數的 RMS 測量。請務必使用 AC RMS 值，否則 SNR 計算將錯誤包含示波器通道中任何小 DC 偏移誤差的影響。

訊號雜訊比(dB) = 20*log10((V/div*8/(2*sqrt(2)))/noise_in_rms)

參數支持比較高解析度示波器設計方法有關示波器中各種類型雜訊的更多詳細資訊。

根據 IEEE 標準。 1057 IEEE 數位化波形記錄器標準，SINAD 是均方根 (rms) 訊號與 rms（基線）雜訊和失真的比率。 SINAD 是使用正弦波輸入在特定頻率和振幅下測量的，進行測量的振幅確實會影響失真，因此應指定（通常為滿量程幅度的 90%）。 SINAD 是對示波器在實際操作中性能的更完整的衡量。

參數支持比較高解析度示波器設計方法有關示波器中各種類型雜訊的更多詳細資訊。

降低示波器測量訊號雜訊的最佳方法是使用在全頻寬下提供 12 位元解析度的低雜訊、高解析度示波器。但是，任何示波器都可以使用類比硬體或數位軟體濾波器來降低噪聲，只要以較低頻寬換取降低噪聲的權衡是可以接受的。

硬體濾波器通常在通道選單中顯示為 20 MHz 或 200 MHz（或類似）頻寬限制。這些濾波器的滾降往往非常緩慢，因此它們的降噪能力可能低於數位軟體濾波器。

數位軟體濾波器可以是數學函數，可以是高解析度模式，或者可以是頻道選單中的軟體濾波器選擇（例如，Teledyne LeCroy的增強解析度（ERes）選擇）。從數學上講，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器運算後對取樣點進行插值，但硬體取樣率仍會降低。

警惕那些承諾比數學上可能的性能更好的性能的高分辨率模式，或者這是在 8 位元分辨率示波器中實現高分辨率（和更低噪聲）的唯一方法。

參數支持比較高解析度示波器設計方法有關為降低示波器雜訊而進行的權衡的更多詳細資訊。參考網路研討會第 6 部分：如何減少示波器測量訊號的雜訊？有關其他詳細信息，請參閱 2023 年示波器茶歇網路研討會系列。

示波器 ENOB 來自示波器 SINAD 的測量，如下所示：

示波器 ENOB= (SINAD-1.76)/6.02

如果前端放大器不是示波器系統中的主要雜訊源，則係統 ENOB 將接近 ADC 的 ENOB。重要的是要了解 ADC ENOB 是系統效能的上限，但係統效能是需要了解的關鍵效能。實際上，示波器（系統）ENOB 將始終小於 ADC ENOB。

如果應用的輸入訊號不是 100% 滿量程幅度，則 ENOB 推導如下：

示波器 ENOB= (SINAD-1.76+20 log((滿量程振幅)/(輸入振幅)))/6.02

從該方程式可以推斷出每有效位元 6 dB SINAD 的「經驗法則」。因此，半個有效位元的改善相當於雜訊降低 3 dB (30%)，全有效位元的改善相當於雜訊降低 6 dB (50%)。 ENOB 的微小差異對於垂直（電壓幅度）雜訊而言意義重大。

參數支持比較高解析度示波器設計方法有關各種類型雜訊的更多詳細信息，以及為什麼在數位化儀或示波器中部署時未完全達到 ADC 額定位數。

參數支持第 2 部分：什麼是示波器 ADC 有效位元和 ENOB？請參閱 2024 年示波器茶歇網路研討會系列以了解更多詳細資訊。

ADC ENOB 是示波器 ENOB 的上限，但示波器 ENOB 是需要了解的關鍵效能。實際上，示波器 ENOB 將始終小於 ADC ENOB。如果示波器對其 ADC 的 ENOB 性能做出具體聲明，則完整的示波器 ENOB 性能要低得多，這可能是一個危險信號。

參數支持比較高解析度示波器設計方法有關各種類型雜訊的更多詳細信息，以及為什麼在數位化儀或示波器中部署時未完全達到 ADC 額定位數。

參數支持第 2 部分：什麼是示波器 ADC 有效位元和 ENOB？請參閱 2024 年示波器茶歇網路研討會系列以了解更多詳細資訊。

奈奎斯特定理指出，如果以正弦波頻率的兩倍（或更多）進行數位取樣，則可以在不遺失資訊的情況下重建正弦波。通常，這意味著數位示波器的最小取樣率是所有通道頻寬的 2.5 倍。 2.5:1 取樣率與頻寬 (SR/BW) 是考慮到示波器在額定頻寬下不會有完美的磚牆濾波器而使用的比率（而不是最小值 2）。小於 2:1 SR/BW 比率將產生數位取樣輸入訊號混疊的風險。

如果不滿足奈奎斯特取樣率要求，則訊號被視為取樣不足，並且無法在不遺失資訊的情況下重建。相反，訊號的重建仍然會發生，但它將是不正確的重建，稱為混疊。

參數支持第 3 部分：什麼是示波器混疊？請參閱 2024 年示波器茶歇網路研討會系列以了解更多詳細資訊。

無雜訊動態範圍 (SFDR) 是基本示波器輸入訊號的均方根 (RMS) 振幅與示波器輸出中下一個最大雜訊訊號的 RMS 振幅的比率（通常以 dB 表示）。 SFDR 通常使用 FFT 或類似頻譜分析儀的振幅與頻率示波器顯示在示波器中測量。雜散訊號可能是由失真或其他雜訊成分引起的，也可能是與核心類比數位轉換器 (ADC) 取樣頻率一致的頻率。

SFDR 是工程師在示波器上執行的最容易被誤解的品質檢查之一。任何 ADC 都會在取樣頻率處出現雜散，而這些雜散通常具有如此低的振幅（與輸入基波相比）和如此窄的頻帶，以致 SFDR 比率遠高於（不如）基線雜訊給定輸入頻率的信噪比或信噪加失真(SINAD) 比。有時，示波器可能會在特定頻率下表現出嚴重的失真分量，這很容易透過 SFDR 測試暴露出來，但這種情況並不常見。

參數支持比較高解析度示波器設計方法有關示波器中 SFDR 的更多詳細資訊。

參數支持第 4 部分：什麼是示波器無雜訊動態範圍 (SFDR)？請參閱 2024 年示波器茶歇網路研討會系列以了解更多詳細資訊。

採樣示波器正確地稱為等效時間採樣示波器，採樣示波器每次觸發提供一個樣本，並在每次觸發後添加一個小的時間延遲，以便從多個觸發事件重建重複波形。測量頻寬僅受取樣器頻率響應的限制，取樣器的頻率響應可以非常高且成本非常低。限制在於採樣示波器無法捕捉連續波形。

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 6 部分：即時示波器和取樣示波器有什麼不同？請參閱 2024 年示波器茶歇網路研討會系列以了解更多詳細資訊。

數位螢光示波器 (DPO) 是 Tektronix 用來描述其示波器的行銷術語，該示波器利用快速波形顯示架構（最近以 DPX 技術進行銷售）來模仿類比示波器上使用的螢光光束 CRT 顯示器的顯示外觀。

其他一些示波器製造商也有類似的功能。它們都以儲存資料為代價來最佳化顯示更新（刷新），因此如果在快速更新顯示期間看到異常，則無法儲存或檢索該異常以供進一步檢查。此外，它們仍然基於數位捕獲技術，因此具有大量的死區時間，在此期間它們不會捕獲（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非常短的重複訊號擷取，且更新速率在較長（且更有用）的時間段內會降低，並且對於一次查看多個訊號不是很有用。從本質上講，該功能是在類比示波器過渡到數位示波器期間​​構思的，對於大多數客戶而言，該功能不再有太多實際用途。

參數支持第 9 部分：什麼是數位螢光示波器？請參閱 2024 年示波器茶歇網路研討會系列以了解更多詳細資訊。

快速更新率顯示器可能會為習慣模擬示波器的人提供可用性和舒適性（儘管這些工程師中的大多數早已退休）。對於正在查看具有許多明顯異常的持續時間非常短的重複訊號的工程師來說，它們也可能很有用。捕捉較長、非重複時間間隔的工程師可能會發現快速更新率是一個有趣的功能，但在實際調試中幾乎沒有用處。

眼圖和眼圖是顯示工具，用於透過疊加每個位元的數位電平（以及每個位元之前或之後的任何轉換）來評估數位訊號的訊號質量，以提供對訊號品質的快速視覺評估。數位訊號。理想情況下，眼圖/模式在中間非常開放，具有清晰的頂部（數字 1 電平）、底部（數字 0 電平）和轉換（數位電平轉換的上升沿和下降沿）。多電平訊號，例如 PAM-3 或 PAM-4，也可以顯示為眼圖。

眼圖和眼圖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？請參閱 2024 年示波器茶歇網路研討會系列以了解更多詳細資訊。

使用數位示波器顯示眼圖有兩種基本方法。

第一種方法是最基本的，但限制也最大。邊緣觸發用於在數位訊號上升沿或下降沿的 50% 電平上觸發，示波器時基設定為比一位週期稍長，示波器觸發點設定為四分之一左右從示波器網格的左邊緣開始。顯示餘輝用於捕獲單位元週期的許多短採集，並將觸發的訊號疊加以進行視覺觀察。此方法很直觀，但不提供連續訊號的眼圖，不允許任何類型的後處理來確定任何眼圖異常的原因，並且會受到示波器附加觸發抖動的影響。它可以很好、快速地檢查數位訊號是否具有良好的品質。

第二種方法更穩健且應用更廣泛，尤其是對於高速串列資料訊號。長時間、連續的採集由數位訊號組成，並以數學方式提取時鐘，提取的時鐘時間週期用於以數學方式將連續採集「切片」為疊加形成眼圖的位元週期。由於數據是連續的，因此還可以執行額外的數學處理來模擬時脈電路中鎖相環（PLL）的使用，計算抖動，測量眼圖張開的各個方面（幅度、寬度等），並調試存在的任何異常情況。

取樣示波器（在早期的常見問題中描述）透過使用硬體時脈恢復電路來建立眼圖，該電路與取樣模組一起建立眼圖。如今，這通常被認為是一種過時的方法，並且沒有廣泛使用，除非可以透過非連續（非即時）資料擷取來完全分析和評估高速串列資料訊號。在這種情況下，該方法是完全令人滿意的，並且對於所提供的示波器頻寬來說成本非常低。然而，只要訊號具有不同的位元率或 PLL 要求，它就需要不同的硬體。