數字示波器是一種通用測試儀表，本質上是一種圖形顯示裝置，相當於具有圖形顯示的電壓表或萬用表，能在螢幕上直觀的顯示訊號隨時間變化的波形，並對波形的週期、電壓、頻率等引數進行測量和分析，廣泛應用於科研、生產等各個領域，是工程師設計，除錯，維修產品時的主要測試儀表，對測試工作起著舉足輕重的作用。
很多工程師在使用數字示波器時，都會遇到這樣一些問題：用計量合格的數字示波器測得的訊號幅度和頻率等資料有時會與訊號本身設計值相差很遠，於是就去找電路的問題，但費時費力後，卻一無所獲，不知問題出在哪裡。此外，對於同一訊號，使用不同數字示波器測得的結果卻不相同。
產生這些問題的原因與數字示波器的選擇有直接的關係。
數字示波器的主要效能指標
在選擇數字示波器時，我們主要考慮其是否能夠真實地顯示被測訊號，即顯示訊號與被測訊號的一致性。
數字示波器的效能很大程度上影響到其實現訊號完整性的能力，
下面根據其主要效能指標進行詳細分析。
（1）頻寬
如圖1所示，數字示波器頻寬指輸入不同頻率的等幅正弦波訊號，當輸出波形的幅度隨頻率變化下降到實際幅度的70.7％時的頻率值（即f-3dB）。頻寬
決定了數字示波器對訊號的基本測量能力。隨著訊號頻率的增加，數字示波器對訊號的準確顯示能力下降。實際測試中我們會發現，當被測訊號的頻率與數字示波器
頻寬相近時，數字示波器將無法分辨訊號的高頻變化，顯示訊號出現失真。例如：頻率為100MHz、電壓幅度為1V的訊號用頻寬為100MHz的數字示波器
測試，其顯示的電壓只有0.7V左右。圖2為同一階躍訊號用頻寬分別為4GHz、1.5GHz和300MHz的數字示波器測量所得的結果。從圖中可以看
出，數字示波器的頻寬越高，訊號的上升沿越陡，顯示的高頻分量成分越多，再現的訊號越準確。實際應用中考慮到價格因素（數字示波器頻寬越高價格越貴），經
過實踐經驗的積累，我們發現只要數字示波器頻寬為被測訊號最高頻率的3-5倍，即可獲得±3%到±2%的精度，滿足一般的測試需求。
圖1：頻率響應曲線
圖2：同一階躍訊號基於不同頻寬數字示波器的測量結果
（2）上升時間。
上升時間的定義為脈衝幅度從10％上升到90％的這段時間（如圖3所示），它反映了數字示波器垂直系統的瞬態特性。數字示波器必須要有足夠快的上升時間，才能準確地捕獲快速變換的訊號細節。數字示波器的上升時間越快，對訊號的快速變換的捕獲也就越準確。
一般數字示波器的上升時間和頻寬滿足以下公式：
其中，tr為上升時間，f-3dB為頻頻寬度，k為介於0.35-0.45之間的常數（不同型號的數字示波器取值不同，可以查閱相應的說明書）。通過計
算，並參考頻寬的選取原則，可以得出：只要數字示波器的上升時間小於被測訊號的三分之一到五分之一，就能滿足一般的測試需求。
（3）頻率響應。
頻率響應為當輸入不同頻率的等幅正弦波訊號時的響應效能，它包含從直流或交流低頻幾赫茲的正弦訊號一直到無法顯
示幅度的頻率為止的全部頻率範圍內的幅度響應。實際測量中只考慮頻寬效能還不足以保證數字示波器能夠準確重現原始訊號，在對數字示波器計量工作中，我們發
現有的數字示波器頻率響應曲線在低頻段並不平坦，會出現較大的起伏，如果測試相應頻率的訊號就會出現失真現象。此時，即使數字示波器的頻寬比被測訊號頻率
高出很多，也不能真實重現訊號。因此，在選擇數字示波器時，針對不同的被測訊號，其頻率響應也是重點考慮的效能指標之一。
（4）取樣速率。數字示波器的取樣速率表示為樣點數每秒（S/s）。取樣速率越快越能真實重現原始訊號。根據奈奎斯特定理，取樣速率要大於等於2倍的被測訊號頻率，才能
不失真地還原原始訊號。但這個定理的前提是基於無限長的時間和連續的訊號，在實際測試中，數字示波器的技術無法滿足此條件。根據實踐經驗的積累，數字示波
器為了準確地再現原始訊號，取樣速率一般為原始訊號最高頻率的2.5-10倍。
探頭對測試的影響
在實際工作中，還必須使用探頭系統（包括探頭和探頭連線附件）把被測電路的訊號引入到數字示波器內部，因此探頭系統的效能直接決定了引入到數字示波器的訊號與被測訊號的一致性程度。
為獲得有效的測量結果，為了真實地重現被測訊號，選擇探頭系統時主要考慮的以下三個因素為：物理連線、對電路操作的影響最小以及與原始訊號的一致性程度。對於前兩個因素需正確選擇探頭連線附件，最後一個因素則需要正確選擇探頭系統的頻寬。在整
個測試系統中，頻寬是由系統內頻寬最低的部分決定的，因此測試訊號時探頭系統的頻寬也是必須考慮的因素之一。而同時，探頭系統也成為了被測電路的一部分，
有一定的負載效應。探頭系統的負載特性表現在三個方面：探頭系統的輸入電阻、電容和電感。與數字示波器配對的理想的探頭系統將最小化這種負載特性，充分發
揮數字示波器真實再現被測訊號的能力、特性和容限。因此選擇探頭系統時，最好選用廠家所推薦的探頭型號，並按功能選擇相應的連線附件。
結語
綜上所述，實現訊號完整性的能力是測試中選擇數字示波器的核心衡量標準，影響數字示
波器訊號完整性的實現的幾個因素是：數字示波器的頻寬、上升時間、頻率響應、取樣速率和探頭系統的頻寬和負載效應。在實際購買時，為了取得最優價效比，可
以遵循以下原則：數字示波器頻寬為被測訊號最高頻率的3-5倍，上升時間小於被測訊號的三分之一到五分之一，頻率響應曲線平坦，取樣速率為被測訊號最高頻
率的2.5-10倍，同時選擇廠家推薦的探頭系統，即可滿足一般的測試需求。