作者：郑沛坤
示波器是工程师的眼睛，采样率、带宽和存储深度三大指标直接决定了示波器的性能。现实生活中的信号比如火车到达的时间，输出电压的幅值很多都是连续时间信号，但是计算机能处理的往往是离散时间信号，将连续时间信号转换为离散时间信号的过程称为采样。采样正是示波器显示信号波形关键的一环。
Nyquist采样
根据Nyquist采样定律，只要采样率高于信号频率的两倍以上，可以根据傅立叶逆变换和低通滤波器完整的还原信号。以正弦信号为例，我们只要知道了波峰和波谷或任意两个相距1/2周期的点，就可以根据正弦信号规律，就可以还原出完整的正弦信号，如图1所示。
采样率
示波器对信号的采样正是基于Nyquist采样定律，同时在实际应用中为保证信号的真实还原效果，2倍于信号频率的采样率通常是不够的，实际需求的采样率要更高一些。实际工程中，需要监测的无论是通信中的数字信号还是电源的开关信号，都以方波信号为主，而频率为f方波信号是由同频率f的基波信号和更高频率的谐波信号叠加而成的，如图2所示。为较好的还原方波信号，至少需要还原5次谐波信号，需要还原的信号频率为5f，5倍于方波信号频率。因而示波器采样率至少是方波信号频率f的10倍以上。
带宽
大多数示波器厂商会将示波器带宽指定为实时采样率的1/5到1/4之间，低于Nyquist频率。实际上带宽和采样率两个指标之间存在一定的耦合关系，采样率较高的示波器通常带宽也较高，因而因而示波器带宽至少是方波信号频率f的5倍以上。
以一阶低通滤波器为例，分别设置低通滤波器的带宽为方波信号频率的1/2、1、5倍时，经过滤波器后的信号波形如图3所示。可见当带宽是信号频率的1倍左右时，还原的信号失真度很高，当带宽是信号频率的5倍以上后，还原的信号和原信号形状上已相差无几。
存储深度
和大多数计算机相似，示波器的内存也是有限的。当示波器屏幕上显示一段时间内的波形时，其所有采样点的个数，称为存储深度。
可以看出存储深度 = 采样率 X 采样时间。在示波器时间轴较长时，当示波器波形展开后，存储深度较小的示波器所显示波形的还原效果会较差。假设一台示波器显示的存储深度为10Mpts时，表示其一条波形由10M个采样点组成。因而当需要显示的波形的时间轴较长时，存储深度越大的示波器，保存的波形可以看到更多的细节。
选购指南
入门级示波器：
- 带宽：100MHz；
- 存储深度：28Mpts；
- 采样率：最高1GSa/s；
中端级示波器：
- 带宽：300MHz；
- 存储深度：100Mpt；
- 采样率：最高2.5GSa/s；