1．模擬示波器

最早的示波器是模擬示波器，出現于20世紀40年代，第一代模擬示波器只有幾MHz的帶寬。模擬示波器都采用陰極射線管的CRT（Cathode Ray Tube）顯示屏，其工作方式與早期的CRT顯示屏的電視類似。模擬示波器內部產生周期性鋸齒波信號控制熒光屏電子槍的水平偏轉，被測的電壓信號經放大后控制電子槍的垂直偏轉，這樣掃描后就可以在屏幕上看到被測信號電壓隨時間的變化軌跡。圖2.2是一個典型的模擬示波器的結構框圖。

為了在示波器上看到穩定的波形，需要示波器的水平掃描與被測信號的同步，所以示波器中設計了相應的觸發電路用于控制掃描的起始時刻。模擬示波器的觸發一般都比較簡單，通常就是邊沿觸發。在模擬示波器中設置好相應的邊沿觸發條件后，一旦被測信號的有效邊沿到來（例如上升沿），示波器內部就開始產生鋸齒波控制水平方向的掃描（數字示波器的工作方式不是這樣的，后面會詳細介紹），這樣在示波器屏幕上每次看到的波形都是被測信號觸發點以后的波形。如果被測的信號是周期性的，例如是時鐘信號，在示波器上就可以看到穩定的信號波形。

圖2.3是HP公司在20世紀70年代生產的一款經典的雙通道、100MHz帶寬的模擬示波器，采用了8cm×10cm的CRT顯示屏，重量約13kg，當年的售價約為7000美元。

早期模擬示波器的技術發展都關注于帶寬和顯示技術的提升。例如HP公司于1960年左右在美國科羅拉多州的斯普林斯市建立了CRT生產中心，就是為了生產當時革新性的帶有柵格刻度的CRT顯像管，現在那里仍然是Keysight公司實時示波器研發中心。

在帶寬足夠的情況下，模擬示波器的屏幕上可以實時顯示被測點上電壓的變化情況，這也是實時示波器名稱的由來（現代的數字實時示波器雖然也保留了實時示波器的名稱，但實際上更多地是指其采樣方式是實時采樣的）。模擬示波器具有很多非常明顯的優點，主要表現在以下方面：

|實時性好：模擬示波器是真正的實時示波器。其屏幕上的波形基本上是隨著信號實時變化的，死區時間很短（死區時間的概念后面在數字示波器部分會詳細介紹）。只要信號在帶寬范圍內，基本不會由于示波器本身造成波形的遺漏。這個優點至今仍無法被數字示波器取代。

|熒光顯示真實：模擬示波器的顯示屏是熒光顯示屏，電子槍打在熒光屏上會產生亮光，每個點的亮度與電子槍在上面停留的時間有關。同一個點上被電子槍打中的次數或停留時間越長，這個點就越亮。因此，在模擬顯示器上除了可以顯示二維的波形信息外，每個點的亮度還可以表示出該點上信號出現的概率，這對于有些模擬信號的分析以及音視頻、抖動、噪聲等信號的分析非常有幫助（現代的數字示波器已經可以通過高的波形捕獲率和波形的數學統計模仿出類似模擬示波器的顯示效果）。

|價格便宜：模擬示波器的結構比較簡單，因而成本、價格一般比相同帶寬的數字示波器便宜。

由于模擬示波器的原理簡單，容易實現，因此早期的示波器都是模擬示波器。但是模擬示波器也有一些非常明顯的缺點，主要表現在：

|帶寬有限：模擬示波器的輸入信號通過放大后直接控制CRT顯示屏的電子槍偏轉，雖然放大器的帶寬隨著技術的發展可以越做越寬，但是CRT電子槍的偏轉速度是有限的。如果輸入信號的頻率過高，電子槍的偏轉速度可能跟不上被測信號的變化，從而無法真實地反映被測信號的電壓變化情況。即使在現在的技術條件下，絕大部分模擬實時示波器的帶寬也都在500MHz以下，這點嚴重制約了模擬示波器的發展。

|沒有存儲和分析能力：模擬示波器不具有波形的保存能力，如果要把屏幕上顯示的波形保存下來需要借助照相等手段。模擬示波器的顯示屏周邊通常都有一些斜面的擋板，就是為了便于把相機安裝在上面進行拍照。20世紀60年代，還曾經有HP公司的員工離職成立公司，以生產可以配合示波器使用的照相機。顯然，這種拍照的方式非常不方便進行波形記錄。如果要對波形的幅度、周期、上升時間等參數進行測量，也只能手動進行，測試效率和精度都不高。

|捕獲單次或偶發信號的能力有限：由于模擬示波器沒有波形的存儲能力，其屏幕上顯示的波形基本上是隨著信號實時變化的。如果有瞬態或者偶發的信號變化，可能在屏幕上一閃而過，人眼很難看清或觀察到，這也制約了模擬示波器在電路調試中的應用。

|觸發功能有限：模擬示波器通常只有簡單的邊沿或碼型觸發能力，不能對脈沖寬度、毛刺、上升時間等設置復雜的觸發。另外，由于模擬示波器是觸發后才開始波形的掃描，所以用戶在屏幕上觀察到的波形都是觸發點以后的，觸發點以前的波形無法顯示出來。

|性能不穩定：模擬示波器內部采用了大量的模擬器件，隨著時間、溫度等的變化，這些器件的特性也會發生變化，因此模擬示波器的帶寬、增益、偏置等指標受時間、溫度的影響比較大。

正因為這些缺點的限制，隨著數字示波器的發明和成本的降低，模擬示波器在大部分場合已經被數字示波器取代。模擬示波器僅在一些特別關注成本或有特殊需要的領域發揮作用。