示波器有哪些技術壁壘，為什麼泰克和安捷侖可以壟斷國內市場？

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補充一下 @阿章的回答，我喜歡收集老舊但是有特色的電子儀器。用淺顯的知識面來說說為什麼我門從古至今無法生產出頂尖的測量儀錶，究竟是哪些因素制約。

----以下萌新第一次在知乎寫超過20字的回答，錯誤在所難免，歡迎指出。

------隨便答了個冷門話題居然破千了..感謝各位dalao

-------2017.06.07再次更新,因為前一天是在華萊士手機碼的大部分字,比較隨意,真的沒想到那麼多人來看....所以今天繼續完善一下.另外有幾位朋友也提出不是特別切題.所以在前邊先從我的角度來回答一下題主:

示波器作為電測行業最基本的綜合性儀器,設計和製造他所涉及的領域也十分廣泛,從半導體到特種材料,從機加工到電子設計無所不涉及。這就需要強大完善的工業體系作為支撐。但是蘇聯早期無不具有這一切？為什麼蘇聯沒有做起來呢？其實認為市場也是很關鍵的，僅依靠國家力量，可能能在短時間內集中攻關力量解決一個難題，隨後投入其他難題的處理中。有些事情並不能持續的深入研究，唯有市場的持續需求不斷刺激技術進步，就像戰爭那樣，技術才可能有巨大的飛躍。另外，一些其他技術的進步，比如電子計算機，也與儀器的發展相輔而成，這也帶來了思維的全面改觀。

涉及到示波器相關的具體技術，從60年代以前，一般來說我國和外國的差距不是特別的大，因為大家都用電子管，這個東西無非對工業機械設備有一定的要求，主要是衝壓和焊接等等，另外電子管特殊的陰極塗層材料也對性能影響至關重要，不過這一切都不是遙不可及的。此外這個時期的示波器帶寬通常還沒有超過40MHz，確實難度不是特別大，這個階段我們和技術儲備方面沒有太大差距，主要是因為需求也不是太多，導致產品無論從工藝還是結構，都有些落後。

圖：TEK 511示波器的局部，可以看到底板上還印有很多文字提示，比較精細。

順便說一說這個時代的製造工藝，因為電子管本身體積較大，而且多半隨著高壓大電流，所用的器件體積也很大，無論國內還是國外都是這樣安裝元器件的，也就是元件安裝在支架上，然後用線相互連接。這種方式國內俗稱搭棚焊接。

進入60年代中期，一些半導體器件開始逐漸取代電子管的地位，此時示波器的帶寬開始達到100MHz。在這個時期電子計算機的應用也開始逐漸推廣開，這導致對示波器有更多的需求。此時(大約1965年)，HP公司也發布HP-IB匯流排，後來這種技術在70年代標準化成為IEEE488也就是GPIB。通過這種控制匯流排，計算機可以控制電子儀器工作，採集儀器的數據並且進行分析。這使得我們對數據的使用和理解上升到一個新的高度，同時催生了自動化測量系統的概念，他帶來了更高的效率和更好的精確性。而此時國內仍未太多進步。高帶寬示波管對加工技術和設計提出了十分高的要求，電子計算機更是全國都沒有多少。而此時，一場浩劫正在國內開始...

由於晶體管縮小了體積和功耗，印刷電路板技術開始推廣，通過PCB板，電子元件可以被快速有序的安裝，同時減小了寄生參數。於是電路板的製造工業技術也同步跟進發展。

https://www.youtube.com/watch?v=7weZ0TNRcuwamp;amp;index=14amp;amp;list=PLRkbT1iOCUUl9fI55OYJEWu-

這段視頻是1969年泰克拍攝的有關PCB板從設計到生產的全過程，可以看看當時是如何做的。可以提示一下，上方圖片優雅的曲線完全都是人工繪製出來的。

圖片來自一位老前輩DIY，不過當時國內的PCB基本上也就是這樣。看起來粗糙的多。主要方法是給每個元件的安裝點打孔並打鉚釘，然後焊接在鉚釘上，反面相互連接起來。這樣的工藝效率低，安裝密度也低。這些輔助工業也嚴重影響儀器的集成度提高。

進入70年代，我們的浩劫仍在繼續。而美國佬的微波半導體技術突飛猛進，微電子集成電路技術更是日新月異，這個時段常規示波器帶寬到達350MHz，特種示波器可達1GHz。同時半導體技術的更進一步發展使得示波器完全可程式控制化，也可以進行數字化採集。比如同年代的模擬示波器已經具有微處理器了，可以在熒光屏上直觀的讀出測量參數，又可以將參數和波形傳遞給計算機。直到幾十年後國產的模擬示波器才開始具有這種能力。而此時我們半導體工業止步不前，還只能生產普通邏輯門電路。當然8086一類的CPU也仿製出來過，不過想想也是，1沒人會用，2成本高得嚇人，3利用這些東西去做測量儀器，極大的增加儀器成本和複雜程度，卻沒有足夠的計算機與之相配套。此時的測量需求主要依靠進口滿足(中美關係還湊合)。在此時代，由於儀器以及軍方需求，美國佬開始製作4層電路板，並且使用了早期的計算機進行EDA輔助電路設計

比如...不比真的不知道差距有多大

80年代是PC和小霸王騰飛的時代。在此時代得益於眾多行業對超大規模電路的需求，示波器也跟著沾光，進入了數字時代。由於雷達等特殊需求，砷化鎵半導體技術快速成長，同時應用在網路分析儀，頻譜分析儀等射頻測量儀器內。這些其他領域的技術鋪墊為高性能數字示波器鋪平了道路。而國內由於相關產業稀缺，在此時出現了極大的技術斷層，並且直到今天也未能追上。如果有興趣的話可以看看80年代的美國各種小霸王，有用各種各樣的CPU的，比如Z80,MC6800,MC68000,6502等等。不得不說市場起了巨大作用，由於製造這些消費電子產品，對於電測儀器自然也有巨大的需求了。在這個時期，元器件密度極大的提高，也促進了SMD表面貼裝技術的成熟，這代表著電路的集成度，穩定性，生產速度的大幅度提高。

90年代初，隨著計算機以及各種網路系統的日益複雜，對於測量儀器也提出了更高的要求。這時以HP54600系列和泰克TDS500系列為主要代表的高性能數字示波器登場。經過長期的技術積累，此時的數字示波器融合了先進的半導體技術，比如微計算機，DSP，CPLD，以及專門設計的ASIC和代表核心技術的ADC，觸發控制器等等。在軟體方面也是各種先進測量演算法的集合。可以說無論從哪一方面，在那個年代我們的差距不是一點半點。畢竟造個286的零件都不能完全國產化，何談更先進的示波器呢？

所以說題主的問題在我看來其實很寬泛，他涉及到多個領域。雖說可能從一台儀器儀器本身來看,就主要被限制在幾個關鍵的器件上.但是想要做出這些東西絕非組織幾次全國性技術攻關就能得來相應的成果,他是長期積累和進步的產物,也是智慧的結晶.同時也是順應時代發展和市場需求的必然結果.

以下,通過簡單看看示波器的發展史來更深入的理解技術積累的概念.也順便看看前輩們的腦洞

古時候(90年代以前)。HP尚未被拆分，所以他也生產電測儀器，而且是靠著儀器發家的。拆分以後電測與生化測量叫做agilent (現電測再次拆分叫keysight)。半導體技術叫avago.同樣泰克公司曾經旗下有MAXTEK公司，來設計和製造本公司儀器所需的特殊定製件。

-01:史前時代

Oscilloscope history | Wikiwand

電子示波器的起點並不容易查證，所以史前時代由示波器的操作特性來劃分。

如今我們最常使用的可能是邊沿觸發模式，甚至通常認為這就是示波器的一部分基本功能。實際上在TEK 511之前，示波器並不具備觸發能力。此時的示波器為了穩定顯示波形，採用了一種叫做同步掃描的技術。示波器以固定的頻率進行自由掃描，從而顯示波形。為了使波形穩定，他也具有簡單的比較器控制，來確定何時開始掃描。不過由於掃描時間的不定性，示波管的時間軸也不穩定。這種示波器不能進行精確的時間測量，也不能觀察非周期性信號。

00:現代示波器的起點:Tektronix 511

我們共和國尚未成立的1947年，泰克發布了他的第一個產品：511型示波器。

與他的前輩最大的不同之處在於，他首次擁有了精確的觸發系統，其實就是我們今日所能見到的每一台示波器都具有的邊沿電平觸發。當輸入波形滿足觸發比較器設定的極性與門限時，示波器開始按照時基旋鈕所設定的時間完成一次掃描。這樣可以通過調節觸發電平來確定每次掃描在波形上的起點，同時每一次掃描的時間又是已知的，通過數屏幕上的格子就可以對被測信號進行準確的時域分析。這是一個巨大的飛躍，其中簡單的原理已然成為今日每一台示波器所必需的功能，不得不說他是現代示波器的起點。

01：固態化，小型化

在射頻半導體技術突飛猛進的60年代，像HP和TEK這樣的公司都迫切需要高性能的固態放大器以及各種電子管的替代器件，由於通用器件公司不能提供這些部件，他們分別建立自己的研發部門滿足內需。由於軍方也有巨大的需求量所以最重要的資金自然不是問題。以示波器來說，要把帶寬做高，需要亮度更高，聚焦更精確，擺率更快的示波管，同樣也需要高速的前置放大器/Y軸放大器。從60年代開始，除了示波管以外的其他電子管，都將被晶體管和集成電路取代。

555 - TekWiki

1959年末期開始面世的泰克555型示波器，帶寬30MHz，使用完全的電子管結構製作，功耗和體積巨大，小推車底部一層是他的電源箱.....顯然這樣的示波器顯得太過巨大，以至於離開他的小車簡直無法使用

321 - TekWiki

60年代初，隨著晶體管的量產難題被逐漸解決，開始了儀器固態化的進程，此時泰克推出321型示波器。他幾乎全部使用晶體管製作，早期型號內尚有一部分電子管工作在高壓區域，後期型號通過新型的晶體管進一步取代了他們。這個階段的示波器縮小，重量減輕。終於可以從推車上拿下來，放在桌面上，或者輕鬆的移動到一些特殊的測量現場。

巨量的市場需求刺激他們自己開發所需的一切配件，並且帶動了一些其他工業項目，比如玻璃的精密加工設備，金屬的衝壓設備。60年代末期美國佬已經可以製造精密的內刻線示波管。即示波管屏幕上的格子是刻在示波管內部的玻璃面上的。這樣讀數誤差更小。而同年代國產示波器全部都是刻在壓克力片上然後放在熒光屏前邊，從不同角度看就有不同的誤差。再加上沒有實際的需求，一直到80年代後期可能才生產了小部分內刻線示波管，主要用於超聲波探傷儀。

我手頭的兩個示波管，分別來自TEK 212和2430示波器，兩個管子大約都是70-80年代的產品，有細緻的內刻線，有光照的時候能十分清晰的顯現出來(在示波器上有鎢絲燈泡背光)。

仍然放在我辦公室的一台80年代的國產20M示波器，他是亞克力刻線的，距離示波管屏幕足有1cm高度，帶來了十分大的讀數誤差，而且即便有燈光映照，刻線也不容易看清。

一台非常小的TEK 212手持模擬示波器，大約是80年代初期的產物，主要供應軍方需求。帶寬0.5MHz。

TEK 2430示波管內精密又漂亮的加速電極，這些電極使得電子束帶有相當高的能量，藉此示波器可以在高掃速下仍然具有足夠的亮度進行觀察。

好了，說的有點遠。回來繼續

02高集成度與模塊化、自動化、數據分析

到底何時集成電路進入示波器，這點我確實翻了很多資料也難以確定。

不過我司曾經有一台老前輩留下來的泰克485，他是1972年面世的，公司這一台是1978年左右生產的，他帶寬350MHz，在當時屬於國產貨望塵莫及的境界。並且內部十分的複雜，製造工藝相當精良。遺憾的時候有一天我在擺弄他的時候，突然就黑屏了，風扇也不再轉動。懷疑是開關電源出了問題(沒錯，1972年的時候已經用上了開關電源)。然後現場拆解準備檢修，拆開發現這也太複雜了。整個機子里里外外都被PCB板包裹，電源在中心...於是草草拍了些照片給裝回去了。送回倉庫睡覺。好了不再廢話了，上圖：

還能開機時候的遺照

漂亮的面板，有一部分按鈕的背光還是鎢絲燈泡。

機子後部的埠，可以看出來這個時期就已經有有源探頭了:他有兩個有源探頭供電介面。

拆掉後邊的螺絲，拔出外殼。密密麻麻的全是板子

示波管上的產品檢驗簽名。

TEK當時所定製的奇特的集成電路。

有一大堆...

輸入通道部分，也十分的複雜。

我閑暇之餘收來的個別集成電路，中間那顆外形奇特的就是TEK自己的定製產品。這些東西對於我們當時的技術人員來說就是看天書一般，難以猜透他的具體用途。

集成電路以及微處理器的進一步出現給示波器的自動化開了條好路，作為老大的泰克自然不會放過這次狠狠開腦洞的機會～

1970年代中期,各方面條件具備,時機成熟.泰克推出了7000系列模塊化示波器.再一個主機顯示單元內安裝各種模塊來定義儀器的各種功能.

而且它具有各種各樣的模塊...

7000-series plug-ins

具體可以看這裡，是在是太多了。比如示波器所需的水平與垂直模塊，頻域與時域相交叉的TDR模塊，射頻所需要的頻率計，頻譜分析儀模塊。當時數字電路驗證所需的邏輯分析儀模塊....

當然，無論他如何魔改，他還是模擬示波器。模擬示波器有諸多不便，比如帶寬較低，無法存儲等，在高速數字模擬轉換器尚不發達的70年代，高能物理實驗以及微波和雷達系統的測量迫切需要高帶寬，能存儲的模擬示波器。於是產生了一些真正的黑科技產物(絕對不同於某米宣傳的那些)。先說帶寬，常規的模擬示波器，就是說用人眼看屏幕的那種，最高紀錄保持者是日本岩崎公司的產品(應該也是80年代末)(型號我實在是沒記住)，他帶寬高達470MHz！而80年代泰克的產品實際上只能到達400MHz(2467B型)。由於普通台式示波器的示波管顯示面積較大，電子束行程較長,Y軸驅動能力不可能無限制的加大，因而限制了示波器的總體帶寬，所以有些示波管的帶寬可以達到600MHz，但是驅動電路很難做到這樣的水平。

再說存儲，各位都知道：模擬示波器如果使用單次觸發，波形從熒光屏上一掃而過，經過幾個ms的餘輝以後就永遠的消逝了。於是技術出現了兩種方向，一種是示波器照相機。這種專用的相機安裝在示波器屏幕上並保持快門一直打開，示波器觸髮結束以後再關閉快門完成一次曝光。這是一種機靈的做法，但是每次想看到記錄下的波形都需要衝洗膠片。

兩台安裝了專用照相機的示波器，看起來有點詭異

C-53相機側面的一些調整選項，比如對焦，光圈，快門速度，走片速度等。

TEK在1973年的一本小冊子，講示波器相機的應用。

出於示波器相機繁瑣的使用方式，所以還具另一種技術，也就是記憶示波管。這種示波管在熒光屏後方安裝了特殊的存儲柵極，同時示波管內有專用的讀出電子槍。在主電子槍完成一次掃描後，柵極上留下電子空隙。然後讀出電子槍打開，向存儲柵極均勻的發射電子幕，一部分被存儲柵極阻擋，另一部分透過柵極照射到熒光屏上，存儲的波形被複現出來。

存儲示波管的結構簡圖，可以看出來他多了兩個FLOOD GUNS以及一組置於熒光屏後邊的柵極。

不過這種示波管只能存儲幾分鐘，隨後就因為電子泄露而模糊掉。後期代表型號有HP公司的1741A型。這種特殊的電子管也被用於雷達顯示屏和早期計算機的RAM存儲器。這種示波管對機械結構要求更加精密一些，帶寬不高的管子我們國內也能成功生產。

我的1741A示波器

此時示波器並沒連接探頭，屏幕上正顯示著剛存儲下的波形。

數分鐘後，波形開始模糊，最終變成一屏綠光。

1741A的示波管，這個角度可以看到具有白色陶瓷後蓋的讀出電子槍。

這展示了在存儲模式下的低速掃描過程，首先全屏幕綠光，這是進行了示波管"擦除"，隨後一次接一次的掃描，首次掃描結束後波形仍然沒有消失。

我國1973年生產的SC-7存儲管，他將熒光粉換成了電子靶，用於記錄和讀出數據。

到了70年代中期，電子計算機也小型化，他們被更多的應用在測量的控制與分析領域。這就需要電子儀器可以記錄他的測量結果並且數字化。對於示波器這似乎是個難題，因為當時並不能生產出高帶寬高採樣的ADC。此時美國佬又動起了歪腦筋，這次，泰克公司研發出了7912型(大約1973年)數字化儀(Digitizer)。

7912AD數字化儀

這類設備的廣告小冊子，著重宣傳了他與計算機的連接能力。

他仍然使用模擬示波管，帶寬高達1GHz，如果等效到數字示波器的採樣率，則大約是2Gsa。同時能夠提供大約12bit動態範圍的數字化波形輸出。他是怎麼做到的呢？泰克使用了掃描變換管技術(Scan conversation tube).這是一種頗為奇妙的示波管，他有兩頭，一頭是示波管，負責波形掃描，另一邊是攝像管，用於圖像記錄(CCD尚未大批量應用之前的產物)。兩個管子的中央是記錄靶。示波管發射掃描電子束到記錄靶，然後由攝像管和低速AD轉換器輸出，完成對於高速信號的記錄。

7912數字化儀使用的SC108掃描變換管。

Tektronix T-7910

這個玩意長的可以稱之為刷屏神器了～

這相當於一個模擬FIFO。解決了當時的技術難題，這種管子一直被泰克公司應用到80年代末期，用來生產SCD5000系列數字化儀。

SCD5000數字化儀，這次他有了一個可以選裝的液晶屏，用來查看記錄下來的波形。

後來與SCD5000同樣的技術在01年左右由日本岩崎公司推出TS-80000系列示波器，不過攝像管換成了CCD，LeCroy LA354還是什麼玩意也是這樣的，其實是岩崎貼牌的。而此時泰克的數字示波器早已跨過10Gsa採樣率的大關，並且達到20Gsa(TDS7404/7254)。

TS-80000系列的宣傳說明，簡略的展示了一下掃描變換管的結構。其實就是CCD拍示波管，只不過示波管靶面很小，更容易做到高帶寬。

TS-80000與他的屏幕截圖。這台液晶示波器用這樣機智的辦法實現了模擬示波器的效果，又能存儲和測量。

LA354，其實也是日本人代工的。

除了數字化儀，70-80年代也有一些結構正統的數字示波器。其中數字示波器的先驅據說是英國的Nicolet公司，他們製造了第一台數字示波器，使用磁帶存儲數據。不過這些信息並不十分明確，我也沒找到第一台數字示波器的圖片。上邊這個數字示波器是Nicolet在80年代初期的產物。很時髦的用了一個8寸軟碟機來存儲波形。

03，細分化。各取所需

經過混沌的70年代，可能這些廠商都發現模塊化設備的出發點是好的，但他們雜而不精。於是經過長期積累，示波器開始出現各種專用細分目的的變形，來滿足不同測量需求。

對於泰克而言，通用示波器系列主要是2400系列。他們大多數都是模擬示波器，但是加入了一個新的AUTO功能，也就是示波器內部帶有一些簡單的檢測電路可以測試輸入信號的頻率與Vpp。這樣，只需給示波器輸入被測信號，按下AUTO按鈕，很快示波器就能自動分析並轉換到最佳量程。這為用戶操作提供了很大的方便性。

針對高速數字信號的分析，泰克推出了DSA數字信號分析儀。其實這就是今天所使用的採樣示波器的前身。他的輸入通道被設計成可更換的，能換成輸入採樣頭或者TDR頭。帶寬可達幾十GHz

Hewlett-Packard HP-54111D repair

此時期HP公司除了生產模擬存儲示波器，他們的數字示波器主要面向自動測量系統使用。儀器完全受到GPIB匯流排控制，所以不得不說前面板設計的並不是多麼實用。

剛才說道泰克2400系列多數是模擬的，但是這也存在少數派：再說說其他的模擬FIFO存儲的示波器，80年代高頻的半導體技術已經十分成熟了，所以由出現了一種使用CCD來儲存波形的示波器(沒錯說的就是相機那個CCD，他最早就是作為數據存儲是研發的，感光只是附帶的功能 )。這類示波器代表型號飛利浦PM3310/3311,泰克2430/2431一類。採樣率可達200MHz。其中的CCD部件就像一個模擬信號的串列移位寄存器，在高速採樣時鐘的驅動下將模擬波形快速移入，然後在低速讀出時鐘的驅動下移出到ADC進行數字化。也是一種比較機智的做法，成本相比掃描變換管低得多。

我的PM3310示波器，最後一圖是他的低速ADC，大約是12KHz的採樣率。藉助CCD存儲器，採樣率可達60M，然而，我多次對照維修手冊，仍然無法確定CCD是其中的哪一部分，或者哪個IC。

04全面數字化，混合信號測量

到了80年代後期，泰克和HP紛紛停產模擬示波器，投身到數字示波器中。其中HP最先推出的是54500系列，採樣率都不是太高，幾百M的範圍。不過對於很多應用場合都能夠滿足記錄要求，隨著90年代初高採樣率ADC的實用化，泰克也推出了十分經典的TDS500系列示波器，並且定義了未來幾十年後的數字示波器基本架構。

為了與泰克抗衡，HP推出了面板操作類似通用示波器的54600系列。

我開蓋的，TDS500系列第一代ADC,從90年代初生產到94年左右，其中有兩個核心，估測一個是sample/hold，另一個是pipe-line ADC.

例如TDS540型，帶寬到達500HMz，實時採樣率可達1GHz，這代表數字示波器開始真正實用並且擁有良好的適應性，可以在眾多場合取代模擬示波器了！不過這些早期的高性能數字示波器還面臨波形更新率太低的問題，每秒幾十次到數百次，還不能像模擬示波器那樣展現豐富的波形信息，而且不能擁有模擬示波器能展現的餘輝效果(如果你用低檔示波器看過CVBS視頻信號，應該更加有感受)。

使用模擬示波器觀察視頻信號，它具有細膩的亮度變化，這是因為信號自身的掃描速度不同所引起的。視頻信號的同步周期是50或者60Hz，而寬闊的方塊區域是顏色掃描信號，他的頻率遠高於同步信號周期，而模擬示波器的Y軸帶寬恆定的，不受掃描速度影響，所以可精細的展現這些波形。

而普通數字示波器在較長的時基下一般也會使用較低的採樣率。這導致在波形密集區域發生混疊，最後只能採集到一些錯誤的低頻混疊波形

左側就是一般數字示波器觀察視頻信號的效果。丟失了大量的細節，右側是數字熒光示波器，他非常接近模擬示波器的效果，這個後邊談到。

目前的低端國產示波器依然如此，從屏幕上無法獲得波形的疊加層次信息，測量開關電源帶有尖峰的振蕩波形，示波器也無法記錄細節。經常看不到細微的毛刺脈衝。這是因為傳統示波器每次觸發以後就停止採集，然後CPU開始讀出採樣內存並且更新到顯存中，耽誤大量的時間。在數據處理的過程中示波器可能錯過大量的關鍵波形。針對這些問題，泰克從1996年開始推出帶有instaVu技術的TDS500B/700A型示波器。他的做法比較簡單暴力，相比以前數字示波器每一擋時基所用的採樣率、instaVu示波器使用更高的採樣率去連續不斷的採集波形，避免混疊，並且疊加在RAM中，然後每30ms更新一次屏幕，這樣經過大量疊加的波形能攜帶更多的偶發信息，進一步接近模擬示波器的效果。到了97年，發布了改進型的instaVu示波器：TDS500C/700C，比起上一代，他每秒最多可以捕獲40萬個波形！而模擬示波器受限於回掃時間，大約可以等效到20萬波形/秒。

instaVu示波器：他可以顯示大量疊加過得波形信息，卻不能提供波形的三維數據。

此時數字示波器只剩最後一個難點，也就是模擬示波器可以提供的餘輝信息，餘輝可以告訴我們波形出現的頻率和速度，例如模擬示波器不容易看到方波那快速陡峭的上升沿，因為電子束在邊沿駐留的時間不多，無法充分激發熒光粉。於是泰克進一步努力，在1998年發布具有劃時代意義的TDS500D/700D系列數字熒光示波器(Digital Phosphor Oscilloscope).他是instaVu的進一步改進，依託處理能力更強大的DPX熒光處理器，在疊加波形的同時也計算出波形每一處的重疊率，於是數字示波器首次擁有了X和Y軸以外的Z軸，即亮度軸，此時數字示波器也可以從三維角度進行觀察。

還是上圖那個波形，在DPO示波器上呈現，信號的出現概率均以不同的輝度呈現。

DPO宣傳小冊子里的框圖，他有並行數據處理能力，波形採集和更新的同時，CPU和DSP也可以連續計算參數刷新到屏幕上。其中DPX熒光處理器是獨立工作的一部分。

TDS784D示波器1G帶寬，4Gsa採樣率。這台是最後期一批產品，2001年出廠，他換裝了最新研發的ADC和DPX控制器，後來這些部件延續到TDS5000和7000系列示波器使用。

主板

採集板

CPU和一塊ASIC。他的CPU是MOTOROLA MC68040，操作系統VxWorks

採集板上的DPX控制器和大量的採樣緩存。可以看得出來工藝還是很複雜的，國產山寨還是有一定壓力的(實際上41所搞這個6的不行)。但是對於民企就需要投入巨大的成本。顯然沒有這個必要，畢竟投入未必有回報。

@MIKA 還提到了模擬輸入的問題

這是TDS500D系列示波器的前端通道。因為這一代前端功耗很大，是做在陶瓷電路板上的。而且能看到他使用了當時很先進的激光調整技術，來保證最終通道一致性和穩定性。我也接觸過HANTEK和RIGOL的示波器板卡，基本無一例外通那裡都有幾個可調電容，在進行儀器校準的時候需要去調調。

第一代DPO示波器只有16級輝度，相比模擬示波器幾乎無限多的輝度等級似乎完全沒有用處，實際上他已經十分不錯了，依託數字示波器靈活的測量能力以及強大的分析性能，終於完全取代了模擬示波器。

一個抖動中的信號

測試方波，邊沿看起來就像模擬示波器的效果

似乎有亞穩態的現象。

同年，泰克TDS694C數字示波器的帶寬到達3GHz，實時採樣率突破10Gsa大關...進入新世紀，除了日本人還短期內搗鼓了一下掃描變換管，泰克，hp(此時已經是agilent)以及LeCroy全面的把高端示波器轉向X86平台，也就是將以前示波器內慣用的MC68000系列或者ColdFire CPU轉換到PC平台，同時具有輔助DSP來完成波形分析，使得示波器的測量能力以及測量速度進一步提高。

我現在業餘使用的TDS7054示波器。他是TEK在01年推出的，用來接替TDS700D系列的pc-based示波器。擁有更好的熒光性能，更快的速度，更強大的分析能力和更加靈活的通訊埠。

以上是90年代泰克示波器的主要發展路線，不過這並不是90年代的全部。在90年代示波器領域出現了一些新的概念，在當時受限於多種技術限制並未能帶來很好的實用效果。不過在近期這些技術重新投入市場，使得示波器的觀測能力進一步擴展。

比如：混合信號示波器

混合信號示波器的概念最早由HP公司提出。主實現方式是將示波器與邏輯分析儀一體化生產，邏輯圖與波形圖同時顯示，相互參考。在數模結合系統或者數字系統的物理層驗證中發揮了很大的作用。

這應該是第一台MSO，帶有16個邏輯(數字)通道。同時這台機子開始使用最新推出的MEGA ZOOM採樣技術，是DPO的競爭技術，也能帶來模擬示波器一樣的餘輝效果。

那麼？在MSO之前呢？

在HP推出MSO之前，我們還有這樣一款火星級產品——TLS216.它是一台有16個模擬通道的示波器...泰克管它叫做LogicScope。具體應該是92年發布TDS500系列架構取得成功以後，利用TDS500的框架設計出來的怪物。他有2Gsa的採樣率卻要被16個通道平分。再加上他沒有協議解析能力，屏幕解析度只有VGA水平。導致他是一個徹底的失敗產物。不過他給HP提供了設計MSO的好思路——即數字和模擬應該分開，要增加協議分析能力，而不是追求大量的模擬通道。

05新世紀：混合域分析

當然不用多說的是，進入了新世紀，示波器的帶寬和採樣率依然沒有停止增長。除此之外，一些示波器也增加了時域測量以外的功能，比如MSO可以分析邏輯信號的狀態與時序。而更進一步的MDO混合域示波器則加入了一個寬頻頻譜分析儀，使得示波器可以從時域/頻域/調製域的角度重新審視信號，為測量人員開闢一片新的天地（然而這麼NB的示波器我並買不起，所以什麼具體評測拆機上圖啥的免了）。

說這麼多，其實是想用實際的設備來看到前輩們是如何一個一個腳印走過來的。其中一些過渡技術早已被淘汰，被人遺忘。但回首這些技術，仍然閃爍著智慧的光芒。

說白一點,除了刻苦鑽研,腦洞和大把資金也是很重要的.可以看出來這些歷史產品未必成功,但是帶來了大量的技術積累.

另外受限於篇幅，更多有意思的設備未能完全寫出，再發幾個圖片

這是TEK 222，這個比ip5s稍微大一圈的東西是個10MHz手持數字示波器。80年代的產物，而且他還是兩通道相互隔離的。從圖片可以看出他用了磁隔離器。

我來嘗試答一下。
混跡示波器廠硬體研發三年，大致說下技術上的導致壟斷的原因。

1.材料與器件
材料嚴重依賴工業基礎，高端示波器中高速adc不是常規硅材料，有些是砷化鎵，磷化銦等，比較超前，國內在消費電子的硅材料上補功課，那個量大，這個沒跟上呢。
高速adc不僅應用於示波器，還有導彈姿態，紅外夜視，跟蹤瞄準等。軍事的限制大家都懂，所以較為嚴格。
傳說中某單位買了別人高端示波器拆了幾顆adc，把剩餘的丟了，成為笑談。
另外不只adc，示波器中需要的fpga也只有少數幾家能做出來，都是在美國。國內做的最好的一家經營不善，貌似在重組，我用過，狠狠得坑了我一次，產品剛做完，它就破產我很傷心π_π
現在fpga還不算最嚴重的瓶頸，但是adc有可能國內做出來，fpga可能性很小，被專利和技術難度束縛，雖然近些年fpga符合增長率驚人，但國內技術太不成熟，你給他機會選用它的器件，它就會狠狠的傷你的心……

2.電子技術人才少，技術積累少
我不是針對誰，在座的各位都是……好吧，都是知乎大神，估計是大神&>o&<
大神們都懂，我國受教育數量和質量差強人意，國外從電子管晶體管一路走來技術積累快百年，他們走的路我們都要走，山寨也要改明白，弄通原理，這都要時間。
現實是，留給中國隊的時間不多了→_→我們很少有人懂電路，尤其是模擬電路。舉例來說，示波器信號鏈調整，觸發，時鐘分配都很難。因為儀錶體量不大，器件只能選用其他領域的，比如通信的，借用一下，單獨開發不會幹，成本也花不起，所以信號鏈得調整多數時候用的都是管子，不知道有多少知乎大神能用管子搭出來寬頻程式控制pga，能搭出來請看下一條。

3人工太貴
示波器另一難點是演算法，這是一個示波器最高的追求，無論是簡單的算個rms，濾波，還是搞個餘暉，追求波形刷新率，這個演算法在fpga上實現，fpga的工程師好貴，比硬體貴多了，一些成熟能幹活的演算法工程師在北京房屋公積金是能交夠上限的。
成熟的硬體工程師可能需要至少三五年的工作經驗，工資也不過一萬出頭，還不如互聯網入門工資。
全球電測儀器市場容量大致300～400億，示波器一項更沒多少錢，整個國內示波器廠家市場佔有率粗估不到2%（沒數據支持），拿什麼錢支撐研發成本呢？不能說我供職的公司，國內市場佔有率第二的公司，銷售額幾千萬而已，低端市場毛利不到5成，所以，做示波器的都是為了情懷，無論公司還是個人。

以上都是具體原因，從歷史發展的角度看，也有時代的因素。

1.當年的電視收音機的生產和維修都是嚴重依賴示波器等電測儀器，高速發展中的家電行業給電測輸入了很多推新的動力。得益於數字化的發展，現在用量少了很多，維修減少了，生產用的示波器不多，研發和教育量也沒多大。
2.行業的興起與政策關係密切，當年不管是惠普還是fluke都賣給了軍方甚多，這是一本萬利的買賣，包括當年的軍備競賽和太空競賽，這些公司都從中撈了一大筆，直到現在很多文檔還在吹各種上過太空的儀器。
3.我國公司還年輕，改革開放以來，資本不斷積累，慢慢才有了這些儀器公司，我供職的公司成立還不到20年，成長需要時間，在應用領域，公司的技術會慢慢超過科研機構，比如近幾年科研很火的毫米波，惠普的商用網分都超過1THz了。盈利是資本最大的推動力，假以時日，會發展的，應該1年內，國產示波器就會發布帶寬有較大進步的產品。

------------以下更新於20170608----------
1.有評論說fpga不是技術壁壘，fpga確實可以用專用ic替換，成本和難度就不好說了，角度不同吧，也供參考。
2.評論還說人工成本不算技術壁壘，這樣說也對，本意是市場環境和資本致使付不起太高工資，見仁見智吧。

3.關於演算法工程師的工資，本意提供一個底線，沒去揣度具體數字，因為這事個體差異大，而且私密性很強。可能造成了誤解，藉此修正。個人還是很驚訝於coding三年差不多這個值，我井底之蛙了，看來程序員月薪十萬誠不欺我。

4.有人讓我離開示波器和電子行業，這什麼仇什麼怨啊，哈哈哈。

5.@膜人的小妖精答案十分精彩，大家可以參考（然而ta並不是妹子）

6.從今天起，國產示波器的最高性能變成了4g帶寬，20g採樣（我並沒有吹噓它好用）。我知道短期的難度，也知道差距所在，還是對長期的發展持樂觀態度。

雖然我沒有圖片，但你還是可以贊的。

也歡迎拍磚提出不足，也可以提出問題，不涉密的都可以回答。

補一張應景的圖片，感興趣的小夥伴可以看看，今天的蘇州日報。

下面是原答案。

因為馬督工 @馬前卒翻了 @MIKA 的牌子，我趕忙過來曾一波熱點。

利益相關：負責某國產示波器的研發。

MIKA的答案說的不錯，但是有幾點必須糾正一下：

1.國產的示波器用的基本上都是非國產的FPGA，因為工業級的FPGA已經夠用了，在示波器行業里，除非是成本真的卡的太嚴，否則不會考慮國產FPGA；

2.電子技術人員的能力我是很樂觀的，沒有他說的那麼妄自菲薄，而只是更多的集中到其他行業去了，人才會向資本集中，這個沒毛病；

3.那幾個所謂FPGA實現的演算法，基本上用IP核都能實現。mika同學應該不是做fpga開發的，所以並不是FPGA工程師貴，跟所有的行業一樣，擁有一名技術過硬並且能力出眾的工作人員是一個需要公司付出更高人力成本的事情。這個並不是什麼技術壁壘。

一、地利

很多大拿說的很對，ADC是國產示波器停留在20G採樣率一直無法上觸的最大天花板，這點真心沒辦法，類似於飛機上的發動機。大家都在說中國和美國國力越來越接近，但是這些高精尖的東西差距大到很讓人絕望。

地利說的就是身處中國，示波器上的ADC這種東西不可能用國產的，採樣率高的直接禁運，門堵住想做高端基本上就不可能了，只能在老外給我們畫的圈子裡面打轉，這種產品不像手機，有高通、聯發科供貨，從山寨慢慢可以走向正規軍甚至像華為一樣直接做到全球第一梯隊。

ADC的禁運導致，除非中國與西方的政治環境發生重大變化，否則以我對中國在這方面的研究深度和投入程度，十年內基本上很難有重大超越甚至突破。

還有就是SOC，作為核心控制模塊，這部分的差距只能說還好，不過據我所知，國外巨頭都擁有自己直接做ASIC的方案，而國內基本上就是FPGA、DSP、ARM三大金剛各種排列組合。當然這是出貨量導致的成本方案選擇，就像手機行業，華為可以自研麒麟，小米可以研發鬆果，你讓鎚子去研發CPU？就是相聲大師天天開專場也沒那麼多錢去造啊，是不是？

二、天時

國內示波器的研發歷史很短，基本上可以說是與國內的半導體產業同步發展的，但是由於這個行業的特殊性，所研發的產品基本上面向的是科研院所、大專院校，與普通消費者相距太遠，因此總的市場容量基這麼多年沒有太大變化，全球的測量儀器市場總額為40-50億美金，示波器大概佔了百分之三十強，安捷倫與泰克作為行業前二，基本上把份額瓜分殆盡了。

國產品牌進入這個行業時間太晚，又趕上互聯網浪潮，國人的眼睛裡看到的更多的是互聯網、手機，而這些行業也因為國內龐大的人口紅利，能很容易對西方國家的大佬們實現彎道超車，使行業秩序推倒重來。

而國產示波器行業的確是一個小眾行業，沒有爆發性的增長，在這個時代，基本上也很難聽到什麼聲音。西二旗附近隨便上個黑車，那些司機對什麼甲骨文、IBM、滴滴、百度如數家珍，AR、VR、共享單車、互聯網經濟、麒麟CPU也能跟你侃個口沫橫飛，但是你要是問他示波器，我敢說很難找到一個人能回答上來這是幹啥的。

三、人和

我在大學以及剛開始做通信的時候，對示波器的認識，就是一個普通的儀器，精密的零部件一堆積，完事。

後來發現遠遠不是這樣。波形採集、實時性、快速處理、快速存儲、繪線演算法、波形壓縮、放大、顯示策略，這裡面需要掌握、需要思考、需要創新、需要研究的地方太多了，如何真實的還原一段波形，如何最快速的顯示，如何在最大限度的找到毛刺卻又能平衡響應的時間，這些知識點、敏感程度，對於一個工程師來說，沒有十年的積累，根本無從談起做好做精。

而中國現在整個社會的浮躁程度，很少很少的人也很難很難去沉下心來做這種投入和產出比可能很低的事情，這不止是在示波器這個行業，包括其他一些真正需要這種「工匠精神」的行業。

外國的巨頭公司（不限於示波器行業中的泰克安捷倫，哦對了，現在應該叫keysight了）里，很多五六十歲仍然可以快樂的當一名工程師，在一個細分的技術環節成為權威。

對中國企業來說，能擁有這些幾十年技術積累的人，可能比獲得高精前端，更重要也更難得。

綜上，國產示波器在中低端可以一戰，但是高端產品基本上落後二十年以上，這不是信口開河說出來的二十年，而是把國內的產品發布時間與那幾個巨頭類似產品的發布時間做個縱向比較後得出的。

承認差距才能認清自己的方向和目標，現階段國產廠商的確是在追趕，而且也會很努力，如果你對示波器感興趣還想購買個產品自己在家玩，的確是可以考慮國產的5000元以下的示波器，相當靠譜，也是真正支持國貨！

感覺橫河示波器更好用～

由於老闆財大氣粗的原因。泰克安捷倫的高端示波器都用過。當然其實還有一家，力科。講道理力科比泰克和安捷倫都做的好，不過實在是太貴了。

為啥這三家能壟斷，表面來看，無非兩點：1. 高端ADC禁運。2. 高速示波器是個複雜的系統工程，需要強大的技術積累，進入門檻太高。這幾家都有不少相當牛的骨灰級專家坐鎮。

不過個人以為，各位也不用妄自菲薄。這個高端儀器市場雖然很賺錢，但是確實市場規模不太大。之前和安捷倫的銷售聊過，幾十GHz的示波器，國內一年也賣不了多少台。技術壁壘又巨高，目前來說這個市場很少能吸引大量資本投入，所以國內很難做起來，除非國家扶持。目前看來，我們應該把資本投入一些更大的行業，比如IC，比如面板。如果IC起來了，相信以後這些高端儀器也會逐步有國內廠家的身影。

不過還好，現在好歹有他們幾家互掐，不至於完全壟斷。學校各位老闆們買示波器還是能殺一波價的。

Tek，曾經有自己的半導體部門，後來被Maxim收購
Agilent，現在叫Keysight，曾經有自己的半導體部門，後來叫做Avago
難道還沒看出來原因么？
國產的那些東西，都不在一個level啊。

至於那些連ADI跟agilent都分不清的，你夠了。不懂不要強行裝逼。

曾經在T公司和A公司任職過，也和國內不少儀器公司打過交道。在中高端市場，晶元絕對是硬門檻，很多高端晶元是國內禁運的。低端市場，ASIC已經不是瓶頸，因為國外公司也在嘗試用FPGA方案，根本還是1.在於技術的積累。T公司有工程師和我說過他花了半年的時間來研讀一台低端示波器裡面的軟體代碼，雖然是10年前的設計，但是種種設計之精巧，直至今日，仍然無可挑剔。 2.生產測試流程國外公司的利潤高，這也維持了他們可以質量更好的器件，更嚴格的測試過程，所以T公司早期示波器連續使用十年都不會壞。國內廠家因為毛利原因，在設計，生產及測試環節自然不可能那麼要求嚴格了

從一個電子行業從業者來看，高端儀器裡面的那些核心器件都寫在瓦那森協議裡面，啥頂級UV光刻機，超高帶寬ADC，半導體材料等等都弄不到，就算能弄到也是別人剩下的邊角料，量也太小。

所以高端示波器什麼的被國外壟斷就很容易理解了。

買又買不到，自己山寨又山寨不出來，我們也很無奈啊

就是前端調理，放大器，ADC，這些東西真的要人命啊！

ADC晶元，放大器晶元。中國自己沒法做，機器也不讓你買。光刻，離子注入，這些機器都是戰略物資，長期禁運的。國產不了，進口自然壟斷啦。

越是核心小部件，越是體現製造業實力。反而那些綜合型設備，好像振華重工的那些機器，說明不了什麼問題。

強行來答一波，中低端儀器的技術壁壘不高，包括常見規格的示波器，所以現在幾個國產廠家也賣的不錯。
但市場主流應該還是泰克安捷倫，因為大部分公司都不差這點錢，用戶習慣和口碑在那裡。本集團有自己做示波器，所以我們統一採購只能買自家的，不知道為什麼採用wince系統，開機慢，反應慢，已經被我們這些使用的員工吐槽過很多次了。

玩過安捷倫泰克，確實好用漂亮高大上

我覺得關鍵是ADC

幾個G幾十G採樣的ADC是真正的高精尖，想想一秒鐘從模擬信號里拽出幾十G的數據，真是激動人心

其實關鍵還是市場太小，幾十萬一台的示波器，也就那幾家公司有需求，大家都懂的，一年才多少台啊

何必費勁周折的去攻這個市場呢

1.國內軍工單位申報中央財政投資的時候，花國家的錢，都愛買安捷倫的東西，不管是不是奢侈。導致國內品牌用得少，用戶反饋迭代慢，利潤低。

2.電子科技集團里牛逼的都是大總體，10-20-30-14-38-53-54-28-29這類的。軍方和科工局領導不關注底層配套環節，做示波器，網路分析儀，功率計，放大器等單元設備的廠商得到的投資少

現在情況一方面是因為歷史流傳，另一方面是人傻錢多。硬體的技術壁壘真心不是主要因素，因為大部分場合都用不到那麼高精度的檢測。而低精度場合安捷倫又沒有價格優勢和功能優勢。市場細分後，傳統示波器廠商的市場佔有率肯定會日漸下降。

論趨勢，我們和普林的同行都開始轉用國產的rigol了。（有軟文嫌疑，請無視）

壁壘就是高速ADC,放大器啥的,不是隨便進口的.感覺還是市場需求少,人才就那些,相比搗鼓示波器,去搞手機,電源,路由什麼的收入高見效快.特別是高端,市場本來就那麼點點,也沒有什麼增長點,去跟泰克,是德,力科競爭,我認為只能說是有情懷...如果有一個人人都需要的設備,需要高速ADC,感覺很快就會被搞出來,而且物美價廉,否則根本就沒動力.

@膜人的小妖精的回答很贊，從技術積累的層面講述了技術領先這件事。

另外，你是不是有個儀器博物館？可以去參觀嗎？

在Tek和LeCroy都工作過，對示波器的技術和市場算是有一定了解，也想從技術和市場結合的這個角度來分享下自己的信息。

每款產品的壟斷都源於相應廠商在這個領域沉浸多年的技術積累，投入和產出持續進行正反饋型的輸出，逐漸拉開與追隨者的差距。示波器技術中最主要的參數，也就是示波器技術中的最直接呈現——帶寬+採樣率，這兩個參數相輔相成，決定了示波器的應用範疇。我們通過以帶寬為關鍵詞對示波器進行分類，化整為零的來看壟斷這件事。

33GHz以上：只有三家美國廠商的最高端型號可以實現，L/100GHz-240GS/s，T/70GHz-200GS/s，K/63GHz-160GS/s，主要應用場景在光通信，高速通信和高速Serdes領域，現在是業界技術最頂尖的領域，這個級別的前端放大器和ADC晶元是各家公司最核心的機密，其他地區的廠商對於這個專項的技術積累差距太大。
13-33GHz：同樣還是這三家的天下，主要應用為Gen3和Gen4的高速串列信號通信，例如我們熟識的USB3，HDMI2。三家廠商在這個領域的產品線較類似，互相之間都有彼此對抗的產品。
4-13GHz：三個大佬仍然穩坐前三交椅，最近多了兩個新晉的挑戰者，德國的RS@6GHz，我國普源@4GHz，主要用於Gen2的高速串列信號的測試，例如USB2，乙太網口。挑戰者和壟斷者的區別主要在於採樣率，也就是很多朋友提到的ADC，能否超過20GS/s是個門檻，單獨的晶元採樣頻率不夠高，但太多採樣晶元的復用會造成精度的下降。
1GHz-4GHz：中端示波器的戰場很激烈，這個領域受到儀器本身能力和公司技術支持能力的雙重影響。我們在選擇儀器時候，不但會照顧到當前的應用，同時還會考慮到選擇的這家供應商是否能夠提供高端的實驗室和儀器的支持，服務於測試量不是很大的高速測試內容。所以，三個大佬的影響力會強有力的繼續輻射於這個領域。
多通道，高解析度示波器：類似12bit或者8通道的示波器，針對三相電機，電動汽車或者單純需要高解析度及多通道的領域。暫時還是三大廠商的天下，類似之前聊到的產品壟斷和投入產出的關係。這個細分市場對於本就不大的示波器市場而言，更是一塊小蛋糕，故而無法支撐小廠商進行這個方向的投入。
＜1GHz的儀器，分兩個方向，對於大廠而言，這除了低速儀器市場而言，還是個市場行為，這部分儀器方便移動，價格低，能夠產生大量用戶，並培養用戶的使用習慣；對於小廠而言，由於技術原因，是主要戰場。這部分產品已經不屬於我們談到的壟斷範疇了。

最後做個總結，由於示波器的市場不夠大，測試儀器又屬於新產品迭代周期較長的一類，所以需要持續的進行技術積累和投入，歷史和現實的原因疊加，壟斷就不是件難以接受的事實。

P.S. 歡迎隨時討論示波器測試問題

電子工程專業本碩博。經手的示波器從2000，到1萬，到10萬，到30萬，直至200萬都有。普源周立功泰克力科是德不一而足。感謝200萬的是德示波器幫我發出了人生中第一篇Transaction。三個字，非常棒！80GSa的採樣率，基本上採集啥信號都可以了。是德的人員介紹說，他們投資了5000萬刀開發了磷化銦襯底的ADC。資本、技術、工藝是制約國產示波器的主要幾個因素，未來幾年都看不到希望。

我想說，為什麼要給我推送這個問題？

涉及高端的都被各種專利給壟斷了，除非走另外的路，自己開發新標準，這個更加不可能啊！人家打好的技術地基，你和人家所有的創新都在上面呢。

之前汽修的同學跟我說，搞汽車的一個扭力扳手好幾千快呢，我淡定說實驗室里高頻探頭（比士力架巧克力還小）還好幾萬呢……