示波器能直接观察变化很快的电过程。现代普通示波器能清楚地观察频率达几百千赫的高频信号。但是，随着无线电技术和其它有关科学技术（如雷达技术，微波技术，电子计算技术等）的发展，使得许多电子设备越来越向使用更高频率的方向发展，因此，相应地，就必须创造出能观察更高频率的显示设备来。
大家知道，如果用普通示波器来观察频率高于几兆赫的信号时，荧光屏上每厘米将出现几十个波形，无法看清楚。虽然，加快水平扫描速度可以使能显示的频率上限提高，但有一定的限制，因为当扫描速度高到一定程度时，①由于电子射线打击荧光屏的时间短了，图象亮度也就随之减弱了；②制造有很高扫描速度的线性锯齿波发生器在技术上是有相当困难的，其中电子管的极间电容就是一个严重的障碍；③普通示波器的y轴放大器没有很高的频率响应，原因之一是普通示波管偏转板间的电容对高频有相当严重的短路作用。
尽管二次大战后出现了有分布参量的所谓行波示波器，它的垂直频宽能到几百兆赫，但这种示波器难以制造，价格也很贵，因此后来又出现了频率上限更高，但却并不很复杂的新型示波器，这就是本文想要介绍的取样示波器。据报道，现在取样示波器可以观察高达4500兆赫的高频信号。
取样示波器观察高频信号时，并不像一般示波器那样，用拚命加快水平扫速的方法去展开高频信号，而是用“取样”法“摄下”高频信号。取样法有点像音乐工作者们记录乐谱的方法。一支曲子在播送的过程中，音乐工作者来不及把它一句跟一句地记录下来，而用这样一个办法来记录乐谱：当乐曲播送第一遍时，他不慌不忙地记下了第一句；播送第二遍时，他又准确地记下了第二句；然后，第三遍——第三句……，最后他终于记下了这支乐曲的每一句，并凑成了一首完整的乐谱。这个方法值得注意的是：①他记录的过程是片断的，但所得结果仍是完整的；②用这种“抽句”（也可叫做“抽样”或“取样”）方法能从容地记录相当快速的乐曲，只要乐曲是重复播送的就行。
取样示波器对付高频信号的办法与此很相似。在许多情况下，我们要观察的多是波形相同、周期固定的信号，如果把每一个波形比作一首乐曲，那么就可以用上述的“抽句”（取样）法来显示这种波形。例如对图1a所示的波形，我们可以在每一个周期的不同时间里进行取样（图1b、c、d、e、f），然后把这些“样”集合起来，就能组成和原来一样的波形（图1g），只是时间坐标拉开了许多倍。这就相当于通过取样处理之后把快速信号的宽度拖长了将近nT倍（n为取完一个波形所用的取样次数，T为信号的重复周期）。由于信号被拖长了，因而就能很容易地显示在普通示波器上。这就是取样法能用相对粗糙的设备把高频信号在普通示波器上显示出来的基本原理。
从上面的叙述可知，取样示波器应当由有“取样”和“组织”能力的取样设备和普通示波器配套而成。取样设备是由“取样门”和控制取样门准时启闭的“取样脉冲发生器”组成的。对这个发生器的要求是：①能产生脉宽很窄的等幅脉冲，用以对“等待”在取样门输入端的被测信号分段取样；②它所产生的取样脉冲，应当是“步进延迟”的，即后一个脉冲总比前一脉冲晚来一个固定的时间，这样才能达到顺次对被观察信号的各不同部分进行取样的目的。此外，取样示波器还应当有使各部件协调工作的同步线路及某些为了观测方便而设的其它线路，如增辉线路，时标线路等。
1．为了使取样设备动作，把被测信号的一路送入触发器，产生重复频率与信号频率相同的矩形工作脉冲。
2．工作脉冲的一路送入怏锯波发生器，产生频率与被测信号相同的负向线性锯齿波。此锯齿波与由普通示波器水平偏转板来的X轴慢速扫描波（慢锯波）同时加入比较器。比较器是这样一种线路，当它的两个输入端的信号幅度达到相等（或为某一固定差值）时便产生一个脉宽较窄的脉冲，其产生过程如图3所示。从图可知，因为每出现一个快锯波时，慢锯波都要增长一些，因此，两信号幅度相等的机会就一次比一次来得晚一些，而比较器所产生的窄脉冲就有一个的延迟时间。两个相邻脉冲之间的延迟时间Δt叫做步进延迟时间。
3．这样产生的脉冲虽有步进延迟，但还不宜用作取样脉冲，因为它的脉宽仍较大，不能对信号进行瞬时取样，因此还设立了一个取样脉冲发生器线路，它受比较器产生的步进延迟脉冲控制而产生出宽度极窄（＜1毫微秒）的取样脉冲。
4．为了使被测信号的开始部份也能展现出来，被测信号的另一路先要送入延迟线路，经过适当的延迟后，才送至取样门，等待取样。因为取样门的启闭是由取样小段）才能进入取样门。
5．因为取样脉冲很窄，所以从取样门输出的“样品”也是很窄的，不适于用普通放大器来放大，因此先要适当展宽，然后送入“低频”放大器（普通高频放大器）去放大。
6．放大了的信号经保持延长线路再次展宽后，就可送到普通示波器的y轴放大器去显示。
为了控制保持延长线路的展宽时间和改善观察效果，从触发器出来的工作脉冲还同时送至保持延长线路和增辉线路去控制它们的工作。另外，为了读取被观察信号的时间参数，取样示波器一般还装有时标线路。
要完成取样功能，必须保证作到三点：①给出有准确步进延迟的、宽度极窄的取样脉冲；②要有开关性能很好的取样门；③各主要线路间要有严格的同步。
从以上介绍，我们可以看出，取样示波器的主要优点是用不太复杂的设备就能实现对高频信号和短脉冲（10—9秒数量级）的观测。但是它也有其固有的缺点。例如只能观察波形不变，周期固定的重复信号，对于单次过程则不能观察。另外，在用取样示波器来观察重复频率很低的信号时，由于取样频率相应变低，因此往往必须用长余辉的低频示波器来显示。不过从另一方面看，也可以故意把取样频率减得很低，用它的缓慢输出来带动一套随动设备来自动描绘被测信号的波形，实现自动记录。取样示波器问世虽不太久，但是因为它在超高频和现代肺冲技术中的用途很广，因其发展速度很快，现在世界各国都已有不同型号的商品生产。（兰之偶）