示波器测试原理

示波器测试原理

一、示波管的结构

　　示波器是依靠示波管直观将被测信号显示出来的，示波管又叫阴*射线管(CRT)，其结构图如下图：

　　1.示波管各部分说明

　　(1)灯丝：它的功能是通电发热，对阴*进行加热，使阴*能够发射电子。

　　(2)阴*K：它是一个表面涂有氧化物的金属小圆筒，在灯丝加热的情况下，阴*的氧化层会发射电子。

　　(3)控制栅*G：又称调制栅*，简称栅*，它是一个前段开孔的金属圆筒，该*上加有比阴*更低的电压。电子自由运动方向是低点位向高电位运动，如果电子由高电位向低点位运动会受到阻碍，而阴*电位较栅*电位高，故阴*发射出来的电子通过栅*要受到一定的阻力，栅*电压越低，电子受到的阻力越大，通过栅*的电子越少，到达荧光屏的电子越少，荧光屏光线越暗。

　　W1成为辉度电位器，调节它能够改变栅*电压，来控制到达荧光屏的电子数目，从而调节荧光屏的亮度。

　　(4)*阳*A1和第二阳*A2：它们中间都开有小孔，电子从小孔中通过。这两个阳*的作用是对阴*发射出来并通过栅*的电子进行加速，同时进行聚焦，将很粗的电子束聚焦成很细的电子束，这样电子束在荧光屏上扫出来的波形更清晰。

　　W2称为聚焦电位器，它可以调节*阳*的电压；W3称为辅助聚焦电位器，它可以调节第二阳*的电压。调节它们可以使显示的波形更清晰。

　　(5)垂直偏转板：又称Y轴偏转板，它是由垂直方向的上下两块金属板组成，电子束从中间穿过，当给这两个金属板加有一定的电压时，电子束就会在垂直方向做偏转运动。

　　(6)水平偏转板：又称X轴偏转板，它是由水平方向的左右两块金属板组成，电子束从中间穿过，当给这两个金属板加有一定的电压时，电子束就会在水平方向做偏转运动。

　　(7)荧光屏：它是在荧光管正面的内层壁上涂上一层荧光粉而构成。当电子束轰击荧光屏上的荧光粉时就会发光，电子数目越多，速度越快，荧光粉越亮。

　　2.示波管的工作过程

　　首先给灯丝通电，灯丝开始发热，阴*因灯丝的加热而发射大量的电子，由于受栅*电压的阻碍，只有一部分电子能穿过栅*，穿过栅*的电子受到*阳*和第二阳*高电压的加速和聚焦后，形成密集、高速的电子束往荧光屏运动，电子束再经过垂直偏转板和水平偏转板，偏转板产生的电场变化，电子束运动轨迹也发生变化，这种运动轨迹变化的电子束轰击荧光屏，就会在荧光屏上显示波形。

　　二、示波器的波形显示原理

　　示波器是依靠示波管和电路配合来显示各种信号波形的。示波管显示信号波形的过程是：首先让阴*发射电子，然后进行加速和聚焦，再给垂直和水平偏转板加一定的电压，让电子束产生偏转并对荧光屏进行扫描，这样就会在荧光屏上显示信号波形。下面从几个方面来说明示波器的波形显示原理。

　　1.X轴和Y轴偏转板都不加电压

　　如图(a)所示，X轴和Y轴偏转板都不加电压时，阴*发射的电子束不会发生偏转，而是做直线运动轰击荧光屏中心。在屏幕中心会出现一个亮点。

　　2.X轴偏转板加锯齿波电压，Y轴不加电压

　　由于Y轴偏转板不加电压，所以电子束在垂直方向不受电场力，而X轴偏转板加锯齿波电压，电子束在水平方向受到电场力作用而会产生偏转，在屏幕上扫出水平一条亮线，如图(b)所示。

　　具体过程说明如下：

　　当0~t1期间的锯齿波电压加到X轴偏转板时，偏转板产生电场，让电子束由荧光屏的中心扫到荧光屏的左端。

　　当t1~t2期间的锯齿波电压加到X轴偏转板时，偏转板产生电场，让电子束由荧光屏左端扫到中心。

　　当t2~t3期间的锯齿波电压加到X轴偏转板时，偏转板产生电场，让电子束由荧光屏中心扫到右端。

　　当t3~t4期间的锯齿波电压加到X轴偏转板时，偏转板产生电场，让电子束由荧光屏右端扫到中心。

　　t4是可以后，下一个周期的锯齿波电压到来，电子束又重复上述扫描过程，结果在荧光屏上出现一条亮线。

　　同样的道理，如果Y轴偏转板加锯齿波电压，X轴偏转板不加电压，电子束只受Y轴偏转板产生的电场力作用，会在荧光屏上扫出垂直的一条亮线。

　　3.Y轴偏转板加正弦波电压，X轴偏转板加锯齿波电压

　　当Y轴偏转板加正弦波电压，X轴偏转板加锯齿波电压时，电子束在垂直和水平方向都受电场力作用，电子束就会在荧光屏上扫出正弦波。如图(c)所示。

　　具体过程说明如下：

　　在0~t1期间，锯齿波电压加到X轴偏转板，Y轴偏转板无电压，X轴偏转板产生电场，让电子束由荧光屏的中心点直接扫到左端。此期间为逆程，阴*不发射电子，故不会出现亮线。

　　在t1~t2期间，逐渐下降的锯齿波电压加到X轴偏转板，先上升后下降的正弦波电压加到Y轴偏转板，电子束在这两个电场力的作用下在荧光屏上扫出正弦波的正半周

　　在t2~t3期间，反方向逐渐增大的锯齿波电压加到X轴偏转板，反方向先上升后下降的正弦波电压加到Y轴偏转板，电子束在这两个电场力的作用下在荧光屏上扫出正弦波的负半周。

　　在t3~t4期间，反方向逐渐增大的锯齿波电压加到X轴偏转板，Y轴偏转板无电压，X轴偏转板产生电场，让电子束由荧光屏的右端直接扫到中心点，此期间为逆程，阴*不发射电子，故不会产生亮线。

　　讲过上述四个过程，电子束就在荧光屏上扫出一个周期的正弦波信号波形，如果正弦波频率提高一倍，那么在荧光屏上就会出现两个周期的正弦波信号波形。

　　从上面的分析可以得到结论：当给示波管的X轴偏转板加锯齿波电压、Y轴偏转板加某个信号电压时，通过电子束的扫描，在屏幕上就会显示出Y轴偏转板上的信号波形。

　　示波器的波形显示原理是这样的：由示波器内部的扫描电路产生锯齿波电压送到X轴偏转板，然后将被测信号送到Y轴偏转板，在X、Y轴偏转板产生的电场作用下，电子束就会在荧光屏上扫出被测信号的波形。

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