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示波器的原理和使用实验报告--第1页

在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结

果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波

器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析

仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波

器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度

介绍一下示波器的原理和使用方法。

1、示波器工作原理

示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电

信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观

察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的

重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、

Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。

1．1示波管

阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心。它将电信号转

换为光信号。正如图1所示，电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封

在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。

1．荧光屏

现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构

成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜，

撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点

的辉度。铝膜还有散热等其他作用。

当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度

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下降到原始值的10％所经过的时间叫做“余辉时间”。余辉时间短

于10μs为极短余辉，10μs—1ms为短余辉，1ms—0．1s为中余辉，

0．1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉

示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。

由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器

多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。

2．电子枪及聚焦

电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第

二栅极)、**阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并

形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极，阴极受热发射电子。栅

极是一个顶部有小孔的金属园筒，套在阴极外面。由于栅极电位比阴

极低，对阴极发射的电子起控制作用，一般只有运动初速度大的少量

电子，在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔，奔向荧光屏。初速度小

的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管

子截止。调节电路中的W1电位器，可以改变栅极电位，控制射向荧

光屏的电子流密度，从而达到调节亮点的辉度。**阳极、第二阳极和

前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2

与A2相连，所加电位比A1高。G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏

起加速作用。

电子束从阴极奔向荧光屏的过程中，经过两次聚焦过程。**次聚

焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的**电子透镜。第

二次聚焦发生在G2、A1、A2区域，调节第二阳极A2的电位，能使电

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子束正好会聚于荧光屏上的一点，这是第二次聚焦。A1上的电压叫

做聚焦电压，A1又被叫做聚焦极。有时调节A1电压仍不能满足良好

聚焦，需微调第二阳极A2的电压，A2又叫做辅助聚焦极。

3．偏