转oscilloscope示波器作用和原理.pdf

转oscilloscope示波器作用和原

理

示波器的作用?

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。

oscilloscope(示波器)作用和原理

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。

电子示波器又称阴极射线示波器。它是利用示波管内电子束在电场中的偏

转，显示电信号随时间变化波形的一种观测仪器，它不仅可以定性观察电路的

动态过程，还可以定量测量电信号的电压、电流、周期、频率、相位等各种参

数，配以各种传感器，还可以用于各种非电量(压力、声光信号等)的测量，是

一种用途极为广泛的测量与观测仪器。在器件检修方面起着重要的作用。

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。

图1示波管的内部结构和供电图示

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。亮点辉度下降

到原始值的10%所所经经过的时间过的时间叫做叫做余余辉时间辉时间。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)、

第一阳极(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。第一阳极、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。第一次聚焦由K、

G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的第一电子透镜。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.偏转系统

偏转系统控制电子射线方向，使荧光屏上的光点随