電子示波器的基本原理

　　圖2 示波管基本結構圖(T—燈絲；K—陰極；G—控制柵極；A1一第一陽(yáng)極；A2一第二陽(yáng)極；Y—Y軸偏轉板；X一X軸偏轉板，C—導電層)

　　示波管的外殼為一圓筒狀的玻璃管，管頸前半部細長(cháng)，后半部成漏斗狀，最后形成圓形或矩形的熒光顯示屏。玻璃管內抽成真空，并在其內安裝了電子槍和偏轉系統。

　?、匐娮訕?。電子槍的作用是發(fā)射一束高速運動(dòng)并聚焦成細束的電子射線(xiàn)。電子槍由陰極、控制柵極、第一陽(yáng)極（A1）和第二陽(yáng)極（A2）組成。

　　陰極是一個(gè)金屬圓筒，外層涂有稀土氧化物，筒內裝有燈絲，燈絲通電后陰極受熱，向外發(fā)射電子?？刂茤艠O是套在陰極外面的金屬圓筒，頂部中心有一小孔，陰極發(fā)射的電子在陽(yáng)極的高電壓作用下，沿著(zhù)控制柵極的小孔經(jīng)陽(yáng)極直沖熒光屏，形成光點(diǎn)?？刂茤艠O的作用就是控制電子射線(xiàn)的強弱，它加有一個(gè)比陰極更低的負電壓，改變這個(gè)負壓的數值，就會(huì )改變穿過(guò)小孔的電子數目，也就改變了光點(diǎn)的亮度。示波器面板一般都設有“亮度”或“輝度”旋鈕，用以改變控制柵極的負壓而調節熒光屏上光點(diǎn)或波形的亮度。

　　第一陽(yáng)極A1和第二陽(yáng)極A2是兩個(gè)圓形的金屬筒，加有對陰極為正的電壓（A2為800V～3kV，A1為A2的0．2～0．5倍），它們對陰極發(fā)射的電子具有吸引力，使電子通過(guò)控制柵極后開(kāi)始向熒光屏方向加速，而在兩個(gè)陽(yáng)極之間形成的電場(chǎng)，對電子具有聚焦的作用，使電子聚合在一起形成很細的一束，電子束被轟擊后在熒光屏上形成一清晰的光點(diǎn)。改變兩陽(yáng)極間的電壓，可以影響光點(diǎn)的位置。在示波器面板上用來(lái)改變第一陽(yáng)極電壓的電位器叫“聚焦”，改變第二陽(yáng)極電壓的電位器叫“輔助聚焦”，兩者配合恰當，可使光點(diǎn)正好落在熒光屏上，獲得清晰圖像。

　　為了增加電子束的能量，常在熒光屏附近增加一石墨涂層作為第三陽(yáng)極，其上加幾千伏的高壓，可使電子束進(jìn)一步加速而獲得足夠的能量，以提高光點(diǎn)的亮度。

　?、跓晒馄?。示波器的熒光屏是電－光轉換的關(guān)鍵部分。在示波管玻璃屏面的內壁涂有一層熒光物質(zhì)，這種物質(zhì)在電子束轟擊下能發(fā)出可見(jiàn)光。光的強弱與電子束的數量和能量有關(guān)，能量越高，電子束電流越大，光點(diǎn)亮度越高。熒光屏的發(fā)光顏色及余輝時(shí)間（電子束停止轟擊后熒光屏繼續發(fā)光的時(shí)間）由熒光物質(zhì)的種類(lèi)決定。常見(jiàn)的熒光屏有綠色、藍色和白色。余輝時(shí)間有短余輝、中余輝和長(cháng)余輝。

　?、燮D部分。示波管的偏轉部分通常采用靜電偏轉方式，即在示波管內安裝相互垂直的兩對平行金屬板Y、X（稱(chēng)為偏轉板）。上下平行安裝的偏轉板（Y軸偏轉板）加壓后可使電子束上下偏移，稱(chēng)為垂直偏轉板；左右平行安裝的偏轉板（X軸偏轉板）加壓后可使電子束左右偏移，稱(chēng)為水平偏轉板。在兩對偏轉板電場(chǎng)力的共同作用下，電子束能上下左右移動(dòng)，借助余輝和視覺(jué)殘留效應，可在熒光屏上顯示出光點(diǎn)運動(dòng)所描繪出的各種波形。如要光點(diǎn)處于熒光屏上的某一位置，只要使垂直和水平偏轉板上加有適當數值和極性的電壓，就可以達到目的。示波器的面板上設有“水平位移”和“垂直位移”的旋鈕，用來(lái)分別調節水平和垂直偏轉板上的直流電壓，以控制熒光屏上光點(diǎn)的位置。

　?。?）波形顯示原理

　?、俅怪逼D板上加芷弦電壓。如果把一個(gè)周期性變化的正弦電壓加到垂直偏轉板上，電子束經(jīng)過(guò)偏轉板時(shí)，作上下偏移，光點(diǎn)在熒光屏上作垂直方向的移動(dòng)，由于熒光屏的余輝作用和視覺(jué)殘留效應，看到的是光點(diǎn)運動(dòng)的軌跡，即一條垂直亮線(xiàn)，如圖3所示。

　　圖3 只在垂直偏轉板上加正弦電壓所顯示的波形

　?、谒狡D板上加鋸齒波電壓。如果把一個(gè)周期性變化的鋸齒波電壓加到水平偏轉板時(shí)，則兩極板間的光點(diǎn)就會(huì )產(chǎn)生左右方向的移動(dòng)，形成了一束水平掃描線(xiàn)，如圖4所示。由于鋸齒波電壓是隨時(shí)間均勻增加的線(xiàn)性電壓，即模擬時(shí)間的電壓，故將水平掃描線(xiàn)稱(chēng)為時(shí)基線(xiàn)。